电缆截面积的选择方法的探讨

７６　机电技术　２０１３年１Ｏ月　电缆截面积的选择方法的探讨　徐珠勇　孙平魁　（１．台州职业技术学院，浙江台州３１８０００；２．浙江智建工程设计有限公司，浙江台州３１７６００１　摘要：介绍了电缆截面积的选择方法和步骤，阐述其各种方法的原理及相互关系，以及选择中需遵守的相关规范、　标准，使电缆选择更加经济、合理、安全、可靠。　关键词：允许载流量；截面积；电压损失；经济电流密度　中图分类号：ＴＭ２４文献标识码：Ａ文章编号：１６７２．４８０１（２０１３）０５．０７６．０３　电缆选型一般根据条件先确定电缆的芯线材　质、电缆芯数、绝缘水平、绝缘类型、电压等级、　直至校验通过。　２．１　按电缆允许发热条件选择　防火、阻燃延燃特性、外保护层等，然后确定电　缆截面积。电缆截面积的选择需考虑的因素很多，　如何合理地选择电缆截面积，对供电质量、可靠　性、经济性、安全性有着重要作用，对节约能源、　改善环境、提高电力运行可靠性都有积极的意义。　本文探讨电缆截面积选择的几种方法。　根据电缆允许发热条件计算出电缆允许载流　量，通过电缆允许载流量计算出电缆截面积。因　电缆线芯导体不是超导体，其本身有阻值，电流　通过电缆线芯时就会发热。　电流通过电缆线芯时产生的发热量：　Ｑ＝Ｋ／　Ｒ　式中：９一发热量，Ｗ；　一ｌ　电缆截面积选择的估算法　一般在选型前先用估算法估算一下。所谓的　导热系数，Ｗ／（ｍ℃　；　通过电缆线芯的电流值，Ａ；　线芯电阻，Ｑ；　通电时间，ｓ。　估算法就是根据电缆的载流量来估计电缆截面积　的方法。当然电缆的载流量不仅与电缆的截面积　有关，电缆的型号、材质、电缆芯数以及电缆安　装方法、周围环境温度等都对电缆截面积有影响。　应用估算法，就是用口诀直接算出不同截面积电　缆的载流量，并对不同条件进行修正。　口诀一：１０下五，１００上二，２５、３５，四、三　电缆线芯导体通过电流产生的热量一方面与　外界热交换，另一方面使自身温度升高。当发热　量与散热量达到平衡时，线芯温度不再上升。导　体绝缘层在长期持续工作情况下，不受严重损坏　地承受的最高温度时对应的电流值就是电缆允许　持续载流量。超过电缆允许持续载流量，电缆绝　缘加速老化或容易损坏。常规电缆在空气中允许　载流量对应的截面积见表１。　２．２按允许电压损失校验　界，７０、９５，两倍半。　口决二：二点五下乘以九，往上减一顺号走。　三十五乘三点五，双双成组减点五。条件有变加　折算，高温九折铜升级。穿管根数二三四，八七　六折满载流。　类似的口诀还有很多，但以上面两个口诀最　为常用。此法简单易懂，不需要查手册，在要求　不太高的场合下能直接快速得出电缆截面积。这　种方法的关键是要记住编好的口诀。这也是老一　辈的工程师常用的方法。　电缆在通过正常计算电流时产生的电压损失　应小于正常运行时的允许电压损失，以保证供电　质量。电压损失应符合《供配电系统设计规范》　（ＧＢ　５００５２－－２００９）ｑ￣第５．０．４条的规定。　电缆线路较短情况下，可以不用校验，因为　电缆线芯阻值小，电压损失少，都会符合要求。　长距离电缆，电缆截面积必须进行电压校验。　２＿３按短路热稳定校验　电缆短路时，短路电流使电缆温度迅速上升，　２电缆截面积的技术选型　估算法只可以大致确定电缆截面积，要精确　确定电缆截面积需要进行技术选型，方法是一般　先按电缆允许发热条件选择截面积，再进行各种　校验。校验不通过，截面积增大一号再进行选择，　作者简介：徐珠勇（１９７６一），男，高级工程师，研究方向：电子电气、建筑电气。　孙平魁（１９７６一），男，工程师，研究方向：建筑电气ａ　第５期　徐珠勇等：电缆截面积的选择方法的探讨　７７　表１电缆在空气中允许载流量对应的截面积　电缆芯数　单芯二芯三芯或四芯单芯二芯三芯或四芯　２　５　１８　１５　４　３０　２６　２４　２１　６　４０　３５　３１　２７　１Ｏ　５２　４４　４４　３８　１６　６９　５９　６０　５２　２５　Ｉ１６　９３　７９　９５　７９　６９　电缆　３５　１４２　１ｌ】　９８　ｌ】５　９５　８２　导体　５０　１７４　１３８　ｌ１６　１４７　１２１　１０４　截面　７０　２１８　１＂／４　１５１　１７９　１４７　１２９　／ｍｍ２　９５　２６７　２１４　１８２　２２１　ｌ８１　１５５　１２０　３１２　２４５　２１４　２５７　２１１　ｌ８１　ｌ５Ｏ　３５６　２８０　２５０　２９４　２４２　２ｌｌ　１８５　４１４　２８５　３４０　２４６　２４０　４９５　３３８　４１０　２９４　３０ｏ　５７０　３８３　４７３　３２８　环境温度／＇Ｃ　４０　注：ｌ适用于铝芯电缆；铜芯电缆的允许持绥载流量值可乘以１．２９。　２单芯只适用于直流。　其温度不应该超过电缆绝缘的最高温度。电缆热　稳定校验应符合《低压配电设计规范》（ＧＢ　５００５４　－２０１　１）第６．２．３条的规定，短路持续时间小于０．１　Ｓ　时，应考虑电缆短路电流非周期分量的影响；持　续时间大于５　ｓ时应考虑安装环境散热的影响。　２．４按保护灵敏度校验　根据《低压配电设计规范》规定，配电线路　应按照不同系统制式校验短路保护的灵敏度。当　保护电器为符合《低压断路器》（ＪＢ１２８４—８５）的　低压断路器时，短路电流应该大于等于低压断路　器瞬时或短延时过电流脱扣器整定电流的１．３倍。　２．５按机械强度校验　配电线路的电缆截面应有足够的机械强度，　以防止断线，故应该满足机械强度的要求。如果　有较高强度的内外护套，可以不用校验机械强度。　３　电缆截面积的经济选型　电缆截面积越大，线路电能损耗越小，但是　线路的初始投资越大。电缆截面积越小，线路电　能损耗越大，而且有安全隐患。因此，从经济方　面考虑，应该挑选一个比较合理的电缆截面积，　不仅可以减少电能损失，而且可以增加不太大的　初始投资。一般根据以下三种方法的其中一种方　法进行选择。但应注意技术条件是前提，满足经　济条件必须同时满足技术条件。满足不了技术条　件，必须将电缆截面积增大一号，再进行技术选　型验算，直至通过。　３．１　“年费用支出最小”原则的评定方法　“年费用支出最小”原则的评定方法参照原水　电部（８２）电计字第４４号文颁发“电力工程经济分析　暂行条例”，该条例推荐的年费用支出　的表达式　如下：　Ｂ＝０．１ｌＺ＋１．１ｌⅣ　式中：Ｚ一投资，元；　年运行费，元。　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。　３．２电缆总成本计算　电缆线路损耗引起的总成本由线路损耗的能　源费用和提供线路损耗的额外供电容量费用两部　分组成。考虑负荷增长率ａ和能源成本增长率ｂ，　电缆总成本计算式如下：　Ｃｒ＝Ｃ１＋　Ⅱ擅ｘ・Ｒ・Ｌ’Ｆ　式中：Ｃｒ电缆总成本，元；・　Ｃｌ——电缆本体及安装成本（由电缆材料　费用和安装费用两部分组成），元；　——第一年导体最大负荷电流，Ａ；　单位长度的视在交流电阻，Ｑ；　——电缆长度，ｍ；　辅助量，元／ｋｗ。　辅助量，由最大负荷损耗时间ｆｈ）、电价、由　于线路损耗额外的供电容量的成本、贴现率、经　济寿命负荷增长率、能源成本增长率确定。　３－３经济电流密度　经济电流密度就是指线路年运行费用最低时　所对应的电流密度。年度运行费用包括年电能损　耗费、年折旧维护费、年管理费。经济电流密度　与所用材料和年最大负荷利用小时有关。寿命期　内，年电能损耗费、年折旧维护费、年管理费之　和最小的电缆适用截面积所对应的工作电流，除　以对应的截面积就是经济电流密度。　７８　电缆经济电流截面计算式：　ｓ　ｉ＝Ｉ慨『Ｊ，　机电技术　计算截面积。　地线截面积ＪＳ应按表３选择。　２０１３年ｌ０月　式中：．，一经济电流密度，Ａ／ｍｍ　；　表３按热稳定要求的保护地线允许最小截面　电缆相线截￣／ｎｕｎ：＇　ｌ６　１６＜　３５　，ｍ。　——第一年导体最大负荷电流，Ａ；　——保护地线允许最小截￣／ｎａＣ　经济电缆截面，Ｉｙｌｌ￣２。　１６　，２　２０ｏ　Ｓ，４　我国现行经济电流密度如表２所示。　表２各导线的经济电流密度值导线名称—Ａ，ｍｍ　　３５＜８＿＜４００　年最大负荷利用小时数，ｌｌ　—３０００以下　３０００－５０００　５０００以上　４００＜　兰８Ｏ０　＞８０ｏ　５结语　电缆选择电缆截面积时，应根据设计载流量，　同时还要满足《城市中低压配电网改造技术导则》　和《城市电力网规划导则》等综合国家建设政策　和经济发展情况全面考虑。先估算，再进行技术　选型，最后进行经济选型。并应选择正规品牌，　４中性线、地线截面积选择　以上考虑的是相线截面积选型，中性线、地　线截面积应以下方法进行：　在三相四线制配电系统中，中性线的允许载　流量应该大于线路中最大不平衡负载电流，而且　应该考虑谐波电流的影响；中性线应按此载流量　参考文献：　有相应的产品合格证、测试报告的产品，同时必　须符合设计要求和《建筑电气工程施工质量验收　规范》（ＧＢ５０３０３－－２００２）＠相关条文规定。　［１】ＩＥＣ　２８７—３—２，电力电缆线芯截面的经济最佳化［Ｓ】．　［２】ＧＢ　５００５２－－２００９，供配电系统设计规范【Ｓ】．　［３】ＧＢ　５００５４－－２０１　ｌ，低压配电设计规范［Ｓ】．　【４】ＧＢ　５０２１７－－２００７，电力工程电缆设计规范【Ｓ】．　【５】ＧＢ／Ｔ　１６８９５－－２００２，建筑物电气装置【Ｓ１．　［６】丁文华，苏娟．建筑供配电与照明［Ｍ】．武汉：武汉理工大学出版社，２００８