電氣電纜載流量及電纜的選擇

1、電纜載流量及電纜的選擇 范銘印 目 錄1、按發(fā)熱選擇導線截面2、按容許電壓損失選擇導線截面3、按經(jīng)濟電流密度選擇導線截面4、常用電力電纜的載流量劃1、按發(fā)熱選擇導線截面（一） 按正常發(fā)熱選擇導線截面 導體通過電流則發(fā)熱而使其溫度升高，當周圍介質(zhì)溫度為某一定值時，假定發(fā)熱及散熱達到平衡，則導體溫度維持在定值不繼續(xù)升高。單位時間內(nèi)導體散出的熱量為P1=kF(2-1),而發(fā)出的熱量為P2=I2R2 當P1=P2時（1-1）式中 k 散熱系數(shù) （W/cm2）； F 散熱面積 （cm2）； 2 導體的溫度 （）； 1 周圍介質(zhì)的溫度 （）； R2 當導體溫度為2時，導體的電阻 （）。劃 由式（1-1）可

2、以看出，當周圍介質(zhì)溫度一定時，在某一允許溫度2的條件下，某一種材料的導線，其截面與一定的最大容許電流Iux相對應?？紤]到無法用理論分析的有關因素，這一電流都是用實驗求出的。 對導線的允許溫度規(guī)定如下： 裸線 2=70是從導線接頭容易氧化損壞的角度出發(fā)規(guī)定的； 絕緣線 2=70是從絕緣老化的角度出發(fā)的； 電纜 不同電壓的電纜對最大允許溫度有不同的要求，其原因為：絕緣的老化；紙絕緣電纜在不同電壓等級下有不同的穩(wěn)定性。這是因為電纜內(nèi)部通過電流后發(fā)生熱脹冷縮現(xiàn)象而形成氣隙后，其內(nèi)部的氣化致使絕緣材料由于電離而擊穿。 不同電壓電纜的容許溫度，詳見表1-1 周圍介質(zhì)溫度是根據(jù)下述條件規(guī)定的：空氣溫度 按最

3、熱月份下午十三點的平均溫度確定。地下溫度 按0.8米深的土壤月平均最高溫度確定，如電纜穿過鋼管則應按空氣溫度考慮。 因此，當介質(zhì)溫度不同于原來規(guī)定的數(shù)值時，則應根據(jù)下式，對電纜所能通過的容許電流進行修正式中 Iux在介質(zhì)溫度為1時，電纜容許通過的電流（A）； Iux在介質(zhì)溫度為1時，電纜容許通過的電流，即從手冊上查出的電流（A）； 2不同電壓等級電纜的最高容許溫度。（二） 按短路電流的熱效應進行校驗，其最小截面為式中 I 短路電流的穩(wěn)定電流值（A）； c 與導體材料有關的系數(shù)； tj 通過短路電流的假想時間（s）；但在下列情況下，對電纜的截面可以不進行短路校驗：用熔斷器作為短路保護的電纜線路；

4、對不重要負荷的單獨用電設備或小型配電所的電纜線路，當電纜故障損壞時，不致引起爆炸、火災或損壞附近其他線路和設備，且容易更換；對重要負荷的單獨用電設備除上述要求外，尚須具備備用設備而不致影響正常生產(chǎn)者。劃注：對發(fā)電廠、變電所以及大型聯(lián)合企業(yè)等重要回路鋁芯電纜，短路最高允許溫度為200。 含有膝焊中間接頭的電纜，短路最高允許溫度為160。常用電力電纜的最高允許溫度 表1-1電纜類型 電壓（kV）最高允許溫度（）額定負荷時短路時粘性浸漬紙絕緣138025066510603550175不滴流紙絕緣168025010653562175交聯(lián)聚乙烯絕緣10902501080聚氯乙烯絕緣70160自容式充油6

5、350075160附錄A 常用電力電纜的最高允許溫度2、按容許電壓損失選擇導線截面（一）、供電網(wǎng)路的電阻和電抗電阻 在交流電路中，由于集膚效應和近距離效應，其電阻是以有效電阻來計算的，如果采用有色金屬導線，在50Hz的情況下，集膚效應并不大，導線的電阻可以用下式來計算：式中 導線材料的電阻系數(shù)（-mm2/m）。 在國際單位制中(-mm2/m)被稱為西門子/米（S/m）； l 導線長度（m）； s 導線截面（mm2）。 在進行網(wǎng)路計算時，不是用各種導線材料原有的電阻系數(shù)，通常是用修正了以后的電阻系數(shù)，其原因如下： （1）在電網(wǎng)中所用的導線和電纜大都是由絞線制成，絞線中線股的實際長度要較導線長度大

6、23%； （2）在進行電網(wǎng)計算時，所用的導線和電纜截面是額定截面，但是導線和電纜的實際截面與額定截面并不相同，通常是略小于額定截面； （3）通常所用的電阻系數(shù)都是對應20的情況，當溫度改變時，電阻系數(shù)的大小也跟著改變。所以計算時，需根據(jù)導線工作地點的環(huán)境溫度和導線中電流密度的大小取一平均溫度。 考慮以上因素后，導線材料的電阻系數(shù)和電導系數(shù)列于下表：2.電抗 導線電抗的大小，與導線的幾何尺寸，三相導線的排列方法和相間距離有關。導線的電抗可以用下式計算： （/km） 式中 f 交流電頻率（Hz）； Dpf 三相導線的幾何平均距離，如三相導線間的距離分別為D1，D2及D3，則 r 導線的外半徑（mm

7、）; 導線材料的相對導磁率，對于有色金屬=1。導線材料電阻率的計算值（m）電導率的計算值（S/m）銅1.88x10-85.3x106鋁3.17x10-83.15x106劃（二）、電網(wǎng)中的電壓損失1、集中負荷的三相線路電壓損耗計算線電壓損耗U式中 ia為負荷電流的有功分量；ir為負荷電流的無功分量；R為線路首端至各負荷點每相電阻；X為線路首端至各負荷點每相電抗；p為負荷有功功率；q為負荷無功功率；P為線段有功功率；Q為線段無功功率；r為線段每相電阻；x為線段每相電抗。對于“無感”線路，即線路感抗可略去不計或負荷cos1的線路，其電壓損耗為式中 p為負荷功率； R為為線路首端至各負荷點每相電阻；

8、P為線段有功功率；r為各線段的每相電阻； UN為線路的額定電壓。對于“均一無感”線路，即全線路的導線型號規(guī)格一致且可不計感抗或負荷cos1的線路，則電壓損耗為式中 為導線的電導率； A為導線截面； M為線路的所有功率矩之和； UN為線路的額定電壓。線路電壓損耗的百分比值為“均一無感”的三相線路電壓損耗百分比值為式中 C為計算系數(shù)，如下表所示。劃注：表中C值是導線工作溫度為50、功率矩M的單位為kWm，導線截面A的單位為mm2時的數(shù)值。 對于均一無感的單相交流線路和直流線路，由于其負荷（或功率）要通過來回兩根導線，所以總的電壓損耗因為一根導線上電壓損耗的2倍，二三相線路的電壓損耗實際上只是一相（

9、即一根相線）導線的電壓損耗，所以單相和直流線路的電壓損耗百分比值為線路額定電壓V線路類型C的計算式計算系數(shù)C/(kWmmm2)銅線鋁線220/380三相四線76.546.2兩相三線34.020.5220單相及直流12.87.741103.211.94劃 均一無感線路按允許電壓損耗選擇導線截面的公式為：上式常用于照明線路導線截面的選擇。2、均勻分布負荷的三相線路電壓損耗計算式中 I為各線段的電流；R0為導線的電阻率，單位為/km；X0為導線的電抗率，單位為/km；L1為線路首端至均布負荷第一個點位置的長度；L2為均布負荷段的長度。 上式說明帶有均勻分布的線路，在計算其電壓損耗時，可將其分布負荷集

10、中于分布線段的中點，按集中負荷來計算。劃3、按經(jīng)濟電流密度選擇導線截面 在建設電網(wǎng)時，從經(jīng)濟上考慮兩個方面的問題，一是要注意減少建設的初期投資，另一方面也要考慮如火如何減少以后每年所支付的運行費用。 導線（或電纜）的截面越大，電能損耗越小，但是線路投資、維修管理費用和有色金屬消耗量都要增加。 從全面的經(jīng)濟效益來考慮，即使線路的年運行費用接近于最小而又適當考慮有色金屬節(jié)約的導線截面，稱為經(jīng)濟截面（economic section），用符號Aec表示。我國現(xiàn)行的經(jīng)濟電流密度規(guī)定如下表所示。導線和電纜的經(jīng)濟電流密度線路類別導線材質(zhì)年最大有功負荷利用小時3000h以下30003000h5000h以上裸導線