導(dǎo)線截面選擇

1、從配電變壓器到用電負(fù)荷的線路有架空線路和電纜線路兩種形式。無論室內(nèi)或室外的配電導(dǎo)線及電纜截面的選擇方法是一樣的。10.3.1選擇導(dǎo)線截面的原則1.電力電纜纜芯截面選擇的基本要求(1)最大工作電流作用下的纜芯溫度，不得超過按電纜使用壽命確定的允許值。(2)最大短路電流作用時間產(chǎn)生的熱效應(yīng)，應(yīng)滿足熱穩(wěn)定條件。(3)連接回路在最大工作電流作用下的電壓降，不得超過該回路允許值。(4)較長距離的大電流回路或35kv以上高壓電纜，當(dāng)符合上述條件時，宜選擇經(jīng)濟(jì)截面，可按“年費用支出最小”原則。(5)鋁芯電纜截面，不宜小于4mm2。(6)水下電纜敷設(shè)當(dāng)需纜芯承受拉力且較合理時，可按抗拉要求選用截面。導(dǎo)線截面的

2、選擇應(yīng)同時滿足機(jī)械強(qiáng)度、工作電流和允許電壓降的要求。其中導(dǎo)線承受最低的機(jī)械強(qiáng)度的要求是指諸如導(dǎo)線的自重、風(fēng)、雪、冰封等而不致于斷線；導(dǎo)線應(yīng)能滿足負(fù)載長時間通過正常工作最大電流的需要；及導(dǎo)線上的電壓降應(yīng)不超過規(guī)定的允許電壓降。一般公用電網(wǎng)電壓降不得超過額定電壓的5。電力電纜芯截面選擇不當(dāng)時，造成影響可靠運行、縮短使用壽命、危害安全、帶來經(jīng)濟(jì)損失等弊病，不容忽視。電纜纜芯持續(xù)工作溫度，關(guān)系著電纜絕緣的耐熱壽命，一般按3040年使用壽命，并依據(jù)不同絕緣材料特性確定工作溫度允許值。當(dāng)工作溫度比允許值大時，相應(yīng)的使用壽命縮短，如交聯(lián)聚乙烯工作溫度較允許值增加約8，對應(yīng)載流量增加7，則使用壽命降低一半。電

3、纜纜芯持續(xù)工作溫度，還涉及影響纜芯導(dǎo)體連接的可靠性，需考慮工程實際可能的導(dǎo)體連接工藝條件來擬定。短路電流作用于纜芯產(chǎn)生的熱效應(yīng)，滿足不影響電纜絕緣的暫態(tài)物理性能維持繼續(xù)正常使用，且使含有電纜接頭的導(dǎo)體連接能可靠工作，以及對分相統(tǒng)包電纜在電動力作用下不致危及電纜構(gòu)造的正常運行，這就統(tǒng)稱為符合熱穩(wěn)定條件。否則會出現(xiàn)了油紙絕緣鉛包被炸裂、絕緣紙燒焦、電纜芯被彈出、電纜端部冒煙等故障?！澳曩M用支出最小”原則的評定方法，是參照原水電部82電計字第44號文頒發(fā)“電力工程經(jīng)濟(jì)分析暫行條例”，該文件推薦的年費用支出b的表達(dá)式如下：b0.11z1.11n。式中z投資；n年運行費。系數(shù)是基于取經(jīng)濟(jì)使用年限為25年

4、和施工年數(shù)按一年來計算的。限制鋁芯小截面的使用，是基于過去工程實踐中采用小于46mm2易出現(xiàn)損傷折斷的緣故。對35kv以上高壓單芯電纜、電纜使用方式造成附加發(fā)熱、散熱變差的情況，一般宜直接用計算或測試方式來確定允許載流量。2.電纜載流量的測試測試應(yīng)具有科學(xué)性的主要特征是：電纜在穩(wěn)定地持續(xù)電流作用下，反映測試特點的條件，應(yīng)足以等效實際工況的有關(guān)影響因素，包含其環(huán)境溫度應(yīng)基本穩(wěn)定。以400500hz中頻勵磁系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)回路用的電纜為例，計入中頻情況比工頻時鄰近效應(yīng)與集膚效應(yīng)較為增大影響，要比同截面在工頻時的載流量降低至0.680.99倍；截面大時降低程度較顯。單芯高壓電纜交叉互聯(lián)接地方式，其單元系

5、統(tǒng)的三個區(qū)段，在工程實踐中往往難以均等，一般可按下列公式計入金屬護(hù)層的附加損耗影響。psws(l/l)2式中：ps電纜金屬護(hù)層的附加損耗率；ws電纜金屬護(hù)層兩端完全接地時的金屬護(hù)層環(huán)流損耗占纜芯導(dǎo)體損耗的比值；l該單元系統(tǒng)劃分三區(qū)段中最大與最小長度之差；l該單元系統(tǒng)三個區(qū)段長度之和。塑料管較金屬管的管材熱阻系數(shù)大，且表面散熱性差，用作電纜保護(hù)管時，對截流量的影響不容忽視。槽盒內(nèi)電纜載流量校正系數(shù)k隨盒體材料導(dǎo)熱性、壁厚、電纜占積率和結(jié)構(gòu)特征等因素而異。料包帶用于阻止電纜延燃時，覆蓋層厚度一般在1.5mm以內(nèi)，涂料、包帶用作耐火防護(hù)時，或者采用石棉泥、防火包等構(gòu)成較厚實的耐火層情況，伴隨的熱阻增

6、大影響則不容忽視。電纜溝內(nèi)埋砂時，砂的熱阻系數(shù)不僅與砂粒的粗細(xì)以及其中土、細(xì)石等含量有關(guān)，還受含水量影響，但含水量不能只按初始條件，應(yīng)考慮運行溫度較高時的水份遷移影響。3.環(huán)境溫度的影響國內(nèi)外工程實踐都曾顯示，纜芯工作溫度大于70的電纜直埋敷設(shè)運行一段時間后，由于電纜表皮溫度在約50情況下，電纜近旁水份將逐漸遷移而呈干燥狀態(tài)，導(dǎo)致熱阻增大，出現(xiàn)纜芯工作溫度超過額定值的惡性循環(huán)，影響電纜絕緣老化加速，以致發(fā)生絕緣擊穿事故。直埋敷設(shè)路由位于水泥或石板的路面下，其保水性對防止土壤水份遷移有相當(dāng)作用。但沿通道近旁若有植樹時，樹根的吸水因素又易造成土壤干燥。一般對缺乏保水覆蓋層情況的防止水份遷移對策，可

7、采取經(jīng)常性澆水或并行設(shè)置冷卻水管，但經(jīng)濟(jì)上不一定合算；也可實施換土即選用恰當(dāng)比例的砂與水泥等拌合進(jìn)行回填方式。由于氣象溫度的歷年變化有分散性，宜以不少于10年左右的統(tǒng)計值表征。環(huán)境溫度不取極端最高溫度，是基于電纜允許短時超過最高工作溫度，具有過負(fù)荷能力，而極端最高與最熱月的日最高溫度平均值相差在58以內(nèi)，極端高溫持續(xù)多不超過數(shù)小時，累積所占使用總時數(shù)的比例更微小。因為土壤的熱容性，使日溫度變化顯著小于氣溫。實測顯示地面-0.6m以下的日溫變化就不大，故對直埋時環(huán)境溫度的擇取，不同于空氣中的要求。直埋敷設(shè)時環(huán)境溫度不同埋深溫度差別較大。如某地20年氣象記錄的平均值有：最熱月的地下-0.5m、-1

8、.0m、-2.0m處最高月平均溫度，分別比同一地面月平均氣溫低3、4、7。在環(huán)境溫度基礎(chǔ)上要求計入實際工程環(huán)境溫升的影響，非常重要。電纜線路通過不同散熱條件區(qū)段時，同一纜芯截面下各區(qū)段的纜芯工作溫度可能出現(xiàn)差異。實踐中靠近高溫管道、鍋爐的電纜因過熱而導(dǎo)致局部絕緣老化或燒壞的事例不少。照明負(fù)荷為主的供電線路，不平衡電流往往較大，應(yīng)在設(shè)計中予以平衡。尤其是換流設(shè)備和電弧爐等非線性用電設(shè)備、無功補償裝置等接人電網(wǎng)后，產(chǎn)生諧波電流，其電流不平衡率往往不可忽視。交流回路并聯(lián)的電流分配，不僅與阻抗相關(guān)，還依賴于有功與無功負(fù)荷。當(dāng)供電線路含有多種受電設(shè)備時，其所含有功與無功負(fù)荷的變化，在設(shè)計階段難以把握，難

9、以同步，若并聯(lián)電纜截面不等，則難望實現(xiàn)合理分配。如果從安全計放大截面，投資過大，如果偏于緊湊，就難免出現(xiàn)過負(fù)荷。電纜金屬屏蔽層截面如果偏大，固然較可靠，但投資增加；如果偏小，則不安全。工程實踐中，已發(fā)生屏蔽層被電流燒壞的事例；通過對中性點非直接接地系統(tǒng)不同地點兩相接地時接地電流作用燒壞屏蔽層的事故分析，建議對10kv、35kv級，宜分別按500a、2500a作用3s條件來選擇。4.電纜芯線材質(zhì)控制和信號電纜導(dǎo)體截面一般較小，使用鋁芯在安裝時的彎折常有損傷，與銅導(dǎo)體或端子的連接往往出現(xiàn)接觸電阻過大，且鋁材具有蠕動屬性，連接的可靠性較差，故控制和信號電纜導(dǎo)體統(tǒng)一明確采用銅芯。電力電纜導(dǎo)體材質(zhì)的選擇

10、，既需考慮其較大截面特點和包含連接部位的可靠安全性，又要統(tǒng)籌兼顧經(jīng)濟(jì)性，宜區(qū)別對待。同樣條件下銅與銅導(dǎo)體比鋁與銅導(dǎo)體連接的接觸電阻要小約1030倍，據(jù)美國消費品安全委員會cpcs統(tǒng)計的火災(zāi)事故率，銅芯線纜與鋁芯線纜故障率之比為1：55。電源回路一般電流較大，同一回路往往需多根電纜，采用鋁芯更增加電纜數(shù)量，造成柜、盤內(nèi)連接擁擠，曾多次回連接處發(fā)生故障導(dǎo)致嚴(yán)重事故。現(xiàn)明確重要的電源回路需用銅芯，可提高電纜回路的整體安全可靠性。耐火電纜需具有在經(jīng)受7501000作用下維持通電的功能。鋁的熔融溫度為660，而銅可達(dá)1080。水下敷設(shè)比陸上的費用高許多，采用銅芯有助于減少電纜根數(shù)時，一般從經(jīng)濟(jì)性和加快工

11、程來看將顯然有利。5.電力電纜芯數(shù)交流1kv及以下電源中性點直接接地系統(tǒng)，按設(shè)有中性線、保護(hù)接地線，中性線與保護(hù)接地線獨立分開或功能合一等不同接線方式，在供電系統(tǒng)中已客觀存在著不同類別。故需相應(yīng)明確電纜芯數(shù)的選擇要求。大電流回路采用單芯電纜，較三芯電纜可改善柜、盤內(nèi)密集的終端連接部位電氣安全間距；對長線路情況可減免接頭，利于提高線路工作可靠性。多年電纜運行實踐顯示了接頭故障率占電纜事故中相當(dāng)高的比例，基于電纜密集匯聚于柜、盤中因電氣間距等因素容易導(dǎo)致事故的經(jīng)驗教訓(xùn)，因而在綜合評價時，不應(yīng)只注意單芯與三芯的投資差異，還要注重技術(shù)安全性。10.3.2按械強(qiáng)度選擇的方法1.架空導(dǎo)線截面不得小于表10

12、-10要求。表10-10架空導(dǎo)線截面按械強(qiáng)度選擇導(dǎo)線截面(mm2) 銅線鋁線絕緣線裸線絕緣線鋁絞線鋼芯鋁絞線室外610102516接戶線必須用絕緣線，銅線用截面不小于4mm2，鋁線用截面不小于6mm2。2.固定敷設(shè)的導(dǎo)線最小線芯截面應(yīng)符合表10-11的規(guī)定。表10-11固定敷設(shè)的導(dǎo)線最小線芯截面 敷設(shè)方式最小線芯截面mm2銅芯鋁芯裸導(dǎo)線敷設(shè)于絕緣子上1010絕緣導(dǎo)線敷設(shè)于絕緣子上室外l2m1.02.5室內(nèi)l2m1.52.5室內(nèi)、外2l6m2.546l16m4616l25m610絕緣導(dǎo)線穿管、板敷設(shè)1.02.5絕緣導(dǎo)線線槽敷設(shè)0.752.5塑料絕緣護(hù)套導(dǎo)線扎頭直敷1.02.5注：l為絕緣子支持間

13、距。10.3.3按導(dǎo)線安全載流量選擇截面導(dǎo)線必需能夠承受負(fù)載電流長期通過所引起的溫升，不能因過熱而損壞導(dǎo)線的絕緣。導(dǎo)線所允許長時間通過的最大電流稱為該截面的安全載流量。同一導(dǎo)線截面不同的敷設(shè)條件下的安全載流量是不一樣的。例如同一截面的導(dǎo)線作架空線敷設(shè)比穿管敷設(shè)的安全載流量大。穿管線所用的管材、穿管線的根數(shù)等都影響安全載流量。表10-12是塑料絕緣線的安全載流量。表10-13是橡皮絕緣線的安全載流量。計算方法是先求出負(fù)載實際電流，再按電流查安全載流量表即可得導(dǎo)線截面。表10-12bv絕緣電線明敷及穿管持續(xù)載流量 環(huán)境溫度303540303540導(dǎo)線根數(shù)1112458912>12245891

14、2>122458912>12標(biāo)稱截面mm2明敷載流量a導(dǎo)線穿管載流量a1.5232220398712976118762.531292717131110161210915119844139362418151322171412211513116535046312319172921181630201615107469644433282541312623382924211699938660453834574235325239322925132124115836252477757484370534439351611511401037764589672605488665549502011891

15、751279579711178873661088167607025924322516512310392152114958514010587789531629727520715512911619214412010817613211099120374351325245184153138226170141127208156130117150426400370288216180162265199166149244183152137185495464430335251209188309232193174284213177159240592556515396297247222366275229206336

16、252210189注：額定電壓0.75kv，導(dǎo)體工作溫度70。表10-13bx絕緣電線明敷及穿管持續(xù)載流量 環(huán)境溫度303540303540導(dǎo)線根數(shù)1112458912>122458912>122458912>12標(biāo)稱截面mm2明敷載流量a導(dǎo)線穿管載流量a1.52422201398712976118762.53128261713111016121091511984413835231714132116131220151211653494529221816282117152519161510736862433227244040252237272320169890835844363

17、353553330493731282513012011080605045736846406851423835165153140997462569184575184635247502011851701229276691121087063104786558702542342151551169787144114908113299827495313289265198149124111193144120108168126105941203663383102311731441302131601331201961471221101504193873552692011681512481861551392281

18、71142128185484447410311233194175287215179161264198165148240584540495373279233209344258215193316237197177額定電壓0.75kv，導(dǎo)體工作溫度65。負(fù)載的計算電流為：ijskxp/3ulcos(a)    （公式10-1)式中kx是需要系數(shù)，因為許多負(fù)載不一定同時使用，也不一定同時滿載，還要考慮電機(jī)效率不等于1，所以需要打個折扣，稱作需要系數(shù)；u1-線電壓；p-各負(fù)載銘牌功率的總和，如電動機(jī)是指機(jī)械功率；cos-是負(fù)載的平均功率因數(shù)?！纠?0-1】有一個鋼筋加工場，負(fù)載總功率

19、為176kw，平均cos=0.8，需要系數(shù)kx為0.5，電源線電壓380v，用bx線，請用安全載流量求導(dǎo)線的截面。解：ijkxp/3ulcos0.5176×1000/3×380×0.8166(a)查得25時導(dǎo)線明敷設(shè)可得截面為35mm2。它的安全載流量為170(a)，大于實際電流166(a)。室內(nèi)穿管線安全載流量和管內(nèi)導(dǎo)線根數(shù)有關(guān)。表10-14室內(nèi)bv絕緣線穿鋼管敷設(shè)時的安全載流量及鋼管(sc)管徑(mm)對照表 截面mm2二根三根四根25303540sc25303540sc25303540sc1.014131211151312111015111098151.51

20、917161515171514131516141312152.52624222015242220181522201917154.03532302715312826241528262422156.04743403715413835321537343229201065605651205753494520504643392516827670642573686357256560565125251071009284259588827532857973673235133124116105321151079990321059890833250165154142130321461361261154013012

21、1112102507020519117716250183171158144501651541421305095250233216197502252101941775020018717315870120290271250229502602432242055023021519818170150330308285261703002802592377026524722920970185380355328300703403172942687030028025923780表10-15塑料絕緣電線空氣中敷設(shè)長期負(fù)載下的載流量(電線型號為blv、bv、bvr、rvb、rvs、rfb、rfs，線芯允許溫度為+6

22、5) 標(biāo)稱截面mm2鋁芯(a)銅芯(a)標(biāo)稱截面mm2鋁芯(a)銅芯(a)0.471062850.5916851100.611201001300.714251101500.8173514018011520501752301.519257022529022229952703502.5263412033043032836150380500434451854505805385024054071064457300630820854704007701000照明線路敷設(shè)中，相線與中性線宜采用不同的顏色：中性線應(yīng)采用淡藍(lán)色，保護(hù)地線采用綠、黃雙色絕緣導(dǎo)線。10.3.4按允許電壓降選擇導(dǎo)線截面當(dāng)供電線路很長時

23、，線路上的電壓降就比較大，如果供電線路允許電壓降為額定電壓的u，需要系數(shù)為kx，按導(dǎo)線材料等因素推導(dǎo)出公式如下：skx(pl)/c·u(mm2)             (10-2)式中(pl)稱為負(fù)荷力矩的總和，單位是kw·m。c是計算系數(shù)，三相四線制供電線路時，銅線的計算系數(shù)ccu=77，鋁線的計算系數(shù)為cal=46.3；在單相220v供電時，銅線的計算系數(shù)ccu=12.8，鋁線的計算系數(shù)為cal7.75。公用電網(wǎng)用電一般規(guī)定允許電壓降為額定電壓的±5，單位自用電源可降到6，臨時供

24、電線路可降到8?！纠?0-2】有一建筑工地配電箱動力用電p1為20kw，距離變壓器200m，p2為18kw，距離變壓器300m。u5，kx0.8，按允許電壓降計算鋁導(dǎo)線截面。圖10-7例10-2用圖解：skx(pl)/c.u0.8×20×20018×300/46.3×532.48mm2，選35mm2?！纠?0-3】有一建筑工地配電箱動力用電p1為66kw，p2為28kw，如圖(10-8)所示，桿距均為30m。用bblx導(dǎo)線，u5，kx0.6，平均cos0.76，計算ab段的bblx導(dǎo)線截面。圖10-8例10-3用圖表10-16bblx導(dǎo)線安全載流量 導(dǎo)線

25、截面(mm2)101625355070安全載流量(a)6585110138175220解：ijskxp/3ulcos0.6(2866)×1000/3×380×0.76112.75a查書可得截面為35mm2。它的安全載流量為138(a)，大于實際電流112.75(a)再按電壓降計算：skx(pl)/c.u0.6×66×9028×120/46.3×524.15mm2按電壓可選bblx-25mm2，但是按電流應(yīng)選35mm2，說明電流是主要矛盾。答：最后確定為bblx(3×351×25)。電纜線路的實際允許載流量

26、還須考慮下述三個因素：電纜周圍的環(huán)境溫度；電纜并列敷設(shè)的根數(shù)；電纜周圍環(huán)境的熱阻系數(shù)。（2）電纜截面積的選擇：根據(jù)電纜持續(xù)允許載流量選擇；根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度選擇；根據(jù)電纜在短時熱穩(wěn)定性及敷設(shè)方式校核；根據(jù)配電網(wǎng)中允許電壓校核；根據(jù)負(fù)荷發(fā)展，適當(dāng)留有裕度；所選定電纜截面積要符合當(dāng)?shù)仉娏Σ块T的有關(guān)設(shè)備規(guī)范化的要求。表10-17 35kv及以下電壓電纜在不同環(huán)境溫度下載流量的校正系數(shù) 環(huán)境溫度/空氣中土壤中3035404520253035線芯最高工作溫度/601.21.111.00.861.071.00.930.85651.181.091.00.891.061.00.940.87701.151.081.00.911.051.00.940.88801.111.061.00.931.041.00.950.90901.091.051.00.941.041.00.960.