電線及電纜截面的選擇及計算要點

1、低壓導(dǎo)線截面的選擇，有關(guān)的文件只規(guī)定了最小截面，有的以變壓器 容量為依據(jù)，有的選擇幾種導(dǎo)線列表說明，在供電半徑上則規(guī)定不超 過0.5km。本文介紹一種簡單公式作為導(dǎo)線選擇和供電半徑確定的依 據(jù)，供電參考。1低壓導(dǎo)線截面的選擇1.1選擇低壓導(dǎo)線可用下式簡單計算：S二PL/C AU%(1)式中P有功功率，kW;L輸送距離，m;C電壓損失系數(shù)。系數(shù)C可選擇：三相四線制供電且各相負荷均勻時，銅導(dǎo)線為85,鋁導(dǎo)線為50;單相220V供電時，銅導(dǎo)線為14,鋁導(dǎo)線為8.3。(1)確定AU%的建議。根據(jù)供電營業(yè)規(guī)則(以下簡稱規(guī)則) 中關(guān)于電壓質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求來求取。即：10kV及以下三相供電的用 戶受電端供電電

2、壓允許偏差為額定電壓的也;對于380V則為407 354V; 220V單相供電，為額定電壓的+ 5%, 10%,即231198V。 就是說只要末端電壓不低于354V和198V就符合規(guī)則要求，而有 的介紹AU%采用7%,筆者建議應(yīng)予以糾正。因此，在計算導(dǎo)線截面時，不應(yīng)采用 7%的電壓損失系數(shù)，而應(yīng) 通過計算保證電壓偏差不低于7%(380V線路)和10%( 220V線 路),從而就可滿足用戶要求。 % =(U2(2)確定AU%的計算公式。根據(jù)電壓偏差計算公式,Un)/Un X100，可改寫為：=(U-AU-Un)/Un,整理后得： U = U Un SUn (2)對于三相四線制用(2)式： U=4

3、0(-380 ( 0.07 >380)=46.6V,所 以 AU% = U心 X100=46.6/400 100=11.65;對于單相 220V, U=230 220- ( 0.1 220)=32V，所以 AU%= U/U ><100=32/230 *00=13.91。1.2低壓導(dǎo)線截面計算公式1.2.1三相四線制：導(dǎo)線為銅線時，Sst二PL/85 XI1.65=1.01PL 103mm2(3)導(dǎo)線為鋁線時，Ssl=PL/50 XI1.65=1.72PL 103mm2(4)1.2.2對于單相220V：導(dǎo)線為銅線時，Sdt=PL/14 XI3.91=5.14PL 103mm2(

4、5)導(dǎo)線為鋁線時，Sdl=PL/8.3 13.91=8.66PL 103mm2(6)式中下角標(biāo)s、d、t、l分別表示三相、單相、銅、鋁。所以只要知道了用電負荷kW和供電距離m,就可以方便地運用 (6)式求 出導(dǎo)線截面了。如果L用km，則去掉103。1.5需說明的幾點1.5.1用公式計算出的截面是保證電壓偏差要求的最小截面， 實際 選用一般是就近偏大一級。再者負荷是按集中考慮的，如果負荷分散， 所求截面就留有了一定裕度。1.5.2考慮到機械強度的要求，選出的導(dǎo)線應(yīng)有最小截面的限制， 一般情況主干線鋁芯不小于35mm2，銅芯不小于25mm2；支線鋁芯不 小于25mm2，銅芯不小于16mm2。1.5

5、.3計算出的導(dǎo)線截面，還應(yīng)用最大允許載流量來校核。如果負 荷電流超過了允許載流量，則應(yīng)增大截面。為簡單記憶，也可按銅線 不大于7A/mm2,鋁線不大于5A/mm2的電流密度來校核。2合理供電半徑的確定上面(3)(6)式主要是滿足末端電壓偏差的要求，兼或考慮了經(jīng) 濟性，下面則按電壓偏差和經(jīng)濟性綜合考慮截面選擇和供電半徑的確當(dāng)已知三相有功負荷時，則負荷電流If二P/如用經(jīng)濟電流密度j選擇導(dǎo)線，則S=If/根據(jù)規(guī)則規(guī)定，農(nóng)網(wǎng)三相供電的功率因數(shù)取0.85 ,所以 S=P/2>0.38 085j二P/0.5594j=1.79P/jmm2(7)三相供電時，銅線和鋁線的最大合理供電半徑計算公式:Lst

6、=1.79 >5>1.65/j=1773/jm(8)Lsi=1.79 >0>1.65/j=1042/jm(9)若為單相供電在已知P時，則S=If/j=P/Un/j=4.55P/j(按阻性負荷計)。按上法，令4.55P/二PL/C AU%,從而求得：L=4.55C AU%/jm(10)將前面求得的AU%代入(10)，同樣可求出單相供電時，銅線和 鋁線最大合理供電半徑計算公式如下。Ldt=4.55 X4Xl3.91/j=885/jm(11)Ldi=4.55 為.3 X3.91/j=525/jm（12）選定經(jīng)濟截面后，其最大合理供電半徑，三相都大于 0.5km,單 相基本為三

7、四百米，因此單純規(guī)定不大于0.5km，對于三相來說是精 力過?！保瑢蜗鄟碚f則 力不從心”。“：l.kmjnhbv用允許電壓損失來 選擇（校驗）電線電纜的簡便方法，在某一允許電 壓損失條件下，負荷越大，供電半徑越小；反之，負荷越小，供電半 徑越大。負荷力矩二負荷*線路長度（單位：kw*m ）。一、電線電纜選用的一般原則在選用電線電纜時，一般要注意電線電纜型號、規(guī)格（導(dǎo)體截面） 的選擇。1. 電線電纜型號的選擇選用電線電纜時，要考慮用途，敷設(shè)條件及安全性；例如，根據(jù)用途的不同，可選用電力電纜、架空絕緣電纜、控制電纜等； 根據(jù)敷設(shè)條件的不同，可選用一般塑料絕緣電纜、鋼帶鎧裝電纜、鋼絲鎧裝電纜、防腐

8、電纜等;根據(jù)安全性要求，可選用不延燃電纜、阻燃電纜、無鹵阻燃電纜、 耐火電纜等。2. 電線電纜規(guī)格的選擇確定電線電纜的使用規(guī)格 （導(dǎo)體截面）時，一般應(yīng)考慮發(fā)熱，電 壓損失，經(jīng)濟電流密度，機械強度等選擇條件。根據(jù)經(jīng)驗，低壓動力線因其負荷電流較大，故一般先按發(fā)熱條件 選擇截面，然后驗算其電壓損失和機械強度； 低壓照明線因其對電壓 水平要求較高，可先按允許電壓損失條件選擇截面， 再驗算發(fā)熱條件 和機械強度；對高壓線路，則先按經(jīng)濟電流密度選擇截面，然后驗算 其發(fā)熱條件和允許電壓損失；而高壓架空線路，還應(yīng)驗算其機械強度。 若用戶沒有經(jīng)驗，則應(yīng)征詢有關(guān)專業(yè)單位或人士的意見。 一般電線電 纜規(guī)格的選用參見下

9、表：電線電纜規(guī)格選用參考表導(dǎo)體截銅芯聚氯乙烯絕緣電纜銅芯聚氯乙烯絕緣電力電纜環(huán)境溫度25 C直鋼芯鋁絞線環(huán)境溫度30 C架空敷設(shè)環(huán)境溫度25C架面空敷設(shè)埋敷設(shè)LGJmm 2227 IEC 01(BV)VV22-0.6/1 (3+1)允許載容量允許載容量允許載容量流量AkW流量AkW流量AkW1.017101.521122.528164372138216482747271065366536169159844797542512067110611246935147821307515084501871051558919510970230129195109242135952821582301252951

10、65120324181260143335187150371208300161393220185423237335187450252240390220540302300435243630352說明：1.冋規(guī)格鋁芯導(dǎo)線載流量約為銅芯的0.7倍,選用鋁芯導(dǎo)線可比銅芯導(dǎo)線大一個規(guī)格，交聯(lián)聚乙烯絕緣可選用小一檔規(guī)格, 耐火電線電纜則應(yīng)選較大規(guī)格。2. 本表計算容量是以三相380V、Cos©= 0.85為基準(zhǔn)，若單相220V、 Cos片0.85，容量則應(yīng)X1/3。3. 當(dāng)環(huán)境溫度較高或采用明敷方式等，其安全載流量都會下降，此時應(yīng)選用較大規(guī)格；當(dāng)用于頻繁起動電機時，應(yīng)選用大2 3個規(guī)格。4本表聚氯

11、乙烯絕緣電線按單根架空敷設(shè)方式計算，若為穿管或 多根敷設(shè)，則應(yīng)選用大2 3個規(guī)格。5以上數(shù)據(jù)僅供參考，最終設(shè)計和確定電纜的型號和規(guī)格應(yīng)參照 有關(guān)專業(yè)資料或電工手冊。二、電線電纜的使用特性產(chǎn)品使用特性詳見具體產(chǎn)品目錄。三、電線電纜的運輸和保管1. 運輸中嚴(yán)禁從高處扔下電纜或裝有電纜的電纜盤，特別是在 較低溫度時（一般為5C左右及以下），扔、摔電纜將有可能導(dǎo)致絕緣、 護套開裂。2. 盡可能避免在露天以裸露方式存放電纜， 電纜盤不允許平放。3. 吊裝包裝件時，嚴(yán)禁幾盤同時吊裝。在車輛、船舶等運輸工 具上，電纜盤要用合適方法加以固定，防止互相碰撞或翻倒，以防止 機械損傷電纜。4. 電纜嚴(yán)禁與酸、堿及礦

12、物油類接觸，要與這些有腐蝕性的物 質(zhì)隔離存放貯存電纜的庫房內(nèi)不得有破壞絕緣及腐蝕金屬的有害氣 體存在。5. 電纜在保管期間，應(yīng)定期滾動（夏季3個月一次，其他季節(jié)可 酌情延期）。滾動時，將向下存放盤邊滾翻朝上，以免底面受潮腐爛。 存放時要經(jīng)常注意電纜封頭是否完好無損。&電纜貯存期限以產(chǎn)品出廠期為限，一般不宜超過一年半，最 長不超過二年。四、電線電纜的安裝與施工電線電纜敷設(shè)安裝的設(shè)計和施工應(yīng)按 GB 50217-94電力工程電 纜設(shè)計規(guī)范等有關(guān)規(guī)定進行，并采用必要的電纜附件（終端和接頭）。 供電系統(tǒng)運行質(zhì)量、安全性和可靠性不僅與電線電纜本身質(zhì)量有關(guān)， 還與電纜附件和線路的施工質(zhì)量有關(guān)。通過

13、對線路故障統(tǒng)計分析，由于施工、安裝和接續(xù)等因素造成的 故障往往要比電線電纜本體缺陷造成的故障可能性大得多。因此要正確地選用電線電纜及配套附件，除按規(guī)范要求進行設(shè)計和施工外， 還 應(yīng)注意如下幾個方面的問題：1. 電纜敷設(shè)安裝應(yīng)由有資格的專業(yè)單位或?qū)I(yè)人員進行，不符 合有關(guān)規(guī)范規(guī)定要求的施工和安裝，有可能導(dǎo)致電纜系統(tǒng)不能正常運 行。2. 人力敷設(shè)電纜時，應(yīng)統(tǒng)一指揮控制節(jié)奏，每隔1.53米有一 人肩扛電纜，邊放邊拉，慢慢施放。3. 機械施放電纜時，一般采用專用電纜敷設(shè)機并配備必要牽引 工具，牽引力大小適當(dāng)、控制均勻，以免損壞電纜。4. 施放電纜前，要檢查電纜外觀及封頭是否完好無損，施放時 注意電纜盤

14、的旋轉(zhuǎn)方向，不要壓扁或刮傷電纜外護套，在冬季低溫時 切勿以摔打方式來校直電纜，以免絕緣、護套開裂。5. 敷設(shè)時電纜的彎曲半徑要大于規(guī)定值。在電纜敷設(shè)安裝前、 后用1000V兆歐表測量電纜各導(dǎo)體之間絕緣電阻是否正常，并根據(jù)電纜型號規(guī)格、長度及環(huán)境溫度的不同對測量結(jié)果作適當(dāng)?shù)匦拚∫?guī)格(10mm 2以下實芯導(dǎo)體)電纜還應(yīng)測量導(dǎo)體是否通斷&電纜如直埋敷設(shè)，要注意土壤條件，一般建筑物下電纜的埋 設(shè)深度不小于0.3米，較松軟的或周邊環(huán)境較復(fù)雜的，如耕地、建筑 施工工地或道路等，要有一定的埋設(shè)深度 (0.71米)，以防直埋電纜 受到意外損害，必要時應(yīng)豎立明顯的標(biāo)志。1.1問題的提出電氣設(shè)計中選擇

15、配電電纜時，通常是根據(jù)敷設(shè)條件確定電纜型 號，然后再根據(jù)常用數(shù)據(jù)選出適合其載流量要求并滿足電壓損失及熱 穩(wěn)定要求的電纜截面。用這種方法選出的截面，技術(shù)上是可靠的，工 程投資也最低。但是，這種選擇結(jié)果是否合理呢？我們知道，配電線路存在著電阻，它消耗浪費的電能是不可忽視 的。為了節(jié)約電能，減少電路電能損耗，可以考慮適當(dāng)加大線路截面， 而加大截面勢必造成工程初投資的提高， 下面我將通過償還年限回收 方法對這個問題進行論述，以求得出最理想的截面選擇方法， 即通過 經(jīng)濟技術(shù)比較來找出最佳經(jīng)濟效益的選擇方案。1.2償還年限經(jīng)濟技術(shù)分析法介紹對工程經(jīng)濟效益的分析方法有很多種，如：(1) 償還年限法；(2)

16、等年度費用法；(3) 現(xiàn)值比較法等。償還年限法是直接比較兩個技術(shù)上可行的方案， 在多長時間內(nèi)可 以通過其年運行費的節(jié)省，將多支出的投資收回來，它的目的就是找 出最佳方案。如果方案1的投資F1低于方案2的投資F2,而方案1的年運行費 Y1高于方案2的年運行費Y2。這時就要正確權(quán)衡投資和年運行費兩 個方面的因素，即應(yīng)計算選擇投資高的方案的償還年限N。N=（ F2-F1）/（ Y1-Y2 ）年（3）如果年值較小，如只有二、三年，則顯然初投資高的方案經(jīng)濟。 若N值較大，如十年左右，那就償還年限太長，投資長期積壓，初 投資高的方案就不經(jīng)濟了。因此，償還年限法的關(guān)鍵在于合理地確定標(biāo)準(zhǔn)的償還年限NH。一般我

17、國的電力設(shè)計通常取5-6年。在方案比較時，把計算的償還年 限N與標(biāo)準(zhǔn)償還年限NH作比較，若N二NH，則認為兩個方案均可； 若N<NH，則認為投資高的方案優(yōu)于投資低的方案，若N>NH，則相反。1.3利用償還年限法選擇電纜截面現(xiàn)以380V動力配電電纜為例，取一些典型情況進行計算。設(shè)回路負荷P1、P2、P3、P4、P5的線路長度都為100m,計算電 流（即線路長期通過的最大負荷電流） 分別為7.5A、50A、100A、150A、 210A，根據(jù)敷設(shè)要求，選用 YJV電力電纜沿橋架敷設(shè)。第一步：按常規(guī)方法選擇電纜截面。查閱相關(guān)資料，按常規(guī)方法，即按發(fā)熱條件選擇電纜截面，并校驗電壓損失，其初

18、選結(jié)果如表4所示。為了簡化計算，此表中數(shù)據(jù)是 取功率因數(shù)0.8時計算得出的，實際上一般情況下用電設(shè)備的功率因 數(shù)都低于0.8。所以，實際的電壓損失與計算值各有不同，但基本不 影響對于截面的選擇。電纜參數(shù)初選結(jié)果表4回路號計算電流電纜截面載流量（A）電壓損失（A）（mm2）（ U %）P17.53*2.5254.06P2503*10584.3P31003*251054.1P41503*501573.2P52103*952452.79上表中電纜截面是按發(fā)熱條件選取的，所選截面均滿足電壓損失 小于5%的要求。這種選擇方案自然是技術(shù)上可靠，節(jié)省有色金屬， 初投資也是最低的。但是，因截面小而電阻較大，投

19、入運行后，線路 電阻年浪費電能較多，即年運行費用較高。那么，適當(dāng)?shù)脑龃蠼孛媸?否能改善這種情況呢？加大幾級截面才最為經(jīng)濟合理呢？第二步：多種方案比較。首先，對P1回路適當(dāng)增加截面的幾種方案進行比較：方案1:按發(fā)熱條件選截面，即3*2.5mm2。方案2:按方案1再增大一級截面，即3*4 mm2。接下來分別計算兩種方案的投資與年運行費。 為簡化計算，僅比較其投資與年運行費的不同部分。就投資而言，因截面加大對電纜敷設(shè)，除電纜本身造價外，其它附加費用基本相同，故省去不計。年運 行費用中的維護管理實際上也與電纜粗細無多大關(guān)系，可以忽略不 計，折舊費也忽略不計，所以：方案1的初投資F仁電纜單價*電纜長度=

20、3500元/km*0.1/km=350 元。方案2的初投資F2=電纜單價*電纜長度=3800元/km*0.1/km=380 丿元。方案1的年電能損耗費 D仁年電能消費量*電度單價= Akwh*0.8。式中： A=3*I2JS*R0*L* t *10-3kwhR0-線路單位長度電阻（YJV-0.6/1KV-2.5mm2R0=9.1 /km）;L-線路長度；IJS-線路計算電流；t年最大負荷小時數(shù)，這里取3000h （按8小時計算）。于是：D仁 A*0.8=3*7.52*0.916*0.1*3000*0.8*10-3=37 元所以，方案1的年運行費Y1即是年電能損耗費37元。按與上面相同的方法可求

21、得方案 2的年運行費（計算略）為30.7 丿元。顯然，方案2投資高于方案1,但年運行費卻低于方案1,其償還 年限N為：N= ( F2-F1) / (Y1-Y2 ) = (380-350) / (37-30.7) =4.7年可見，償還年限小于5年，說明方案2優(yōu)于方案1,方案2的多余投 資在3年左右就可通過節(jié)省運行費而回收。也就是說，人為增加一級 截面是經(jīng)濟合理的。那么增大兩或三級，甚至更多，其經(jīng)濟效果如何， 是否更加經(jīng)濟？下面作類似計算比較?，F(xiàn)在根據(jù)表5的結(jié)果，將方案3與方案2比較，方案3的投資高于方 案2,但年運行費用少，其償還年限為：N'=( 409-380)/( 30.7-26)=

22、6.17年因近來銅價不穩(wěn)定，所以這里采用的是2004年銅價未漲時的電 纜價格。顯然，因償還年限超過標(biāo)準(zhǔn)償還年限 5年，故投資高的方案是不 合理的，即投資方案2優(yōu)于方案3。同樣，方案4與方案3比較，方案4的償還年限遠遠高于方案3的:N' =199-409) / (26-21)=18年P(guān)1回路電纜選擇方案比較表5回路號電纜截面初投資(元)年運行費(mm2)13*2.53503723*438030.73*64092643*1049921通過以上分析計算，最終可以確定方案 2 （即按發(fā)熱條件選出截 面之后，再人為加大一級）是該回路選擇截面的最佳方案。對其它 P2-P5線路經(jīng)過上述計算方法均可以得出同樣結(jié)論，這里不再一一贅 述。因此，我認為在選擇電纜截面時，按發(fā)熱條件選出后，再人為加 大一級，從經(jīng)濟學(xué)的角度看