电线电缆选择讲义.doc

怎样选择电线、电缆的截面
选择电线、电缆的截面要根据不同用途采用不同的选择原则，一般有下述几种：
a、根据发生三相短路时电缆的热稳定，应按三相短路电流稳态有效值来选择电缆最小截面，一般用于6KV、10KV供配电系统中。
b、根据用电设备的额定电流或计算电流，按电缆发热条件允许的长期工作电流来选择电缆的截面，一般用于380V配电线路和电动机线路。
c、根据允许电压降来校验电缆的截面--一般用于滑触线的供电线路和距离较长（例如大于200m）的电动机或380V配电线路。
d、根据负荷距（KW-m）来选择电缆的截面，一般用于照明干线和厂区路灯照明线路。
e、根据电线的机械强度来选择截面，一般用于户外架空线路和架空敷设在厂房绝缘子上的照明线路。
选择电线、电缆的方法说明如下：
1、 对厂区的10（6）KV配电线路，例如对变压器、高压电动机等的馈电线路的最小截面，首先要根据10（6）KV配电装置计算的三相短路电流稳态有效值I来选择（一般可以用三相短路电流周期分量第一周期有效值来选择），目的是校验发生三相短路时电缆的热稳态。当选择的最小截面不能满足用电设备的额定电流时，则按发热条件允许的长期工作电流（A），并经过介质温度，敷设条件等校正系数来选择合适的电缆截面。
按热稳定校验来选择电缆的最小截面的计算公式，见钢铁企业电力设计手册上册第547页，表13-10中的公式，即：
10KV及以下的铜芯电缆的最小截面为：
=x
式中：——电缆所需要的最小截面。
——短路稳态电流（KA），计算时可用三相短路电流周期分量第一周期有效值，
即=。
——假想时间，为继电保护装置和断路器的分闸时间，一般取=0.25秒。
C——热稳定系数，见手册上册第545页，表13-9，对常用的交联聚乙烯绝缘铜芯电缆（YJV）， C=135，其它绝缘电缆的C值可查阅表13-9。
计算所得的最小截面，如果稍大于最接近的标准截面，则采用最接近的较小标准截面。
例如：计算的三相短路电流周期分量第一周期有效值为=14.33KA采用YJV铜芯电缆，则最小截面为：
=x=x=53.1
选用YJV-10（6）KV，1（3x70）铜芯电缆。
注：选择电缆的最小截面亦可用简便的查表方式得到，即根据短路稳态电流=和假想时间直接在手册第567页，表13-29中查得，例如：假想时间=0.25秒，==14.33KA,在铜芯交联聚乙烯电力电缆项中：在tj=0.25栏中，根据稍大于14.33KA的为18.9KA，在线芯截面（）中为70，这与用计算公式求得 的结果是一致的。
2、 根据用电设备的额定电流（）或一组用电负荷的计算电流（）,按电缆发热条件允许的长期工作电流选择电缆的截面。一般用于距离较短的低压电动机和380V配电线路。这在手册或电缆样本中均可查得电缆的长期允许载流量（A）。但要注意以下几点：

a、目前一般均采用交联聚乙烯绝缘电缆（YJV），或聚氯乙烯绝缘电缆（VV）两种型号的电缆，其中VV型电缆的线芯允许工作温度为+，而YJV型电缆的线芯允许工作温度为+，所以相同截面的长期允许载流量，采用YJV型电缆要大于VV型电缆，在一般工程中宜采用YJV型电缆，只有在根据电压降校验，在超过允许电压降而必须加大电缆截面或增加电缆根数时，才考虑采用VV型电缆。
b、根据电缆的敷设方式不同，相同截面的电缆在不同的敷设方式下，有不同的长期允许载流量（A）。电缆敷设方式一般有，电缆直接埋地敷设；电缆在空气中（电缆桥架上）敷设和电线穿钢管或塑料管敷设几种。
c、根据工程所在地的环境温度，同一根电缆有不同的长期允许载流量。常用的电缆在手册中均根据不同环境温度列出不同的长期允许载流量。如果在手册中无法查得工程所在地的环境温度时，则可根据当地电缆敷设处的温度，乘以不同的温度校正系数，可见手册下册第807页，表31-11，该表中以温度+为1，在大于或低于+时分别乘以小于1或大于1的校正系数。
d、对多根电缆并列敷设时，电缆的长期允许载流量要有所降低，所以要根据电缆并列敷设的根数乘以不同的校正系数。电缆在空气中多根并列敷设时载流量的校正系数值见手册上册808页表31-13；电缆直接埋地多根并列敷设时载流量的校正系数值见手册上册第808页表31-14。
e、对不同土壤热阻系数时直接埋地敷设的电缆载流量的校正系数值，在一般工程设计中均未考虑这一校正系数。但对我国西北地区，如酒泉地区为戈壁干燥地区，或雨量稀少的山区和干燥地带，应考虑不同热阻系数时直接埋地敷设电缆载流量的校正系数，其数值可见手册第808页表31-15。
3、 根据允许电压降校验电缆的截面，对于滑触线的供电线路，距离较长的低压电动机线路和380V配电线路，在用按发热条件允许的长期工作电流选择截面后，必须用电压降来校验所选的电缆截面是否超过允许电压降，如超过允许电压降，必须增大电缆截面或增加电缆根数，务使电压降在允许的范围之内。
各种用电设备的允许电压降参考值见手册下册第840页，表31-59，在各种情况下网络电压降的允许值见手册上册第263页，表5-4。
对于向滑触线供电的供电线路允许电压降值，则必须和滑触线路的允许电压降一起考虑，即两者合起来的允许电压降，也就是从供电变压器二次侧开始到滑触线末端的允许电压降为△U%=4.5%（以计算电流来校验电压降）或△U%=12%（以最大电流来校验电压降）。
校验电压降的计算公式为：
△U%=（RcosФ+XSinФ）IL/
在无法确定用电设备的cosФ时，可用下列公式
△U%=（）IL/
或△U%=ZIL/
以上式中：Ue—线路额定线电压（V）；
I—用电设备的额定电流（计算电流）或最大电流（A）
L—供电线路长度（Km）
R—电线、电缆或滑触线线路的电阻
X—电线、电缆或滑触线线路的电抗
Z—电线、电缆或滑触线线路的阻抗
例如在某工程的原料场内，有一条皮带运输机，其传动电动机的额定电流为I=60A，起动电流倍数为6.5倍，即Ig=Ix6.5=160x6.5=1040A，电动机的运转条件为连续运转，不频繁起动（属个别特别远的电动机），按表31-59的要求，正常运转时的允许电压降（△U%）为8~10%，起动时电动机端子上的允许电压降（△）为15~20%。由于皮带运输机上有可能在堆满原料起动（例如皮带运输机在紧急停车时，皮带上的原料没有卸入料仓中），所以要求起动转矩（）为额定转矩（）的140~150%（参见手册下册第92页，表24-4）。所以运行时的允许电压降宜取△U%=8%，起动时允许电压降宜取△%=15%比较合适。
该皮带运输机的传动电动机距离低压配电室的距离为250m，电缆线路敷设在电缆桥架上，当地环境温度按+40゜C考虑来选择电缆截面：
首先按电缆的长期允许截流量，初选YJV交联聚乙烯绝缘三芯电缆，根据手册下册第829页，表31-46，选1（3X70） 三芯电缆在空气中敷设。在时的载流量为I=199A，大于电动机额定电流160A。考虑有4根电缆并列敷设在同一层电缆桥架上，按表31-13中，S=2d敷设，在4根电缆并列敷设的校正系数Ktk=0.95,则载流量为
=Ix=199x0.95=189A>160A
电压降校验，按公式
Δu%=(Rcosφ+Xsinφ)IL/
式中：I=160A, L=250m=0.25km, =380V
cosφ=0.75(根据手册上册第92页，表2－1中查得)，则sinφ=0.66
YJV-1(3X70) mm2电缆的R和X可从手册下册第852页，表31-77中，
按1KV聚氯乙烯绝缘三芯电力电缆查得：
R=0.326Ω/Km， X=0.069Ω/Km
所以:Δu%=（0.326x0.75+0.069x0.66）160x0.25/380=5.3%<8%
在正常运转时，计算电压降小于允许电压降，可以通过。
为了保证生产机械在起动时，有足够的起动转矩，还要用起动电流来校验起动时的允许电压降，要求不超过Δ%＝15%，由于电动机在起动时的功率因子较低，所以考虑按cosφ=0.5,sinφ=0.866和=1040A进行计算：其它条件同上：
则Δ%＝(Rcosφ+Xsinφ)/
＝（0.326x0.5+0.069x0.866）1040x0.25/380
＝26%>15%
超过起动时的允许电压降15%，改用YJV-1(3X185) mm2电缆重新进行校验：
查得1（3X185）mm2电缆的R＝0.126Ω/Km，X=0.07Ω/Km.

则%=（ Rcos+XSin）
=(0.126x0.5+0.07x0.866)1040x0.25/380
=14.65<15% 通过
所以按起动时的允许电压降来校验，必须选用YJV-1000 1(3x185) mm2的电缆，才能保证皮带运输机的起动转矩，或者改用两根即2（3x70）mm2电缆。
由于选用的电缆截面大大超过按电缆长期允许电流的载流量，在设计中也可以选用价格较低的聚氯乙稀绝缘电缆。即VV-1(3x185) mm2或VV-2(3x170) mm2电缆。
注：（1）、超过允许电压降时，对异步电动机特性的影响见手册上册第264页，表5-5。
（2）、对各种生产机械所需的起动转矩、牵入转矩和最大转矩见手册下册第92页，表24-4.
（3）、校验电压降也可以不用上述的公式计算，可以按手册下册第854页，表31-80，1千伏聚氯乙烯绝缘电力电缆用三相380V系统的电压损失表和电流（I）和长度（L）直接求得
如（3x185）mm2电缆在COSФ=0.5，单位电压损失为△U%=0.055，所以△Uq%=△U%IL=0.055x1040x0.25=14.3%，与上述计算结果基本相同。
4、 根据负荷矩（kw-m）选择电缆截面，一般用于从变压器到照明配电箱的照明线路中，也就是根据允许电压降来选择照明干线。
在照明工程设计中，照明线路可分为二段来计算：即
照明干线—从变压器或照明配电柜到各个照明配电箱。
照明支线—从照明配电箱到各照明灯具的接灯具线路。
对照明线路的允许电压降（从照明变压器到最远处一盏灯具为-2.5%，也就是包括照明干线和照明支线在内的电压降不能超过2.5％，一般照明干线线路上的允许电压降可按2％来考虑，照明支线线路上的电压降可按0.5％来考虑。
负荷矩的意义就是某一点的负荷（KW）距电源点的距离（m）的乘积，然后根据这一负荷矩（KW-m），按配电方式，如三相负荷，二相负荷或单相负荷分别从手册的负荷矩表中查出所需的导线或电缆截面。
例如有一个照明配电箱，三相总负荷为9KW，安装地点距电源馈出点（照明配电柜或照明变压器）的距离为180m，要求这一段照明干线的电压降在2%之内，并选择电缆或电线的截面。
首先计算出负荷矩为：9x180=1620kw-m
从手册下册第844页表31-64中，按三相四线制，电压为380/220V的负荷矩表中，根据负荷矩为1620kw-m，在电压降为2％项中，查得应选用1（4X16）mm2铜芯导线或电缆的负荷矩为2305kw-m，在负荷矩为1620kw-m时，电压降可减小到△U%＝1.4％，若选用小一级的截面1（4X10）mm2的铜芯导线或电缆时，则负荷矩为1620kw-m时，电压降达到△U%＝2.2％，必须说明的是上述负荷矩计算方法和查阅的表格，均是按白炽灯为光源进行计算的，即COSФ=1，现在工程中很少采用白炽灯，而是大量采用气体放电灯，如荧光灯，金属卤化物灯，钠灯和汞灯等，这些光源的功率因子很低一般为0.3～0.64之间，这必须根据所选用光源名称和功率，查出相应的功率因子，例如上述例中照明配电箱的负荷为400W金属卤化物灯，根据样本或手册，查得COSФ=0.56，则该照明配电箱的总负荷9KW应除以功率因子0.56，即P=9/0.56=16.07KW,负荷距为：16.07X180=2893KW-M,同上查得照明干线的截面应选用1(4X25) mm2铜芯导线或电缆,其电压降约为1.6%(负荷矩为2881KW-M)
对于单相照明线路或两相带零线照明回路,则可查阅手册下册第846页,表31-66,若采用铝芯导线或电缆则可查阅手册下第1242,1243页,表36-17和表36-18.
对于三相架空动力线路(380V,6KV和35KV)的允许负荷和负荷矩表见手册上册第1048~1050页,表21-5到表21-12.
5、 根据导线的机械强度来选择最小截面,这一般用于户外架空线路或架空敷设在厂房绝缘子上的照明线路.有关机械强度允许的最小导线截面见手册下册第1241页,表36-16.
目前设计工程中,很少采用架空线路,一般仅在照明的支线,有可能采用绝缘子沿厂房屋架上敷设,其固定点距离一般为6m,9m或12m,按表36-16所示,最小截面为2.5mm2铜导线,但目前工程中,一般采用4(或6)mm2的铜线,就可以不考虑固定点间的距离,其机械强度均能满足要求.

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