电线及电缆截面的选择及计算

1、低压导线截面的选择， 有关的文件只规定了最小截面， 有的以变压器 容量为依据， 有的选择几种导线列表说明， 在供电半径上则规定不超 过0.5km。本文介绍一种简单公式作为导线选择和供电半径确定的依 据，供电参考。1 低压导线截面的选择1.1 选择低压导线可用下式简单计算：S二PL/C AU%(1)式中P有功功率，kW;L 输送距离， m；C电压损失系数。系数 C 可选择：三相四线制供电且各相负荷均匀时，铜导线为85,铝导线为50;单相220V供电时，铜导线为14,铝导线为8.3。(1)确定AU%的建议。根据供电营业规则(以下简称规则) 中关于电压质量标准的要求来求取。即： 10kV 及以下三相

2、供电的用 户受电端供电电压允许偏差为额定电压的也；对于380V则为407 354V; 220V单相供电，为额定电压的+ 5%, 10%,即231198V。 就是说只要末端电压不低于354V和198V就符合规则要求，而有 的介绍AU%采用7%,笔者建议应予以纠正。因此,在计算导线截面时,不应采用 7%的电压损失系数,而应 通过计算保证电压偏差不低于7%(380V线路)和10%( 220V线 路),从而就可满足用户要求。 % =(U2(2)确定AU%的计算公式。根据电压偏差计算公式,Un)/Un X100，可改写为：=(U-AU-Un)/Un,整理后得： U = U Un SUn (2)对于三相四

3、线制用(2)式： U=40(-380 ( 0.07 >380)=46.6V,所 以 AU% = U心 X100=46.6/400 100=11.65;对于单相 220V, U=230 220- ( 0.1 220)=32V，所以 AU%= U/U ><100=32/230 *00=13.91。1.2 低压导线截面计算公式1.2.1三相四线制：导线为铜线时，Sst二PL/85 XI1.65=1.01PL 103mm2(3)导线为铝线时，Ssl=PL/50 XI1.65=1.72PL 103mm2(4)1.2.2对于单相220V:导线为铜线时，Sdt=PL/14 XI3.91=5

4、.14PL 103mm2(5)导线为铝线时，Sdl=PL/8.3 13.91=8.66PL 10 3mm2(6)式中下角标 s、d、t、l 分别表示三相、单相、铜、铝。所以只要知道了用电负荷kW和供电距离m,就可以方便地运用 (6)式求 出导线截面了。如果L用km，则去掉10 3。1.5 需说明的几点1.5.1用公式计算出的截面是保证电压偏差要求的最小截面， 实际 选用一般是就近偏大一级。 再者负荷是按集中考虑的， 如果负荷分散， 所求截面就留有了一定裕度。1.5.2考虑到机械强度的要求，选出的导线应有最小截面的限制，一般情况主干线铝芯不小于35mm2,铜芯不小于25mm2;支线铝芯不 小于2

5、5mm2，铜芯不小于16mm2。1.5.3计算出的导线截面, 还应用最大允许载流量来校核。 如果负 荷电流超过了允许载流量, 则应增大截面。 为简单记忆, 也可按铜线 不大于 7A/mm 2,铝线不大于 5A/mm 2的电流密度来校核。2 合理供电半径的确定上面(3)(6)式主要是满足末端电压偏差的要求，兼或考虑了经济性,下面则按电压偏差和经济性综合考虑截面选择和供电半径的确当已知三相有功负荷时,则负荷电流 If=P/如用经济电流密度 j 选择导线,则 S=If/根据规则规定,农所 以 S=P/网 三 相 供 电 的 功 率 因 数 取 0.85 ,>0.38 ®.85j=P/

6、0.5594j=1.79P/jmm2(7)三相供电时,铜线和铝线的最大合理供电半径计算公式：Lst=1.79 >85>11.65/j=1773/jm(8)Lsl=1.79 >50>11.65/j=1042/jm(9)若为单相供电在已知P时，则S=lf/j二P/Un/j=4.55P/j(按阻性负荷计)。按上法，令4.55P/二PL/C AU%,从而求得：L=4.55C AU%/jm(10)将前面求得的AU%代入(10)，同样可求出单相供电时，铜线和 铝线最大合理供电半径计算公式如下。(11)Ldt=4.55 X4Xl3.91/j=885/jmLdi=4.55 為.3 X3

7、.91/j=525/jm（12）选定经济截面后，其最大合理供电半径，三相都大于 0.5km,单 相基本为三四百米，因此单纯规定不大于0.5km，对于三相来说是精 力过剩”，对单相来说则 “力不从心 ”。“： l.kmjnhbv用允许电压损失来 选择（校验）电线电缆的简便方法，在某一允许电 压损失条件下，负荷越大，供电半径越小；反之，负荷越小，供电半 径越大。负荷力矩 =负荷 *线路长度（单位： kw*m ）。一、电线电缆选用的一般原则在选用电线电缆时， 一般要注意电线电缆型号、 规格 （导体截面） 的选择。1. 电线电缆型号的选择选用电线电缆时，要考虑用途，敷设条件及安全性；例如， 根据用途的

8、不同， 可选用电力电缆、 架空绝缘电缆、控制电缆等； 根据敷设条件的不同， 可选用一般塑料绝缘电缆、 钢带铠装电缆、钢丝铠装电缆、防腐电缆等；根据安全性要求， 可选用不延燃电缆、 阻燃电缆、无卤阻燃电缆、 耐火电缆等。2. 电线电缆规格的选择确定电线电缆的使用规格 （导体截面 ）时，一般应考虑发热，电 压损失，经济电流密度，机械强度等选择条件。根据经验， 低压动力线因其负荷电流较大， 故一般先按发热条件 选择截面，然后验算其电压损失和机械强度； 低压照明线因其对电压 水平要求较高， 可先按允许电压损失条件选择截面， 再验算发热条件 和机械强度；对高压线路， 则先按经济电流密度选择截面，然后验算

9、 其发热条件和允许电压损失； 而高压架空线路，还应验算其机械强度。 若用户没有经验， 则应征询有关专业单位或人士的意见。 一般电线电 缆规格的选用参见下表：电线电缆规格选用参考表导体截铜芯聚氯乙烯绝缘电缆铜芯聚氯乙烯绝缘电力电缆环境温度25 C直钢芯铝绞线环境温度30 C架空敷设环境温度25C架面空敷设埋敷设LGJmm 2227 IEC 01(BV)VV22-0.6/1 (3+1)允许载容量允许载 容量允许载 容量流量 AkW流量 A kW流量 A kW1.017101.521122.5281643721382164827472710653665361691598447975425120671

10、1061124693514782130751508450187105155891951097023012919510924213595282158230125295165120324181260143335187150371208300161393220185423237335187450252240390220540302300435243630352说明：1. 同一规格铝芯导线载流量约为铜芯的0.7倍，选用铝芯导线可比铜芯导线大一个规格，交联聚乙烯绝缘可选用小一档规格， 耐火电线电缆则应选较大规格。2. 本表计算容量是以三相380V、Cos©= 0.85为基准，若单相220V、

11、Cos片0.85，容量则应X1/3。3. 当环境温度较高或采用明敷方式等，其安全载流量都会下降，此时应选用较大规格；当用于頻繁起动电机时，应选用大2 3个规格。4. 本表聚氯乙烯绝缘电线按单根架空敷设方式计算，若为穿管或 多根敷设，则应选用大2 3个规格。5 以上数据仅供参考， 最终设计和确定电缆的型号和规格应参照 有关专业资料或电工手册。二、电线电缆的使用特性 产品使用特性详见具体产品目录。三、电线电缆的运输和保管1. 运输中严禁从高处扔下电缆或装有电缆的电缆盘，特别是在 较低温度时（一般为5C左右及以下），扔、摔电缆将有可能导致绝缘、 护套开裂。2. 尽可能避免在露天以裸露方式存放电缆，

12、电缆盘不允许平放。3. 吊装包装件时，严禁几盘同时吊装。在车辆、船舶等运输工 具上，电缆盘要用合适方法加以固定，防止互相碰撞或翻倒，以防止 机械损伤电缆。4. 电缆严禁与酸、碱及矿物油类接触，要与这些有腐蚀性的物 质隔离存放 .贮存电缆的库房内不得有破坏绝缘及腐蚀金属的有害气 体存在。5. 电缆在保管期间，应定期滚动（夏季3个月一次，其他季节可 酌情延期 ）。滚动时，将向下存放盘边滚翻朝上，以免底面受潮腐烂。 存放时要经常注意电缆封头是否完好无损。&电缆贮存期限以产品出厂期为限，一般不宜超过一年半，最 长不超过二年。四、电线电缆的安装与施工电线电缆敷设安装的设计和施工应按 GB 502

13、17-94电力工程电 缆设计规范等有关规定进行， 并采用必要的电缆附件 （终端和接头 ）。 供电系统运行质量、安全性和可靠性不仅与电线电缆本身质量有关， 还与电缆附件和线路的施工质量有关。通过对线路故障统计分析， 由于施工、 安装和接续等因素造成的 故障往往要比电线电缆本体缺陷造成的故障可能性大得多。 因此要正 确地选用电线电缆及配套附件， 除按规范要求进行设计和施工外， 还 应注意如下几个方面的问题：1. 电缆敷设安装应由有资格的专业单位或专业人员进行，不符 合有关规范规定要求的施工和安装， 有可能导致电缆系统不能正常运 行。2. 人力敷设电缆时，应统一指挥控制节奏，每隔 1.53米有一 人

14、肩扛电缆，边放边拉，慢慢施放。3. 机械施放电缆时，一般采用专用电缆敷设机并配备必要牵引 工具，牵引力大小适当、控制均匀，以免损坏电缆。4. 施放电缆前，要检查电缆外观及封头是否完好无损，施放时 注意电缆盘的旋转方向， 不要压扁或刮伤电缆外护套， 在冬季低温时 切勿以摔打方式来校直电缆，以免绝缘、护套开裂。5. 敷设时电缆的弯曲半径要大于规定值。在电缆敷设安装前、后用 1000V 兆欧表测量电缆各导体之间绝缘电阻是否正常，并根据 电缆型号规格、 长度及环境温度的不同对测量结果作适当地修正， 小规格（10mm 2以下实芯导体）电缆还应测量导体是否通断&电缆如直埋敷设，要注意土壤条件，一般

15、建筑物下电缆的埋设深度不小于 0.3米，较松软的或周边环境较复杂的，如耕地、建筑 施工工地或道路等，要有一定的埋设深度 （0.71米），以防直埋电缆 受到意外损害，必要时应竖立明显的标志。1.1 问题的提出 电气设计中选择配电电缆时，通常是根据敷设条件确定电缆型 号，然后再根据常用数据选出适合其载流量要求并满足电压损失及热 稳定要求的电缆截面。用这种方法选出的截面，技术上是可靠的，工 程投资也最低。但是，这种选择结果是否合理呢？我们知道， 配电线路存在着电阻， 它消耗浪费的电能是不可忽视 的。为了节约电能， 减少电路电能损耗， 可以考虑适当加大线路截面， 而加大截面势必造成工程初投资的提高，

16、下面我将通过偿还年限回收 方法对这个问题进行论述， 以求得出最理想的截面选择方法， 即通过 经济技术比较来找出最佳经济效益的选择方案。1.2 偿还年限经济技术分析法介绍对工程经济效益的分析方法有很多种，如：（ 1 ）偿还年限法；（2）等年度费用法；（3）现值比较法等。偿还年限法是直接比较两个技术上可行的方案， 在多长时间内可 以通过其年运行费的节省， 将多支出的投资收回来， 它的目的就是找 出最佳方案。如果方案1的投资F1低于方案2的投资F2,而方案1的年运行费 Y1高于方案2的年运行费Y2。这时就要正确权衡投资和年运行费两 个方面的因素，即应计算选择投资高的方案的偿还年限N。N=（ F2-F

17、1）/（ Y1-Y2 ）年 （3）如果年值较小，如只有二、三年，则显然初投资高的方案经济。若 N 值较大，如十年左右，那就偿还年限太长，投资长期积压，初 投资高的方案就不经济了。因此，偿还年限法的关键在于合理地确定标准的偿还年限 NH。 一般我国的电力设计通常取 5-6年。在方案比较时，把计算的偿还年 限N与标准偿还年限NH作比较，若N二NH，则认为两个方案均可； 若N<NH，则认为投资高的方案优于投资低的方案，若 N>NH，则相 反。1.3 利用偿还年限法选择电缆截面现以380V动力配电电缆为例，取一些典型情况进行计算。设回路负荷P1、P2、P3、P4、P5的线路长度都为100m

18、,计算电 流（即线路长期通过的最大负荷电流） 分别为7.5A、50A、100A、150A、 210A，根据敷设要求，选用 YJV电力电缆沿桥架敷设。第一步：按常规方法选择电缆截面。 查阅相关资料,按常规方法,即按发热条件选择电缆截面,并校 验电压损失，其初选结果如表 4所示。为了简化计算，此表中数据是 取功率因数 0.8时计算得出的，实际上一般情况下用电设备的功率因 数都低于 0.8。所以，实际的电压损失与计算值各有不同，但基本不 影响对于截面的选择。电缆参数初选结果表4回路号计算电流电缆截面载流量（A）电压损失（A）（mm2）（ U）P17.53*2.5254.06P2503*10584.3

19、P31003*251054.1P41503*501573.2P52103*952452.79上表中电缆截面是按发热条件选取的， 所选截面均满足电压损失 小于5%的要求。这种选择方案自然是技术上可靠，节省有色金属， 初投资也是最低的。但是，因截面小而电阻较大，投入运行后，线路 电阻年浪费电能较多，即年运行费用较高。那么，适当的增大截面是 否能改善这种情况呢？加大几级截面才最为经济合理呢？第二步：多种方案比较。首先，对P1回路适当增加截面的几种方案进行比较：方案 1：按发热条件选截面，即 3*2.5mm2。方案2：按方案1再增大一级截面，即 3*4 mm2。接下来分别计算两种方案的投资与年运行费。

20、 为简化计算， 仅比 较其投资与年运行费的不同部分。 就投资而言， 因截面加大对电缆敷 设，除电缆本身造价外，其它附加费用基本相同，故省去不计。年运 行费用中的维护管理实际上也与电缆粗细无多大关系，可以忽略不 计，折旧费也忽略不计，所以：方案1的初投资F仁电缆单价*电缆长度=3500元/km*0.1/km=350 元。方案2的初投资F2=电缆单价*电缆长度=3800元/km*0.1/km=380 元。方案1的年电能损耗费 D仁年电能消费量*电度单价= Akwh*0.8。式中： A=3*I2JS*R0*L* t *10-3kwhR0-线路单位长度电阻（YJV-0.6/1KV-2.5mm2R0=9

21、.1 /km）;L-线路长度；IJS-线路计算电流；t年最大负荷小时数，这里取3000h （按8小时计算）。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的年运行费Y1即是年电能损耗费37元。按与上面相同的方法可求得方案 2的年运行费（计算略）为 30.7元。显然，方案 2投资高于方案 1，但年运行费却低于方案 1，其偿还年限 N 为：N= ( F2-F1) / (Y1-Y2 ) = (380-350) / (37-30.7) =4.7年可见，偿还年限小于 5年，说明方案 2优于方案 1 ，方案 2的多余投资在3年左右就可通过节省运行

22、费而回收。也就是说，人为增加一级 截面是经济合理的。 那么增大两或三级， 甚至更多，其经济效果如何， 是否更加经济？下面作类似计算比较。现在根据表 5的结果，将方案3与方案 2比较，方案3的投资高于方 案2，但年运行费用少，其偿还年限为：N'=( 409-380) / (30.7-26) =6.17年因近来铜价不稳定， 所以这里采用的是 2004年铜价未涨时的电 缆价格。显然，因偿还年限超过标准偿还年限 5年，故投资高的方案是不 合理的，即投资方案 2优于方案 3。同样，方案 4与方案 3比较，方案 4的偿还年限远远高于方案 3的：N''(=499-409)/( 26-21 )=18年P1回路电缆选择方案比较表5回路号电缆截面初投资(元)年运行费( mm2 )13*2.53503723*438030.73*6409264 3*10 499 21 通过以上分析计算，最终可以确定方案 2（即按发热条件选出截 面之后，再人为加大一级）是该回路选择截面的最佳方案。对其它 P2-P5线路经过上述计算方法均可以得出同样结论，这里不再一一赘 述。因此，我认为在选择电缆截面时， 按发热条件选出后， 再人为加 大一级，