导线截面选择

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1、导线截面选择10.3导线截面选择2009-02-20 19:42:10| 分类: 2版草稿(随时改 | 标签:无 |字号大中小 订阅建筑电气设计与施工2版写作中，内容随时按你的意见修正中，期待少一 点遗憾，是由于你的挑剔。10.3导线截面选择 从配电变压器到用电负荷的线路有架空线路和电缆线路两种形式。无论室内或 室外的配电导线及电缆截面的选择方法是一样的。10.3.1选择导线截面的原则1. 电力电缆缆芯截面选择的基本要求 (1)最大工作电流作用下的缆芯温度，不得超过按电缆使用寿命确定的允许 值。 (2)最大短路电流作用时间产生的热效应，应满足热稳定条件。(3)连接回路在最大工作电流作用下的电压

2、降，不得超过该回路允许值。 (4) 较长距离的大电流回路或35kV以上高压电缆，当符合上述条件时，宜选择经济截 面，可按“年费用支出最小”原则。(5) 铝芯电缆截面，不宜小于4mm2。(6) 水下电缆敷设当需缆芯承受拉力且较合理时，可按抗拉要求选用截面。 导 线截面的选择应同时满足机械强度、工作电流和允许电压降的要求。其中导线承受 最低的机械强度的要求是指诸如导线的自重、风、雪、冰封等而不致于断线;导线 应能满足负载长时间通过正常工作最大电流的需要;及导线上的电压降应不超过规 定的允许电压降。一般公用电网电压降不得超过额定电压的5,。电力电缆芯截面 选择不当时，造成影响可靠运行、缩短使用寿命、

3、危害安全、带来经济损失等弊 病，不容忽视。电缆缆芯持续工作温度，关系着电缆绝缘的耐热寿命，一般按30,40 年使用寿命，并依据不同绝缘材料特性确定工作温度允许值。当工作温度比 允许值大时，相应的使用寿命缩短，如交联聚乙烯工作温度较允许值增加约 8?， 对应载流量增加 7,，则使用寿命降低一半。电缆缆芯持续工作温度，还涉及影响 缆芯导体连接的可靠性，需考虑工程实际可能的导体连接工艺条件来拟定。 短路 电流作用于缆芯产生的热效应，满足不影响电缆绝缘的暂态物理性能维持继续正常 使用，且使含有电缆接头的导体连接能可靠工作，以及对分相统包电缆在电动力作 用下不致危及电缆构造的正常运行，这就统称为符合热稳

4、定条件。否则会出现了油 纸绝缘铅包被炸裂、绝缘纸烧焦、电缆芯被弹出、电缆端部冒烟等故障。“年费用支出最小”原则的评定方法，是参照原水电部 82电计字第 44 号文颁 发“电力工程经济分析暂行条例”，该文件推荐的年费用支出B的表达式如下:B,0.11Z,1.11N。式中Z,投资;N,年运行费。系数是基于取经济使用年限为 25年和施工年数按一年来计算的。限制铝芯小截面的使用，是基于过去工程实践中采用小于4,6mm2易出现损伤折断的缘故。对35kV 以上高压单芯电缆、电缆使用方式造成附加发热、散热变差的情况，一般宜 直接用计算或测试方式来确定允许载流量。2. 电缆载流量的测试 测试应具有科学性的主要

5、特征是:电缆在稳定地持续电流作用下，反映测试特 点的条件，应足以等效实际工况的有关影响因素，包含其环境温度应基本稳定。以 400,500Hz 中频励磁系统自动调节回路用的电缆为例，计入中频情况比工频时邻近 效应与集肤效应较为增大影响，要比同截面在工频时的载流量降低至0.68,0.99倍; 截面大时降低程度较显。单芯高压电缆交叉互联接地方式，其单元系统的三个区 段，在工程实践中往往难以均等，一般可按下列公式计入金属护层的附加损耗影 响。Ps,AWs(AL/L)2式中:Ps电缆金属护层的附加损耗率；AWs电缆金属护层两端完全接地 时的金属护层环流损耗占缆芯导体损耗的比值；AL该单元系统划分三区段中

6、最 大与最小长度之差；L该单元系统三个区段长度之和。塑料管较金属管的管材热阻系数大，且表面散热性差，用作电缆保护管时，对 截流量的影响不容忽视。槽盒内电缆载流量校正系数K随盒体材料导热性、壁 厚、电缆占积率和结构特征等因素而异。料包带用于阻止电缆延燃时，覆盖层厚度 一般在1.5mm以内，涂料、包带用作耐火防护时，或者采用石棉泥、防火包等构成 较厚实的耐火层情况，伴随的热阻增大影响则不容忽视。电缆沟内埋砂时，砂的热 阻系数不仅与砂粒的粗细以及其中土、细石等含量有关，还受含水量影响，但含水 量不能只按初始条件，应考虑运行温度较高时的水份迁移影响。3. 环境温度的影响国内外工程实践都曾显示，缆芯工作

7、温度大于70?的电缆直埋敷设运行一段时 间后，由于电缆表皮温度在约 50?情况下，电缆近旁水份将逐渐迁移而呈干燥状 态，导致热阻增大，出现缆芯工作温度超过额定值的恶性循环，影响电缆绝缘老化 加速，以致发生绝缘击穿事故。 直埋敷设路由位于水泥或石板的路面下，其保水 性对防止土壤水份迁移有相当作用。但沿通道近旁若有植树时，树根的吸水因素又 易造成土壤干燥。一般对缺乏保水覆盖层情况的防止水份迁移对策，可采取经常性浇水或并行设置冷却水管，但经济上不一定合算 也可实施换土即选用恰当比例的砂与水泥等拌合进行回填方式。由于气象温度的历 年变化有分散性，宜以不少于 10年左右的统计值表征。环境温度不取极端最高

8、温 度，是基于电缆允许短时超过最高工作温度，具有过负荷能力，而极端最高与最热 月的日最高温度平均值相差在5,8?以内，极端高温持续多不超过数小时，累积所 占使用总时数的比例更微小。 因为土壤的热容性，使日温度变化显著小于气温。 实测显示地面-0.6m以下的日温变化就不大，故对直埋时环境温度的择取，不同于 空气中的要求。直埋敷设时环境温度不同埋深温度差别较大。如某地20年气象记 录的平均值有:最热月的地下-0.5m、-1.0m、-2.0m处最高月平均温度，分别比同 一地面月平均气温低3?、4?、7?。在环境温度基础上要求计入实际工程环境温升 的影响，非常重要。电缆线路通过不同散热条件区段时，同一

9、缆芯截面下各区段的 缆芯工作温度可能出现差异。实践中靠近高温管道、锅炉的电缆因过热而导致局部 绝缘老化或烧坏的事例不少。照明负荷为主的供电线路，不平衡电流往往较大，应 在设计中予以平衡。尤其是换流设备和电弧炉等非线性用电设备、无功补偿装置等 接人电网后，产生谐波电流，其电流不平衡率往往不可忽视。交流回路并联的电流 分配，不仅与阻抗相关，还依赖于有功与无功负荷。当供电线路含有多种受电设备 时，其所含有功与无功负荷的变化，在设计阶段难以把握，难以同步，若并联电缆 截面不等，则难望实现合理分配。如果从安全计放大截面，投资过大，如果偏于紧 凑，就难免出现过负荷。电缆金属屏蔽层截面如果偏大，固然较可靠，

10、但投资增加; 如果偏小，则不安全。工程实践中，已发生屏蔽层被电流烧坏的事例;通过对中性 点非直接接地系统不同地点两相接地时接地电流作用烧坏屏蔽层的事故分析，建议 对10kV、35kV级，宜分别按500A、2500A作用3s条件来选择。4.电缆芯线材质 控制和信号电缆导体截面一般较小，使用铝芯在安装时的弯折常有损伤，与铜 导体或端子的连接往往出现接触电阻过大，且铝材具有蠕动属性，连接的可靠性较 差，故控制和信号电缆导体统一明确采用铜芯。电力电缆导体材质的选择，既需考 虑其较大截面特点和包含连接部位的可靠安全性，又要统筹兼顾经济性，宜区别对 待。同样条件下铜与铜导体比铝与铜导体连接的接触电阻要小约

11、10,30倍，据美国 消费品安全委员会CPCS统计的火灾事故率，铜芯线缆与铝芯线缆故障率之比为 1:55。电源回路一般电流较大，同一回路往往需多根电缆，采用铝芯更增加电缆数 量，造成柜、盘内连接拥挤，曾多次回连接处发生故障导致严重事故。现明确重要的电源回路需用铜芯，可提高电缆回路的整体安全可靠性。耐火电缆需具有在经受750,1000?作用下维持通电的功能。铝的熔融温度为660?，而铜可达1080?。水下 敷设比陆上的费用高许多，采用铜芯有助于减少电缆根数时，一般从经济性和加 快工程来看将显然有利。5.电力电缆芯数交流1 kV及以下电源中性点直接接地系统，按设有中性线、保护接地线，中性线与保护接

12、地线独立分开或功能合一等不同接线方式，在供电系统中已客观存在 着不同类别。故需相应明确电缆芯数的选择要求。大电流回路采用单芯电缆，较三 芯电缆可改善柜、盘内密集的终端连接部位电气安全间距;对长线路情况可减免接 头，利于提高线路工作可靠性。多年电缆运行实践显示了接头故障率占电缆事故中 相当高的比例，基于电缆密集汇聚于柜、盘中因电气间距等因素容易导致事故的经 验教训，因而在综合评价时，不应只注意单芯与三芯的投资差异，还要注重技术安 全性。10.3.2按械强度选择的方法1.架空导线截面不得小于表10-10要求。表10-10架空导线截面按械强度选择导线截面(mm2)铜线 铝线绝缘线 裸线 绝缘线 铝绞

13、线 钢芯铝绞线室外 6 10 10 25 16接户线必须用绝缘线，铜线用截面不小于4mm2，铝线用截面不小于6mm2。2. 固定敷设的导线最小线芯截面应符合表10-11的规定。表10-11固定敷设的导线最小线芯截面敷设方式最小线芯截面mm2铜芯 铝芯裸导线敷设于绝缘子上 10 10绝缘导线敷设于绝缘子上 室外L?2m 1.0 2.5室内 L?2m 1.5 2.5室内、外 2L?6m 2.5 46L?16m 4 616L?25m 6 10绝缘导线穿管、板敷设 1.0 2.5绝缘导线线槽敷设 0.75 2.5塑料绝缘护套导线扎头直敷 1.0 2.5注:L为绝缘子支持间距。10.3.3按导线安全载流

14、量选择截面导线必需能够承受负载电流长期通过所引起的温升，不能因过热而损坏导线的 绝缘。导线所允许长时间通过的最大电流称为该截面的安全载流量。同一导线截面 不同的敷设条件下的安全载流量是不一样的。例如同一截面的导线作架空线敷设比 穿管敷设的安全载流量大。穿管线所用的管材、穿管线的根数等都影响安全载流 量。表10-12是塑料绝缘线的安全载流量。表10-13是橡皮绝缘线的安全载流量。 计算方法是先求出负载实际电流，再按电流查安全载流量表即可得导线截面。表10-12BV绝缘电线明敷及穿管持续载流量环境温度? 30 35 40 30 35 40导线根数 1 1 1 24 58 912 12 24 58

15、912 12 24 58 912 12标称截面mm2明敷载流量A导线穿管载流量A4 41 39 36 24 18 15 13 22 17 14 12 21 15 13 116 53 50 46 31 23 19 17 29 21 18 16 30 20 16 1510 74 69 64 44 33 28 25 41 31 26 23 38 29 24 2116 99 93 86 60 45 38 34 57 42 35 32 52 39 32 29251321241158362 52 4777 57 48 43 70 53 4439351611511401037764 5896 72 60 5

16、4 88 66 55 49502011891751279579 71117 88 73 66 108 8167607025924322516512310392 152 114 95 85 140105877895316297275207155129116 192 144 120 108176132110 991203743513252451841531382261701411272081561301171504264003702882161801622651991661492441831521371854954644303352512091883092321931742842131771592

17、40592556515396297247222366275229206336252210189 注:额定电压0.75kV，导体工作温度70?。表10-13BX绝缘电线明敷及穿管持续载流量环境温度? 30 35 40 30 35 40导线根数 1 1 1 24 58 912 12 24 58 912 12 24 58 912 12标称截面mm2明敷载流量A导线穿管载流量A1.5 24 22 20 13 9 8 7 12 97 6 11 87 62.5 31 28 26 17 13 11 10 16 12 10 915119 84 41 38 35 23 17 14 13 21 16 13 12

18、20 15 12 116 53 49 45 29 22 18 16 28 21 17 15 25 19 16 1510 73 68 62 43 32 27 24 4040 25 22372723202513012011080 60 504573 68464068 5142383516515314099 74 625691 84575184 6352475020118517012292 76 691121087063 104 78 65587025423421515511697 87 144114 9081 13299 82 7495313289265198149124111 193144120

19、 10816812610594120366338310231173144130213160133120196147122110150419387355269201168151248186155139228171142128185484447410311233194175287215179161264198165148240584540495373279233209344258215193316237197177 额定电压0.75kV，导体工作温度65?。负载的计算电流为：Ijs,KxP/?3Ulcosd(A)(公式10-1)式中Kx是需要系数，因为许多负载不一定同时使用，也不一定同时满载，还

20、要考虑电机效率n不等于1,所以需要打个折扣，称作需要系数；U1-线电压；P- 各负载铭牌功率的总和，如电动机是指机械功率；cos -是负载的平均功率因数。【例10-1】有一个钢筋加工场，负载总功率为176kW，平均cos=0.8，需要 系数Kx为0.5，电源线电压380V，用BX线，请用安全载流量求导线的截面。解：Ij,KxP/?3Ulcosd,0.5176X 1000/3X380X0. 8,166(A)查得 25?时导线 明敷设可得截面为35mm2。它的安全载流量为170(A)，大于实际电流166(A)。室 内穿管线安全载流量和管内导线根数有关。表10-14室内BV绝缘线穿钢管敷设时的安全载

21、流量及钢管(SC)管径(mm)对照 表.截面 二根 三根 四根mm2 25? 30? 35? 40? SC 25? 30? 35? 40? SC 25? 30? 35? 40? SC1.519 1716 15 15 17 15 14 13 15 16 141312 152.52624222015242220181522201917154.03532302715312826241528262422156.047434037154138353215373432292010 65 60 56 51 20 57 53 49 45 20 50 46 43 39 2516 82 76 70 64 25 7

22、3 68 63 57 25 65 60 56 51 25251071009284 2595888275 32857973 67 32351331241161053211510799 90 32105 98908332501651541421303214613612611540130121112102507020519117716250183171158144501651541421305095250233216197502252101941775020018717315870120290271250229502602432242055023021519818170150330308285261

23、703002802592377026524722920970185380355328300703403172942687030028025923780 表10-15塑料绝缘电线空气中敷设长期负载下的载流量(电线型号为BLV、BV、BVR、RVB、RVS、RFB、RFS,线芯允许温度为+65?) 标称截面mm2铝芯(A)铜芯(A)标称截面mm2铝芯(A)铜芯(A)0.4 ? 7 10 62 850.5 ? 9 16 85 1100.6 ? 11 20 100 1300.7 ? 14 25 110 1500.8 ? 17 35 140 1801 15 20 50 175 2301.5 19 25

24、70 225 2902 22 29 95 270 3502.5 26 34 120 330 4303 28 36 150 380 5004 34 45 185 450 5805 38 50 240 540 7106 44 57 300 630 8208 54 70 400 770 1000照明线路敷设中，相线与中性线宜采用不同的颜色:中 性线应采用淡蓝色，保护地线采用绿、黄双色绝缘导线。10.3.4按允许电压降选择导线截面 当供电线路很长时，线路上的电压降就比较大，如果供电线路允许电压降为额 定电压的AU,，需要系数为Kx,按导线材料等因素推导出公式如下：S,Kx(PL)/C?AU(mm2)

25、(102)式中工(PL)称为负荷力矩的总和，单位是kW?m。C是计算系数，三相四线制 供电线路时，铜线的计算系数CCU=77，铝线的计算系数为CAL=46.3;在单相220V 供电时，铜线的计算系数CCU=12.8，铝线的计算系数为CAL,7.75。公用电网用电 一般规定允许电压降为额定电压的?5,单位自用电源可降到6, 临时供电线路 可降到&。【例10-2】有一建筑工地配电箱动力用电P1为20kW，距离变压器 200m，P2为18kW，距离变压器300mAU,5, Kx,0.8,按允许电压降计算铝导线 截面。图10-7例10-2用图解：S,Kx(PL)/C.AU,0.8X20X200,18X

26、 300/46.3X5?32.48mm2，选 35mm2。【例10-3】有一建筑工地配电箱动力用电P1为66kW, P2为28kW，如图 (10-8)所示，杆距均为 30m。用 BBLX 导线，AU,5, Kx,0.6，平均 cos,0.76, 计算AB段的BBLX导线截面。图10-8例10-3用图表10-16BBLX导线安全载流量导线截面(mm2) 10 16 25 35 50 70安全载流量(A) 65 85 110 138 175 220解：Ijs,KxP/?3Ulcos,0.6(28,66)X1000/?3X380X0.76,112.75A 查书 可得截面为35mm2。它的安全载流量为

27、138(A)，大于实际电流112.75(A)再按电 压降计算:S,Kx(PL)/C.AU,0.6X66X90,28X120/46.3X5?24.15mm2 按电压可 选BBLX-25mm2，但是按电流应选35mm2,说明电流是主要矛盾。答:最后确定为 BBLX(3X35,1X25)O电缆线路的实际允许载流量还须考虑下述三个因素:电缆周围的环境温度;电缆 并列敷设的根数;电缆周围环境的热阻系数。(2)电缆截面积的选择:根据电缆持续允许载流量选择;根据经济电流密度选择; 根据电根据配电网中允许电压校核;根据负荷发展,适当留有缆在短时热稳定性及敷 设方式校核;裕度;所选定电缆截面积要符合当地电力部门

28、的有关设备规范化的要求。 表10-17 35kV及以下电压电缆在不同环境温度下载流量的校正系数 空气中土壤中环境温度/?30 35 40 45 20 25 30 3560 1.2 1.11 1.0 0.86 1.07 1.0 0.93 0.8565 1.18 1.09 1.0 0.89 1.06 1.0 0.94 0.87线芯最高 工作温度70 1.15 1.08 1.0 0.91 1.05 1.0 0.94 0.88 /? 80 1.11 1.06 1.0 0.93 1.04 1.0 0.95 0.9090 1.09 1.05 1.0 0.94 1.04 1.0 0.96 0.92 表10-

29、18电缆直接埋地多根并 列敷设时载流量的校正系数电缆间净距并 列 根 数/mm 1 2 3 4 5 6100 1.0 0.9 0.85 0.8 0.78 0.75200 1.0 0.92 0.87 0.84 0.82 0.81300 1.0 0.93 0.90 0.87 0.86 0.85 表10-19不同土壤热阻系数时电缆持续 载流量的校正系数土壤热阻系数/(?m/W)0.8 1.2 1.5 2.0 3.01.05 1.0 0.93 0.87 0.75表10-20各种电压选用电缆截面积参考表电压电缆截面积/mm2220/380V 240 185 150 12010kV 300 240 185

30、 12035kV 300 240 185 15010.3.5电缆的截面选择要点1最小截面考虑因素10kV及以下常用电缆按持续工作电流确定允许最小缆芯 截面时，宜满足环境温度差异、直埋敷设时土壤热阻系数差异、电缆多根并列的影 响及户外架空敷设无遮阳的日照影响。实施中因为差异比较大，酌情调整之。2参数选择。电缆按持续工作电流确定允许最小缆芯截面时，应经计算或测试 验证:(1)中频供电回路使用非同轴电缆，应计入非工频情况下集肤效应和邻近效应 增大损耗发热的影响。(2)单芯高压电缆以交叉互联接地当单元系统中三个区段不 等长时，应计入金属护层的附加损耗发热影响。(3)敷设于塑料保护管中的电缆， 应计入热

31、阻影响;排管中不同孔位的电缆还应分别计入互热因素的影响。(4)敷设于 封闭、半封闭或透气式耐火槽盒中的电缆，应计入包含该型材质及其盒体厚度、尺 寸等因素对热阻增大的影响。(5)施加在电缆上的防火涂料、包带等覆盖层厚度大 于1.5mm时，应计入其热阻影响。(6)沟内电缆埋砂且无经常性水份补充时，应按 砂质情况选取大于2.0?. m/W的热阻系数计入对电缆热阻增大的影响。3.缆芯工 作温度大于70?的电缆，计算持续允许载流量时考虑因素。数量较多的该类电缆敷 设于未装机械通风的隧道、竖井时，应计入对环境温升的影响。电缆直埋敷设在干 燥或潮湿土壤中，除实施换土处理等能避免水份迁移的情况外，土壤热阻系数宜选 取小于2.0?.m/W。