实用电缆截面速算方法_王伟.pdf

实用电缆截面速算方法王伟（上海水业设计工程有限公司，上海 ）摘要：电缆是电气设计、施工中常用材料。设计、施工、监理人员对电缆规格比较熟悉，但对电缆截面了解较少。一般采用经验确定电缆桥架截面尺寸，但是对于其是否满足填充率，并没有一个量的概念。为此，通过分析推导，提出了一个根据电缆规格计算电缆截面的简便方法。关键词：电缆截面；线性关系；填充率中图分类号：（，）：，：；收稿日期：作者简介：王伟（），高级工程师，注册电气工程师（供配电），从事市政工程电气咨询和设计工作。概述电自 世纪发明以来，就与人类社会发展、生产生活密切相关。为实现工农业等行业的电气化，需要把电能输送至各用电点。一般通过电线、电缆将发电厂、变电站电能输送给用户。电缆是实现电气化不可缺少的重要材料，是电气设计、施工中常用材料。电力电缆的电压等级依照输配电电压等级划分，通常规定 以上电压等级电缆为高压电缆，及以下电压等级电缆为低压电缆，及以下电压等级电缆为特低压电缆。本文所指电缆为 交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯电缆（低压电缆），以热塑性或热固性材料挤包形成绝缘的电缆，其他类型电缆可通过查询电缆样本数据，参考本文计算方法进行推导，获得相关计算参数。电缆桥架是用于支承电缆线路，且具有一定刚度的结构系统，是电缆主要敷设路由。本文所指桥架包括电缆桥架、线槽、槽盒、托盘等。对于桥架规格尺寸，一般按设计、施工经验确定，可能会存在过大或过小的情况。年月日实施的 民用建筑电气设计标准第 条规定，在电缆桥架内可无间距敷设电缆，在托盘内敷设电缆时，电缆总截面积与托盘内横断面积的比值不应大于；第 条规定，槽盒内电缆的总截面积（包括外护层）不应超过槽盒内截面积的，且电缆根数不宜超过 根。此标准主要目的是保障线路运行安全和防止电缆过热相互影响。年 月日实施的 建筑电气与智能化通用规范第 条规定，导管和电缆槽盒内配电线的总截面面积不应超过导管或电缆槽盒内截面面积的。此规范为强制性工程建设规范，全部条文均为强制性条文，必须严格执行。电缆桥架填充率已有相关规范、标准要求，具体到量化指标，并且已上升为强制性条文。设计、施工时必须对电缆截面有个简便、较为快捷、准确的计算方法，复核电缆桥架填充率。特别是在施工现场，设备功率、数量变化较多，原设计电缆桥架规格尺寸是否满足填充率要求，是否需要变更电缆桥架尺寸显得尤为关键。通过本文速算方法，可以及时复核、有效指导现场施工，避免违反强制性条文。导体规格与截面关系常用低压电缆一般采用交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯电缆，其由紧压铜导体、绝缘、填充、包带、内护套、铠装（如需要）、包带、外护套等组成，如图所示。其广泛应用于室内、室外、管道、电缆沟、电缆桥架及松散土壤等 工 业 与 民 用 建 筑 场 所，可 经 受 一 定 的 敷 设 牵引。电力设备电工技术 导体；绝缘；填充（按需）；包带；内护套；铠装；包带；外护套图电缆组成从图可以看出，导体通过绝缘、填充、包带、护套等包裹，形成最终电缆外径（截面）。对于 及以下电压等级电缆，为了减小其外径，节约材料消耗，一般采用扇形或腰圆形导体结构。绝缘、填充、包带、护套变化量较小，主要是导体的变化会引起电缆外径（截面）较大的变化。目前使用较多的低压电缆导体规格尺寸范围为 （共有 种规格），随着导体（含 线）规格大小变化，电缆外径（截面）也会同步变化。一般根据载流量、电压降、机械强度、动热稳定、使用场景、敷设方式等情况选择电缆规格。常用电缆根据单芯带电导体规格、线规格、不同芯数组合、是否铠装等可以组合成多种规格，电缆外径、电缆截面也会发生变化。数据推导以常用的芯非铠装交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯电缆（电缆）进行推导，通过查找交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯电缆（）技术选型手册样本，得到芯非铠装电缆（）中电缆导体与电缆外径、电缆截面关系，见表。表 芯非铠装电缆导体与电缆截面关系电缆规格（）导体规格电缆外径电缆截面 表中，导体规格为电缆规格中所有金属导体（包括 线）截面总和。比如 电缆，导体规格为 。电缆截面为电缆外径。如 电缆，电缆外径为，电缆截面为 。以表中“导体规格”为横坐标（坐标）、“电缆截面”为纵坐标（坐标），在象限坐标图上显示，如图所示。（）芯非铠装电缆（）芯非铠装电缆（修正后）图导体与电缆截面横、纵坐标图取 、根电缆的横、纵坐标点连接线，延长至点处，得起始点为 。由此可得到导体规格与电缆截面线性关系。其中为 ，为 。系数修正从图（）可以看出，虽然虚线已涵盖所有导体规格，但是、数值较为复杂，不容易记取。在一定误差范围内，适当调整、值，便于现场快速计算。考虑 误差范围情况（电缆截面计算值不小于 实际值），修正后导体与电缆截面横、纵坐标图如图（）虚线所示。从图（）可以看出，实线可以包络所有导体规格（误差内），为 ，为，数值较为简单，便于记忆，误差在可控范围内。芯非铠装电缆导体与电缆截面线性关系见表。表 芯非铠装电缆导体与电缆截面线性关系电缆规格（）导体规格电缆外径电缆截面 误差 误差 注：误差中“”为计算值小于实际值，“”为计算值大于实际值。芯非铠装电缆导体截面与电缆截面线性关系修正后为 .。其中，为导体截面，为电缆截面。（下转第 页）电工技术电力设备 图网侧电流 含量结语针对 型并网逆变器在d 轴坐标系下的电流控制需要复杂解耦过程的问题，提出一种基于改进降阶 电网电压全状态前馈的电流控制策略。通过将d 轴分量的耦合作为总扰动的一部分，利用扩张状态观测器进行实时观测并补偿，解决了常规方法复杂的解耦过程，同时该降阶方法不需要对输出求微分，避免了高频噪声的引入，即使在电网电压波动的情况下，依然有很强的鲁棒性。参考文献 ，（）：许津铭，谢少军，肖华锋 滤波器有源阻尼控制机制研究 中国电机工程学报，（）：刘宝泉，郭华，朱一昕，等 三相变流器无源阻尼型 滤波器的分析与设计电工技术学报，（）：耿乙文，齐亚文，董文明，等一种改进型并网电流反馈有源阻尼方法 中国电机工程学报，（）：鲍陈磊，阮新波，王学华，等 基于 调节器和电容电流反馈有源阻尼的 型并网逆变器闭环参数设计中国电机工程学报，（）：，（）：吴滨源，李建文并网逆变器d 阻抗灰箱辨识方法与应用 中国电机工程学报，（）：，：王军晓，戎佳艺，俞立直流降压变换器的降阶扩张状态观测器与滑模控制设计与实现控制理论与应用，（）：张笠君，汪飞，冯夏云，等抑制电网电压扰动的输出阻抗增强型控制环路优化设计研究中国电机工程学报，（）：（上接第 页）使用验证假设某工程电缆（芯非铠装电缆）集中引出点有电缆 根，分别为电缆根，电缆根，电缆根，电缆根，电缆根。速算法计算值与实际值对比见表。表速算法计算值与实际值对照表电缆规格（）实际截面速算法计算值电缆根 （）电缆根 （）电缆根 （）电缆根 （）电缆根 （）合计 根电缆实际总截面为 ，速算法计算总截面为 ，二者误差为 。桥架截面选择时，可以考虑将电缆总截面乘以误差系数 ，即 ，桥架最小截面选择为 ；，桥架最小截面选择为 。二者计算结果是基本一致的。结语通过以上推导方法，得到常用不同规格电缆导体与电缆截面修正关系值：芯非铠装电缆导体与电缆截面线性关系修正后为 .；芯铠装电缆导体与电缆截面线性关系修正后为 .；芯非铠装电缆导体与电缆截面线性关系修正后为 .；芯铠装电缆导体与电缆截面线性关系修正后为 .。设计、施工、监理人员可以快捷、方便地进行计算选用，避免违反强制性条文。参考文献 于景丰电力电缆实用新技术（施工安装运行维护故障诊断）北京：中国水利水电出版社，上海市电气工程设计研究会实用电气工程设计手册上海：上海科学技术文献出版社，民用建筑电气设计标准 建筑电气与智能化通用规范 王志强电 缆 技 术 选 型 手册北京：中国电力 出 版 社，电工技术电力设备