第九节 母线、架空导线与电缆.doc

1．9母线、架空导线和电缆 1．9．1用途及选型 硬母线、架空导线和电力电缆都是用来输送和分配电能的导体。 1．9．1．1硬母线 在工厂变电所中，硬母线常用来汇集和分配电流，故又称汇流排，简称母线。 母线材料通常为铜、铝和钢。铜的电阻率低、机械强度大、抗腐蚀性强，是很好的母线材料，但因价格贵，仅用在空气中含腐蚀性气体（如沿海或化工厂等）的屋外配电装置中。铝的电阻率略高于铜，但它轻、价格便宜，所以广泛用于工厂企业的变电所。钢的电阻率大，在交流电路中使用它将产生涡流和磁滞损耗，电压损失大，但机械强度大且最便宜，故适用于工作电流不大于200A -300A的电路中。在接地装置中的接地母线普遍采用钢母线。 母线截面形状应力求使集肤效应系数小、散热好、机械强度高和安装简便。对于容量不大的工厂变电所多采用矩形截面母线；母线的排列方式应考虑散热条件好，且短路电流通过时具有一定的热、动稳定性。常用的排列方式有水平布置和垂直布置两种。 硬母线表面着色涂漆可以增加热辐射能力，有利于散热和防腐。为了便于识别各相母线，统一规定按下列颜色分别标志母线： 交流母线 A相——黄色，B相——绿色，C相——红色 中性线 接地的中性线——紫色 不接地的中性线——蓝色 直流母线 正极——红色，负极——蓝色 1．9．1．2.架空导线 架空导线是构成工厂供配电网络的主要元件，在屋外配电装置中也常采用架空导线作母线，又称软母线。 架空导线一般都是裸导线，按结构分为单股线和多股绞线。绞线又有铜绞线、铝绞线和钢心铝绞线之分。在工厂中最常用的是铝绞线，在机械强度要求较高的地方和35KV及以上架空线路多采用钢芯铝绞 图1 钢芯铝绞线 线。其横截面结构如上图所示。 导线的芯是钢线，以增强导线的机械强度，外围用铝线，故导电性能较好。由于交流电流通过导体时有趋表效应，所以交流电流实际上只从铝线通过，从而克服了钢线导电性差的缺点。钢芯铝绞线型号中所表示的截面积（如LGJ-70）仅是铝线部分的截面积。 1．9．1．3电力电缆 电力电缆广泛用于工厂配电网络。其结构主要由导体、绝缘层和保护层三部分组成。导体一般由多股铜线或铝线绞合而成，以便于弯曲。线芯采用扇形，从而可减少电缆的外径。绝缘层用于将导体线芯之间及线芯与大地之间良好地绝缘。保护层是用来保护绝缘层，使其密封并具有一定的机械强度，以承受电缆在运输和敷设时所受的机械力，也可防止潮气侵入。 电缆的主要优点是供电可靠性较高，不受雷击、风害等外力破坏；可埋于地下或电缆沟内，使环境整齐美观；线路电抗小，可提高电网功率因数。缺点是投资大，约为同级电压架空线路投资的10倍，且电缆线路一旦发生事故难于查寻和检修。 在工厂变电所中，一般采用三相铝芯电缆，直埋地下。在敷设高差较大地点，应采用不滴流电缆或塑料电缆。 1．9．2母线、导线和电缆截面的选择 除配电装置的汇流母线及较短的导体仅按长期发热允许电流选择外，其余导体应按经济电流密度选择，并按长期发热允许电流校验。 1．9．2．1按导体长期发热允许电流选择 导体所在电路的最大持续工作电流应不大于导体长期发热的允许电流，即 式中 相应于导体额定环境温度条件下导体的长期允许电流； 温度修正系数； 通过导体的最大持续工作电流。 1．9．2．2.按经济电流密度选择 导体截面的大小直接影响线路的投资和年计算费用。年计算费用包括电流通过导体产生的电能损耗费和导体管理维修费及年折旧费（常以占投资的百分数给出）。导体截面越大，电能损耗费越小，而维修和折旧费越高。当导体截面为某一值时，可使年计算费用最低，如图2所示。 图2 年计算费用与截面S的关系曲线 为对应年计算费用最低的截面，称经济截面。与最低年计算费用对应的电流密度称为经济电流密度J。它与导体类型和最大负荷年利用小时数有关。表1为我国规定的经济电流密度。 导体的经济截面可由下式决定 式中 -- 导体的经济截面 表1 我国规定的导线和电缆经济电流密度（A/mm2） 线路类别 导线材料 年最大负荷利用小时（h） 3000以下 3000-5000 5000以上 架空线路硬母线 铜 铝 3.00 1.65 2.25 1.15 1.75 0.9 电缆线路 铜 铝 2.5 1.92 2.25 1.73 2.00 1.54 在选择导体的标准截面S时，一般应尽量接近经济截面 ，且为节约投资和有色金属消耗量，导体标准截面可适当选择小于经济截面。 1．9．2．3.按机械强度选择导体截面 对于架空导线，截面S尚应不小于某一最小截面，以保证导体具有足够的机械强度。各种材料架空导线最小截面列于表2。 架空线路电压等级 钢芯铝线 铝及铝合金（mm2） 铜 35kA 25 35 6kA-10 k