電線及電纜截面的選擇及計算65628

1、低壓導線截面的選擇，有關(guān)的文件只規(guī)定了最小截面，有的以變壓器容量為依據(jù)，有的選擇幾種導線列表說明，在供電半徑上則規(guī)定不超過0.5km。本文介紹一種簡單公式作為導線選擇和供電半徑確定的依據(jù)，供電參考。1低壓導線截面的選擇1.1選擇低壓導線可用下式簡單計算：S=PL/CU(1)式中P有功功率，kW；L輸送距離，m；C電壓損失系數(shù)。系數(shù)C可選擇：三相四線制供電且各相負荷均勻時，銅導線為85，鋁導線為50；單相220V供電時，銅導線為14，鋁導線為8.3。(1)確定U的建議。根據(jù)供電營業(yè)規(guī)則(以下簡稱規(guī)則)中關(guān)于電壓質(zhì)量標準的要求來求取。即：10kV及以下三相供電的用戶受電端供電電壓允許偏差為額定電壓

2、的7；對于380V則為407354V；220V單相供電，為額定電壓的5，10，即231198V。就是說只要末端電壓不低于354V和198V就符合規(guī)則要求，而有的介紹U采用7，筆者建議應(yīng)予以糾正。因此，在計算導線截面時，不應(yīng)采用7的電壓損失系數(shù)，而應(yīng)通過計算保證電壓偏差不低于7(380V線路)和10（220V線路），從而就可滿足用戶要求。(2)確定U的計算公式。根據(jù)電壓偏差計算公式，=(U2Un)/Un100，可改寫為：=(U1UUn)/Un，整理后得：U=U1UnUn (2)對于三相四線制用(2)式：U=400380(0.07380)=46.6V,所以U=U/U1100=46.6/400100

3、=11.65；對于單相220V，U=230220(0.1220)=32V，所以U=U/U1100=32/230100=13.91。1.2低壓導線截面計算公式1.2.1三相四線制：導線為銅線時，Sst=PL/8511.65=1.01PL103mm2(3)導線為鋁線時，Ssl=PL/5011.65=1.72PL103mm2(4)1.2.2對于單相220V：導線為銅線時，Sdt=PL/1413.91=5.14PL103mm2(5)導線為鋁線時，Sdl=PL/8.313.91=8.66PL103mm2(6)式中下角標s、d、t、l分別表示三相、單相、銅、鋁。所以只要知道了用電負荷kW和供電距離m，就可

4、以方便地運用(3)(6)式求出導線截面了。如果L用km，則去掉103。1.5需說明的幾點1.5.1用公式計算出的截面是保證電壓偏差要求的最小截面，實際選用一般是就近偏大一級。再者負荷是按集中考慮的，如果負荷分散，所求截面就留有了一定裕度。1.5.2考慮到機械強度的要求，選出的導線應(yīng)有最小截面的限制，一般情況主干線鋁芯不小于35mm2，銅芯不小于25mm2；支線鋁芯不小于25mm2，銅芯不小于16mm2。1.5.3計算出的導線截面，還應(yīng)用最大允許載流量來校核。如果負荷電流超過了允許載流量，則應(yīng)增大截面。為簡單記憶，也可按銅線不大于7A/mm2，鋁線不大于5A/mm2的電流密度來校核。2合理供電半

5、徑的確定上面(3)(6)式主要是滿足末端電壓偏差的要求，兼或考慮了經(jīng)濟性，下面則按電壓偏差和經(jīng)濟性綜合考慮截面選擇和供電半徑的確定。當已知三相有功負荷時，則負荷電流If=P/。如用經(jīng)濟電流密度j選擇導線，則S=If/。根據(jù)規(guī)則規(guī)定，農(nóng)網(wǎng)三相供電的功率因數(shù)取0.85，所以S=P/0.380.85j=P/0.5594j=1.79P/jmm2(7)三相供電時，銅線和鋁線的最大合理供電半徑計算公式：Lst=1.798511.65/j=1773/jm(8)Lsl=1.795011.65/j=1042/jm(9)若為單相供電在已知P時，則S=If/j=P/Un/j=4.55P/j(按阻性負荷計)。按上法，

6、令4.55P/j=PL/CU，從而求得：L=4.55CU/jm(10)將前面求得的U代入(10)，同樣可求出單相供電時，銅線和鋁線最大合理供電半徑計算公式如下。Ldt=4.551413.91/j=885/jm(11)Ldl=4.558.313.91/j=525/jm(12)選定經(jīng)濟截面后，其最大合理供電半徑，三相都大于0.5km，單相基本為三四百米，因此單純規(guī)定不大于0.5km，對于三相來說是“精力過剩”，對單相來說則“力不從心”。“：l.kmjnhbv用允許電壓損失來選擇（校驗）電線電纜的簡便方法，在某一允許電壓損失條件下，負荷越大，供電半徑越??；反之，負荷越小，供電半徑越大。負荷力矩=負荷

7、*線路長度（單位：kw*m）。 一、電線電纜選用的一般原則在選用電線電纜時，一般要注意電線電纜型號、規(guī)格 (導體截面)的選擇。 電線電纜型號的選擇選用電線電纜時，要考慮用途，敷設(shè)條件及安全性；例如，根據(jù)用途的不同，可選用電力電纜、架空絕緣電纜、控制電纜等；根據(jù)敷設(shè)條件的不同，可選用一般塑料絕緣電纜、鋼帶鎧裝電纜、鋼絲鎧裝電纜、防腐電纜等；根據(jù)安全性要求，可選用不延燃電纜、阻燃電纜、無鹵阻燃電纜、耐火電纜等。 電線電纜規(guī)格的選擇確定電線電纜的使用規(guī)格 (導體截面)時，一般應(yīng)考慮發(fā)熱，電壓損失，經(jīng)濟電流密度，機械強度等選擇條件。根據(jù)經(jīng)驗，低壓動力線因其負荷電流較大，故一般先按發(fā)熱條件選擇截面，然后

8、驗算其電壓損失和機械強度；低壓照明線因其對電壓水平要求較高，可先按允許電壓損失條件選擇截面，再驗算發(fā)熱條件和機械強度；對高壓線路，則先按經(jīng)濟電流密度選擇截面，然后驗算其發(fā)熱條件和允許電壓損失；而高壓架空線路，還應(yīng)驗算其機械強度。若用戶沒有經(jīng)驗，則應(yīng)征詢有關(guān)專業(yè)單位或人士的意見。一般電線電纜規(guī)格的選用參見下表：電線電纜規(guī)格選用參考表導體截面mm 2銅芯聚氯乙烯絕緣電纜環(huán)境溫度 25架空敷設(shè)227 IEC 01(BV)銅芯聚氯乙烯絕緣電力電纜環(huán)境溫度 25直埋敷設(shè)VV22-0.6/1 (3+1)鋼芯鋁絞線環(huán)境溫度 30架空敷設(shè)LGJ允許載流量 A容量 kW允許載流量 A容量 kW允許載流量 A容量

9、 kW1.01710 1.52112 2.52816 437213821 648274727 1065366536 16915984479754251206711061124693514782130751508450187105155891951097023012919510924213595282158230125295165120324181260143335187150371208300161393220185423237335187450252240 390220540302300 435243630352說明： 1.同一規(guī)格鋁芯導線載流量約為銅芯的0.7倍，選用鋁芯導線可比銅芯導線大

10、一個規(guī)格，交聯(lián)聚乙烯絕緣可選用小一檔規(guī)格，耐火電線電纜則應(yīng)選較大規(guī)格。2.本表計算容量是以三相380V、Cos0.85為基準，若單相220V、Cos0.85，容量則應(yīng)1/3。3.當環(huán)境溫度較高或采用明敷方式等，其安全載流量都會下降，此時應(yīng)選用較大規(guī)格；當用于頻繁起動電機時，應(yīng)選用大23個規(guī)格。4.本表聚氯乙烯絕緣電線按單根架空敷設(shè)方式計算，若為穿管或多根敷設(shè)，則應(yīng)選用大23個規(guī)格。5 以上數(shù)據(jù)僅供參考，最終設(shè)計和確定電纜的型號和規(guī)格應(yīng)參照有關(guān)專業(yè)資料或電工手冊。二、電線電纜的使用特性產(chǎn)品使用特性詳見具體產(chǎn)品目錄。三、電線電纜的運輸和保管 運輸中嚴禁從高處扔下電纜或裝有電纜的電纜盤，特別是在較低

11、溫度時 (一般為5左右及以下),扔、摔電纜將有可能導致絕緣、護套開裂。 盡可能避免在露天以裸露方式存放電纜，電纜盤不允許平放。 吊裝包裝件時，嚴禁幾盤同時吊裝。在車輛、船舶等運輸工具上，電纜盤要用合適方法加以固定，防止互相碰撞或翻倒，以防止機械損傷電纜。 電纜嚴禁與酸、堿及礦物油類接觸 ,要與這些有腐蝕性的物質(zhì)隔離存放.貯存電纜的庫房內(nèi)不得有破壞絕緣及腐蝕金屬的有害氣體存在。 電纜在保管期間，應(yīng)定期滾動 (夏季3個月一次，其他季節(jié)可酌情延期)。滾動時，將向下存放盤邊滾翻朝上，以免底面受潮腐爛。存放時要經(jīng)常注意電纜封頭是否完好無損。 電纜貯存期限以產(chǎn)品出廠期為限，一般不宜超過一年半，最長不超過二

12、年。四、電線電纜的安裝與施工電線電纜敷設(shè)安裝的設(shè)計和施工應(yīng)按 GB 50217-94電力工程電纜設(shè)計規(guī)范等有關(guān)規(guī)定進行，并采用必要的電纜附件(終端和接頭)。供電系統(tǒng)運行質(zhì)量、安全性和可靠性不僅與電線電纜本身質(zhì)量有關(guān)，還與電纜附件和線路的施工質(zhì)量有關(guān)。通過對線路故障統(tǒng)計分析，由于施工、安裝和接續(xù)等因素造成的故障往往要比電線電纜本體缺陷造成的故障可能性大得多。因此要正確地選用電線電纜及配套附件，除按規(guī)范要求進行設(shè)計和施工外，還應(yīng)注意如下幾個方面的問題： 電纜敷設(shè)安裝應(yīng)由有資格的專業(yè)單位或?qū)I(yè)人員進行，不符合有關(guān)規(guī)范規(guī)定要求的施工和安裝，有可能導致電纜系統(tǒng)不能正常運行。 人力敷設(shè)電纜時，應(yīng)統(tǒng)一指揮控

13、制節(jié)奏，每隔 1.53米有一人肩扛電纜，邊放邊拉，慢慢施放。 機械施放電纜時，一般采用專用電纜敷設(shè)機并配備必要牽引工具，牽引力大小適當、控制均勻，以免損壞電纜。 施放電纜前，要檢查電纜外觀及封頭是否完好無損，施放時注意電纜盤的旋轉(zhuǎn)方向，不要壓扁或刮傷電纜外護套，在冬季低溫時切勿以摔打方式來校直電纜，以免絕緣、護套開裂。 敷設(shè)時電纜的彎曲半徑要大于規(guī)定值。在電纜敷設(shè)安裝前、后用 1000V兆歐表測量電纜各導體之間絕緣電阻是否正常，并根據(jù)電纜型號規(guī)格、長度及環(huán)境溫度的不同對測量結(jié)果作適當?shù)匦拚?，小?guī)格(10mm 2 以下實芯導體)電纜還應(yīng)測量導體是否通斷。 電纜如直埋敷設(shè)，要注意土壤條件，一般建筑

14、物下電纜的埋設(shè)深度不小于 0.3米，較松軟的或周邊環(huán)境較復雜的，如耕地、建筑施工工地或道路等，要有一定的埋設(shè)深度(0.71米)，以防直埋電纜受到意外損害，必要時應(yīng)豎立明顯的標志。1.1 問題的提出電氣設(shè)計中選擇配電電纜時，通常是根據(jù)敷設(shè)條件確定電纜型號，然后再根據(jù)常用數(shù)據(jù)選出適合其載流量要求并滿足電壓損失及熱穩(wěn)定要求的電纜截面。用這種方法選出的截面，技術(shù)上是可靠的，工程投資也最低。但是，這種選擇結(jié)果是否合理呢？我們知道，配電線路存在著電阻，它消耗浪費的電能是不可忽視的。為了節(jié)約電能，減少電路電能損耗，可以考慮適當加大線路截面，而加大截面勢必造成工程初投資的提高，下面我將通過償還年限回收方法對這

15、個問題進行論述，以求得出最理想的截面選擇方法，即通過經(jīng)濟技術(shù)比較來找出最佳經(jīng)濟效益的選擇方案。1.2 償還年限經(jīng)濟技術(shù)分析法介紹對工程經(jīng)濟效益的分析方法有很多種，如：（1）償還年限法；（2）等年度費用法；（3）現(xiàn)值比較法等。償還年限法是直接比較兩個技術(shù)上可行的方案，在多長時間內(nèi)可以通過其年運行費的節(jié)省，將多支出的投資收回來，它的目的就是找出最佳方案。如果方案1的投資F1低于方案2的投資F2，而方案1的年運行費Y1高于方案2的年運行費Y2。這時就要正確權(quán)衡投資和年運行費兩個方面的因素，即應(yīng)計算選擇投資高的方案的償還年限N。N=（F2-F1）/（Y1-Y2）年 （3）如果年值較小，如只有二、三年，

16、則顯然初投資高的方案經(jīng)濟。若N值較大，如十年左右，那就償還年限太長，投資長期積壓，初投資高的方案就不經(jīng)濟了。因此，償還年限法的關(guān)鍵在于合理地確定標準的償還年限NH。一般我國的電力設(shè)計通常取5-6年。在方案比較時，把計算的償還年限N與標準償還年限NH作比較，若N=NH，則認為兩個方案均可；若NNH，則相反。1.3 利用償還年限法選擇電纜截面現(xiàn)以380V動力配電電纜為例，取一些典型情況進行計算。設(shè)回路負荷P1、P2、P3、P4、P5的線路長度都為100m，計算電流（即線路長期通過的最大負荷電流）分別為7.5A、50A、100A、150A、210A，根據(jù)敷設(shè)要求，選用YJV電力電纜沿橋架敷設(shè)。第一步

17、：按常規(guī)方法選擇電纜截面。查閱相關(guān)資料，按常規(guī)方法，即按發(fā)熱條件選擇電纜截面，并校驗電壓損失，其初選結(jié)果如表4所示。為了簡化計算，此表中數(shù)據(jù)是取功率因數(shù)0.8時計算得出的，實際上一般情況下用電設(shè)備的功率因數(shù)都低于0.8。所以，實際的電壓損失與計算值各有不同，但基本不影響對于截面的選擇。電纜參數(shù)初選結(jié)果 表4回路號計算電流（A）電纜截面（mm2）載流量（A）電壓損失（U）P17.53*2.5254.06P2503*10584.3P31003*251054.1P41503*501573.2P52103*952452.79上表中電纜截面是按發(fā)熱條件選取的，所選截面均滿足電壓損失小于5%的要求。這種選

18、擇方案自然是技術(shù)上可靠，節(jié)省有色金屬，初投資也是最低的。但是，因截面小而電阻較大，投入運行后，線路電阻年浪費電能較多，即年運行費用較高。那么，適當?shù)脑龃蠼孛媸欠衲芨纳七@種情況呢？加大幾級截面才最為經(jīng)濟合理呢？第二步：多種方案比較。首先，對P1回路適當增加截面的幾種方案進行比較：方案1：按發(fā)熱條件選截面，即3*2.5mm2。方案2：按方案1再增大一級截面，即3*4 mm2。接下來分別計算兩種方案的投資與年運行費。為簡化計算，僅比較其投資與年運行費的不同部分。就投資而言，因截面加大對電纜敷設(shè)，除電纜本身造價外，其它附加費用基本相同，故省去不計。年運行費用中的維護管理實際上也與電纜粗細無多大關(guān)系，可

19、以忽略不計，折舊費也忽略不計，所以：方案1的初投資 F1=電纜單價*電纜長度=3500元/km*0.1/km=350元。方案2的初投資 F2=電纜單價*電纜長度=3800元/km*0.1/km=380元。方案1的年電能損耗費 D1=年電能消費量*電度單價=Akwh*0.8。式中：A=3*I2JS*R0*L*10-3kwhR0-線路單位長度電阻（YJV-0.6/1KV-2.5mm2R0=9.16/km）；L-線路長度；IJS-線路計算電流；-年最大負荷小時數(shù)，這里取3000h（按8小時計算）。于是：D1=A*0.8=3*7.52*0.916*0.1*3000*0.8*10-3=37元所以，方案1

20、的年運行費Y1即是年電能損耗費37元。按與上面相同的方法可求得方案2的年運行費（計算略）為30.7元。顯然，方案2投資高于方案1，但年運行費卻低于方案1，其償還年限N為：N=（F2-F1）/（Y1-Y2）=（380-350）/（37-30.7）=4.7年可見，償還年限小于5年，說明方案2優(yōu)于方案1，方案2的多余投資在3年左右就可通過節(jié)省運行費而回收。也就是說，人為增加一級截面是經(jīng)濟合理的。那么增大兩或三級，甚至更多，其經(jīng)濟效果如何，是否更加經(jīng)濟？下面作類似計算比較?，F(xiàn)在根據(jù)表5的結(jié)果，將方案3與方案2比較，方案3的投資高于方案2，但年運行費用少，其償還年限為：N=（409-380）/（30.7

21、-26）=6.17年-因近來銅價不穩(wěn)定，所以這里采用的是2004年銅價未漲時的電纜價格。顯然，因償還年限超過標準償還年限5年，故投資高的方案是不合理的，即投資方案2優(yōu)于方案3。同樣，方案4與方案3比較，方案4的償還年限遠遠高于方案3的：N=（499-409）/（26-21）=18年P(guān)1回路電纜選擇方案比較 表5回路號電纜截面（mm2）初投資（元）年運行費13*2.53503723*438030.733*64092643*1049921通過以上分析計算，最終可以確定方案2（即按發(fā)熱條件選出截面之后，再人為加大一級）是該回路選擇截面的最佳方案。對其它P2-P5線路經(jīng)過上述計算方法均可以得出同樣結(jié)論，這里不再一一贅述。因此，我認為在選擇電纜截面時，按發(fā)熱條件選出后，再人為加大一級，從經(jīng)濟學的角度看是明顯有效益的；從技術(shù)角度