35KV及以下導(dǎo)體及電纜的設(shè)計選擇總

1035KV及以下導(dǎo)體及電纜的設(shè)計選擇一、導(dǎo)體設(shè)計選擇的原則1、環(huán)境條件對裸導(dǎo)體、電線、電纜及電器選擇的環(huán)境條件，可查閱以下標準選擇裸導(dǎo)體和電器的環(huán)境溫度：3-110KV高壓配電裝置設(shè)計標準GB50060-1992,1133.0.2；選擇電纜、電線的環(huán)境條件：電力工程電纜設(shè)計標準GB50217-1994,2853.7.5；808～817頁，16-32。有關(guān)溫度的名詞解釋和應(yīng)用說明見第80716-31。一般要求：3166～16710-1-2硬導(dǎo)體的最大允許應(yīng)力的單位為MPa18210-3-5是一樣的，僅是單位為N/cm2。2、低壓導(dǎo)體的選擇：選擇導(dǎo)體截面應(yīng)滿足以下要求：要滿足正常工作和起動時的允許電壓降：有關(guān)允許電壓降值可查閱“標準選編”第171510441823493頁262～2635-35-4。按敷設(shè)方式及環(huán)境條件確定導(dǎo)體載流量：各種不同的校正系數(shù)見“標準選編”第175～177頁中有關(guān)內(nèi)容。導(dǎo)體應(yīng)滿足動穩(wěn)定與熱穩(wěn)定的要求：在工程中，在6KV以上的導(dǎo)體按短路電流選擇最小截面m2，380V動、熱穩(wěn)定選擇最小截面。最小截面應(yīng)滿足機械強度16710-1.310072.2.2。對不同冷卻條件敷設(shè)電纜時，當(dāng)冷卻條件最壞段的長度超過5m，要按該段條件選擇電纜截面。3、中性線、保護線PE〕和保護中性線PE〕的選擇：3168頁，10.1.2.6～10.1.2.121007頁，2.2.6～2.2.12。4、電纜型號的含義：電纜型號標記方式：詳見“電力工程電氣設(shè)計手冊，第930○○○○○○○-○1234567－8其中：1-用途；2-絕緣；3-纜芯材料；4-內(nèi)護層；5-特征，如P6-鎧裝層；78-電壓。5、電纜芯線材質(zhì)：10.2.2.110.2.2.2；10.2.2.36、電力電纜的芯數(shù)：10.2.3.1～10.2.3.57、電纜的絕緣水平10.2.4.1～10.2.4.4。8、電纜絕緣類型：見10.2.5.1～10.2.5.86KV回路時不能用聚氯乙烯絕緣電纜。9、電纜外護層類型：10.2.6.1～10.2.6.8。10、把握電纜及其金屬屏蔽：10.2.7.1～10.2.7.8。二、在不同環(huán)境溫度下的電纜載流量的校正系數(shù)在表10-2-7中〔第176頁，空氣中以4℃時為1，在土壤中直接埋設(shè)時以2℃為其它不同環(huán)境溫度時的載流量校正系數(shù)可以按下式求得：mm2m11

--纜芯最高工作溫度，℃；m--對應(yīng)于額定載流量的基準環(huán)境溫度，℃1 --實際環(huán)境溫度，℃。2例：求交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套電力電纜YJV-1000，1〔3X240〕mm2

在敷設(shè)地點環(huán)境溫度為50℃時的載流量，從手冊或樣本中查得在25℃空氣中敷設(shè)的載流量為I 517A,線芯允許工作溫度為90℃，即 90℃， 25℃， 50℃25 m 1 2所以，在環(huán)境溫度為50℃時的校正系數(shù)：m2m1m2m1905090251YJV-1000，1〔3X240〕mm250℃時的載流量為：I KI 0.784x517406A50 125三、按短路熱穩(wěn)定選擇電纜最小截面1、計算電纜最小截面的公式：177QS x102 由于QIQC

2t 所以SItCt

x102544tS Itmin C電力工程電氣設(shè)計手冊〔1〕936頁和工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊第174QttS x103IQttC

x103三本參考書中消滅不同的計算單位：結(jié)論：一般計算公式和實際使用熱穩(wěn)定系數(shù)C，均為給定數(shù)據(jù)，如鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計手544～545交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜，銅芯為C=135,鋁芯為C=80，1746～10KVC=137,鋁芯為C=77所以，在工程設(shè)計中，一般均為直接查表取得C值。tSItC

和SI x103是I的單位不同，前者是A，后者是KA；tCttSItC

x102，是I的單位為A，而S的單位是cm2，也就是依據(jù)公式1Kln1(1Kln1(m20pJq1( 20)位，化成mm2102舉例說明如下：求熱穩(wěn)定系數(shù)設(shè)環(huán)境溫度 350C，纜芯允許最高溫度 900C0 H短路時允許最高溫度 2500C，負荷電流為0.8Im H短路前纜芯最高工作溫度 P

H

)(IP)20 IH

35(9035)( )2840C0.810.81K1Kln1(m20)pJq1( 20)11111x3.40.00393x1x0.0184X104ln10.00393(25020)10.00393(8420)1X1X3.4x0.42x1040.00393x0.01841.4052x104177～178頁或電力工程設(shè)計手冊〔1〕936頁。留意：C熱穩(wěn)定系數(shù)在這里是用cm2mm2為單位，所以在公式中要乘以102q單位推算公式：C q

11cm31cm3cm1cm4所以公式：tS Itmin C

求出的電纜截面單位為cm2tS Itmin C

x102 求出的電纜截面單位為mm22.硬導(dǎo)體截面的校驗：短路熱穩(wěn)定校驗QdI2tt復(fù)習(xí)指導(dǎo)書第181頁，S 或S QdI2ttC C C式中 S——導(dǎo)體的載流截面，mm2Q A2SdC——熱穩(wěn)定系數(shù)〔10-3-3〕181頁假設(shè)為銅導(dǎo)體，在700C時的熱穩(wěn)定系數(shù)為C=171，在不同環(huán)境溫度時C值可按下式求得：tC Klnt21

tx104 Kln2t1t

x102有關(guān)公式中各符號的說明和承受值見第182頁。例：求銅導(dǎo)體在800C時熱穩(wěn)定系數(shù)C值：即t 800C, t 3000C (表10-3-3)1 2K522x106WS(cm4)

，J2350C所以 C 522x106ln

23580

x102

166.310-3-4中完全一樣,所以在校驗銅導(dǎo)體的熱穩(wěn)定時可直接查表得C值四、按短路動穩(wěn)定校驗1、一般要求：短路時產(chǎn)生的機械應(yīng)力一般按三相短路時沖擊電流ich

驗算，驗算結(jié)果應(yīng)滿足： xu xx x式中：

——導(dǎo)體材料的最大允許應(yīng)力，N ；當(dāng)計及安全系數(shù)〔對應(yīng)于材料xu cm2破壞應(yīng)力時取1.7；對應(yīng)于材料屈服點時取1.4〕13.7x1036.9x103,Ncm2 Nx cm2 Nxx cm22、導(dǎo)體短路電動力計算當(dāng)三相導(dǎo)體位于同一平面時，短路電動力的計算公式：l

F6.037x102

i Nach S式中：F——短路電動力，N；i ——短路沖擊電流，KA；chN——與短路類型有關(guān)的系數(shù)，見表10-3-6〔183頁〕510KV高壓柜上母線在短路時的最大允許應(yīng)力：80x8mm2,b=8cm，h=0.8cm；高壓柜最大寬度為1200mm，即支持點距離為l=120cm；250mma=25cm;母線短路時的短路沖擊電流ich

43.41KA(依據(jù)短路電流計算)短路類型系數(shù)為N ，為當(dāng)T 0.05和t=0.01秒時，在三相短路時中間相導(dǎo)體，5 fN 86〔見183頁，表10-3-。5當(dāng)三相短路時中間相的電動力為：120F6.037x102

43.412x2.861561.7,N25在銅母線每cm2上的最大允許應(yīng)力為: F

1561.7

244(N

)13.7x103(N

)，銅導(dǎo)體最大允許應(yīng)力。Xu bxh 8x0.8

cm2

cm23、導(dǎo)體短路時的機械應(yīng)力計算：單片矩形導(dǎo)體的機械應(yīng)力：工程中常用的是計算絕緣子之間的允許跨距l(xiāng)max7.603ia7.603iawxumaxch式中：a——相間距離，cm；i ——短路沖擊電流，KA；chw——導(dǎo)體截面系數(shù)cm3；見電力工程電氣設(shè)計手冊第3418-13或鋼鐵35013-16。cm ——導(dǎo)體的最大允許應(yīng)力〔表10-3-，銅為1.37104,N ;cmxu 2例：以80x8mm2銅導(dǎo)體，相間距離為250mm，短路沖擊電流i 43.41KA，ch求絕緣子之間的最大跨距l(xiāng) ：maxa=25cm， h=8cm， b=0.8cm，w=0.0167bh27.603iaw7.603iawxu7.60343.31

ch25x0.167x0.8x82x1.37x104=299.73cm>最大的高壓柜寬度五.溝通三相回路電壓降計算電壓降計算公式3333

IL(Rcos+sin)R2X23或R2X23

=u ILZu%---三相線路上的電壓降；I---計算工作電流(A);L---供電線路長度(Km);U---線路工作電壓(V);cos---功率因數(shù)；R---電纜單位長度電阻(/Km)；X---電纜單位長度電抗/Km);Z---電纜單位長度阻抗/Km)。上式中的R和X852頁。也可以按下述的公式計算得到。電阻計算：按《鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計手冊》上冊1026頁或《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊》419頁。1〕R=

t 103 /KmLSL式中：L---供電線路長度(Km)S---電纜截面積(mm2)---toC是的電阻率mm2/m)t電阻率：銅： 為0.018mm2/m(20oC時)cu鋁： 為0.0295mm2/m(20oC時)AL電阻的溫度系數(shù)：銅的電阻溫度系數(shù)：鋁的電阻溫度系數(shù)：

=0.00395(1/oC)cu=0.0041(1/oC)AL70oC時銅的電阻率 [1+〔t -t 〕]=0.0018[1+0.00395(70-20)]=0.02155mm2/mcu= 20 7020注：求直流電阻的公式也可用《鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計手冊》上冊230頁的公式21.4L 35.4LS銅：R=ST

; 鋁：R=SLS式中：R

銅母線電阻〔溫度70C時m;TRL--鋁母線電阻〔溫度70C時，mL---母線長度(m)2〕溝通電阻，主要是考慮集膚效應(yīng)系數(shù)和鄰近效應(yīng)系數(shù)引起的溝通電阻系數(shù)，依據(jù)420頁。導(dǎo)線溝通電阻：Rj=KKR jf if---=jf jf jf〔詳見《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊》第4219-60〕K---鄰近效應(yīng)系數(shù)，母線的K1.03if if有關(guān)溝通電阻的計算方法，可詳見《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊》第420頁的計算方317810-2-14，K值選擇用表查得〔K為纜芯導(dǎo)體的溝通電阻與直流電阻的比值。對大截面的電纜的集膚效應(yīng)系數(shù)可查電力工程電氣設(shè)計手冊〔1〕93717-11。3〕當(dāng)母線為水平或垂直排列時，尚需考慮有功功率由一相向另一相轉(zhuǎn)移的因素，故每相母線的有效電阻將按下式計算〔1026頁〕RP1=Ra+3.77X10-2RP2=RaR =R-3.77X10-2P3 a式中：R---每相母線平均有效電阻〔Km〕a電抗計算母線或電纜的感抗：X=L=2fLu L= 0L2 ng

(電機工程手冊)式中：L---母線或電纜的電感量〔H〕0u---空氣的導(dǎo)磁系數(shù)《鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計手冊》上冊第1388 頁。0u=4X10-4(H/Km)0D--〔互幾何均距

3D3DD Dab bc ac且間距相等時，D=1.26Dabg--母線相線的幾何均距〔自幾何均距，如矩形母線的寬與厚分別用a和b表示，則g=0.2236(a+b)注：有關(guān)各種外形母線截面的幾何均距可見《鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計手冊》上冊第1024頁20-1。所以：當(dāng)f50周時X=L=100L=100u0LD2 ng=100

4104 DL=200 Ln

2 ngDX10-4gD=628Lng

X10-4 Lg對數(shù)，則X=6282.303L

D X10-4=0.145L

/Kmm/mgg gg三相母線電壓降及換位計算三相不對稱排列〔垂直或水平排列〕的母線，各相阻抗值相差較大，特別輸送大電流和長距離的母線供電系統(tǒng)中〔母線通廊〕，母線末端三相電壓很不平衡。當(dāng)企業(yè)內(nèi)部6~10KV系統(tǒng)的不平衡電壓超過2%時，應(yīng)實行三相依次換位的措施，以到達平衡。換位時至少要互換一個循環(huán)，即要互換三次。在一般的狀況下，當(dāng)單回路供電線路長度不超過300~400m時，可以不進展換位。1〕當(dāng)三相母線按等邊三角形布置時〔即Dab=Dbc=Dca〕R2X2ua=ub=R2X2D式中：X=628Lng

X10-4當(dāng)三相母線按水平或垂直布置時〔即D=D=D，D=D〕ab bc acDu=(R+3.7710-2)I+j628(L +0.346)I

10-4a 1 ng 1u=RI+j628IL

D10-4a2

2ngu=(R-3.7710-2)I

+j628(L

D+0.346)I

10-4a 3 ng 33R2X23R2X2u式中的X值〔即三相母線之間感抗〕可按下式進展計算：DX =628(L +0.346)10-4P1 ngX =628L

D10-4P2 ngDX =628(L +0.346)10-4P3 ng留意：公式中的D為母線相間中心距離(cm) (詳見《鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計手冊上冊第1027頁)。2〕《鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計手冊》上冊第1030頁〕母線電阻：R=(K+K)R

=(K+K

L)t

10-3a f k 0

f k S式中：K---102320-42〔17588〕項中得K=1.103fK---K 102620-13的說明〕

fK=1.5〔見第g---母線溫度在70oC=0.0354mm2/m〔鋁母線〕〔見第t t102620-13的說明〕L---L=1Km=1S---鋁母線截面積(mm2)。 S=4880mm20.0354所以：R=(1.103+1.5)a

4880

103=2.610.0072=0.0188R =R+0.037=0.0565 〔102620-16〕P1 aR =R=R =0.0188 〔102620-17〕P2 a P1R =R-0.037=-0.0189 〔102620-18〕P3 aD母線電抗：X =628(L +0.346)10-4 〔第1027頁，公式20-27〕P1 ng式中：D---母線互幾何均距。D=650mm=65cmg---母線自幾何均距。在手冊中說明有錯誤，“由附錄式20-80”應(yīng)改20-21103620-1020-11的圖形應(yīng)對換。雙槽形母線的自幾何均距是按矩形母線的外形〔附圖20-12〕求出的，為：g=0.5812b20-21公式中的g=0.5812b。A所以：g=0.5812h=0.581217.5=10.2 h---母線高度 h=175mm=17.5cm〔這里hb是一樣的〕65X =628(L

+0.346)1041=0.138P1X =628L

65

1041=0.116P2 n10.2X =X =0.138P3 P1母線電壓降：u =I(R +jX )=IP1 P1u=I(R +jX )=IP2 P2u=I(R +jX )=IP3 P33母線額定相電壓：U=10000/3

=5780V

=4000R 2R 2XP12P10.056520.1382R 2XP22P2R 2R 2XP32P30.018920.1382

=596V0.018820.018820.1162=557V三相不平衡電壓：

u ua u

596470= 5780

=2.17%〉2%需實行換位措施，經(jīng)換位后：R =R =R =0.0188P1 P2 P3DX =X =X =628(L +0.231)10-41〔102720-32〕P1 P2 P3 ng65=628(Ln10.2

+0.231)10-41=0.1306母線電壓降：u =u=u=I(R +jX )=Ia b c P1 P10.13062

R R 2XP12P1=527V六、電纜敷設(shè)的設(shè)計要求有關(guān)電纜敷設(shè)的標準有二種：即“電力工程電纜設(shè)計標準”(GB50217-1994)和“低壓配電設(shè)計標準”(GB50055-1993)。二種標準的內(nèi)容根本一樣，但有的表示得具體一些，有的則簡潔些，但也有內(nèi)容不同的地方，這一點必需引起重視?，F(xiàn)將二種標準的不同之處作重點介紹：3??B??是“低壓配電設(shè)計標準”的條文：110.5.1.1條，電纜的路徑選擇應(yīng)符合以下規(guī)定：在A5.1.1條中，增加“充油電纜線路通過起伏地形時，使供油裝置較合理配置210.5.1.2條，有關(guān)電纜的彎曲半徑可以查閱B5.6.39條比較具體。3、第10.5.1.3條，電纜在多層電纜橋架敷設(shè)，對不同電壓、用途在電纜橋架上的排列挨次，A5.1.3條中，增加：當(dāng)水平通道中含有35KV以上高壓電纜，或為滿足引入柜盤的電纜符合允許彎曲半徑要求時在B5.6.19對電纜的排列作了明確規(guī)定。410.5.1.4條，同一層支架上電纜排列方式，即A5.1.4與B5.6.9條中