供配电技术第五章导线及电缆截面选择

1、供配电技术第五章导线及电供配电技术第五章导线及电缆截面选择缆截面选择为了保证供配电系统安全、可靠、优质、经济地运行，选择导线和电缆为了保证供配电系统安全、可靠、优质、经济地运行，选择导线和电缆截面时必须满足下列条件：截面时必须满足下列条件：4机械强度。导线（包括裸线和绝缘导线）截面不应小于其最小允许机械强度。导线（包括裸线和绝缘导线）截面不应小于其最小允许截面。截面。5短路时的动、热稳定度校验短路时的动、热稳定度校验 。和一般电气设备一样，导线也必须具。和一般电气设备一样，导线也必须具有足够的动稳定度和热稳定度，以保证在短路故障时不会损坏。有足够的动稳定度和热稳定度，以保证在短路故障时不会损坏

2、。6与保护装置的配合。导线和安装在其线路上的保护装置（如熔断器、与保护装置的配合。导线和安装在其线路上的保护装置（如熔断器、低压断路器等）必须互相配合，才能有效地避免短路电流对线路造成的危害。低压断路器等）必须互相配合，才能有效地避免短路电流对线路造成的危害。第五章第五章 导线和电缆截面的选择导线和电缆截面的选择为了保证供配电系统安全、可靠、优质、经济地运行，选择导线和电缆为了保证供配电系统安全、可靠、优质、经济地运行，选择导线和电缆截面时必须满足下列条件：截面时必须满足下列条件： 对于电缆，不必校验其机械强度和短路动稳定度，但需校验短路热稳对于电缆，不必校验其机械强度和短路动稳定度，但需校验

3、短路热稳定度。定度。 在工程设计中，根据经验，一般对在工程设计中，根据经验，一般对610KV及以下的高压配电线路及以下的高压配电线路和低压动力线路，先按发热条件选择导线截面，再校验其电压损耗和机械强和低压动力线路，先按发热条件选择导线截面，再校验其电压损耗和机械强度；对度；对35KV及以上的高压输电线路和及以上的高压输电线路和610KV长距离、大电流线路，则先长距离、大电流线路，则先按经济电流密度选择导线截面，再校验其发热条件、电压损耗和机械强度；按经济电流密度选择导线截面，再校验其发热条件、电压损耗和机械强度；对低压照明线路，先按电压损耗选择导线截面，再校验发热条件和机械强度。对低压照明线路

4、，先按电压损耗选择导线截面，再校验发热条件和机械强度。通常按以上顺序进行截面的选择，比较容易满足要求，较少返工，从而减少通常按以上顺序进行截面的选择，比较容易满足要求，较少返工，从而减少计算的工作量。计算的工作量。第五章第五章 导线和电缆截面的选择导线和电缆截面的选择一、按允许载流量选择导线和电缆的截面一、按允许载流量选择导线和电缆的截面第五章第五章 导线和电缆截面的选择导线和电缆截面的选择 1三相系统相线截面的选择三相系统相线截面的选择电流通过导线（包括电缆、母线等）时，由于线路的电阻而会使其发热。当发电流通过导线（包括电缆、母线等）时，由于线路的电阻而会使其发热。当发热超过其允许温度时会使

5、导线接头热超过其允许温度时会使导线接头 处的氧化加剧，增大接触电阻而导致进处的氧化加剧，增大接触电阻而导致进一步的氧化，如此恶性循环会发展到触头烧坏而引起断线。而且绝缘导线和电一步的氧化，如此恶性循环会发展到触头烧坏而引起断线。而且绝缘导线和电缆的温度过高时，可使绝缘加速老化甚至损坏，或引起火灾。因此，导线的正缆的温度过高时，可使绝缘加速老化甚至损坏，或引起火灾。因此，导线的正常发热温度不得超过规程规定的各类线路在额定负荷时的最高允许温度。常发热温度不得超过规程规定的各类线路在额定负荷时的最高允许温度。F当在实际工程设计中，通常用导线和电缆的允许载流量当在实际工程设计中，通常用导线和电缆的允许

6、载流量 不小于通过相线的计不小于通过相线的计算电流算电流 来校验其发热条件，即来校验其发热条件，即30IIalK一、按允许载流量选择导线和电缆的截面一、按允许载流量选择导线和电缆的截面第五章第五章 导线和电缆截面的选择导线和电缆截面的选择导线的允许载流量：是指在规定的环境温度条件下，导线或电缆能够连续承导线的允许载流量：是指在规定的环境温度条件下，导线或电缆能够连续承受而不致使其稳定温度超过允许值的最大电流。如果导线敷设地点的实际环受而不致使其稳定温度超过允许值的最大电流。如果导线敷设地点的实际环境温度与导线允许载流量所规定的环境温度不同时，则导线的允许载流量须境温度与导线允许载流量所规定的环

7、境温度不同时，则导线的允许载流量须乘以温度校正系数乘以温度校正系数K,其计算公式为：其计算公式为：式中，式中，为导线额定负荷时的最高允许温度；为导线允许载流量所规定的环境为导线额定负荷时的最高允许温度；为导线允许载流量所规定的环境温度；为导线敷设地点的实际环境温度。温度；为导线敷设地点的实际环境温度。这里所说的这里所说的“环境温度环境温度”，是按发热条件选择导线和电缆所采用的特定温度。，是按发热条件选择导线和电缆所采用的特定温度。在室外，环境温度一般取当地最热月平均最高气温。在室内，则取当地最热在室外，环境温度一般取当地最热月平均最高气温。在室内，则取当地最热月平均最高气温加月平均最高气温加5

8、。对土中直埋的电缆，取当地最热月地下。对土中直埋的电缆，取当地最热月地下1m的土壤的土壤平均温度，亦可近似地采用当地最热月平均气温。平均温度，亦可近似地采用当地最热月平均气温。按发热条件选择导线所用的计算电流按发热条件选择导线所用的计算电流I30时，对降压变压器高压侧的导线，应时，对降压变压器高压侧的导线，应取为变压器额定一次电流取为变压器额定一次电流I1NT。对电容器的引入线，由于电容器放电时有较大。对电容器的引入线，由于电容器放电时有较大的涌流，因此的涌流，因此I30应取为电容器额定电流应取为电容器额定电流I.的倍。的倍。一、按允许载流量选择导线和电缆的截面一、按允许载流量选择导线和电缆的

9、截面第五章第五章 导线和电缆截面的选择导线和电缆截面的选择2. 中性线和保护线截面的选择中性线和保护线截面的选择（1）中性线（）中性线（N线）截面的选择线）截面的选择三相四线制系统中的中性线，要通过系统的三相不平衡电流和零序电流，三相四线制系统中的中性线，要通过系统的三相不平衡电流和零序电流，因此中性线的允许载流量应不小于三相系统的最大不平衡电流，同时应考因此中性线的允许载流量应不小于三相系统的最大不平衡电流，同时应考虑谐波电流的影响。虑谐波电流的影响。一般三相线路的中性线截面一般三相线路的中性线截面A，应不小于相线截面，应不小于相线截面A的的50%，即，即AA500.由三相线路引出的两相三线

10、线路和单相线路，由于其中性线电流与相由三相线路引出的两相三线线路和单相线路，由于其中性线电流与相线电流相等，因为它们的中性线截面线电流相等，因为它们的中性线截面A应与相线截面应与相线截面A相同，即相同，即AA 0对于三次谐波电流较大的三相四线制线路及三相负荷很不平衡的线路，对于三次谐波电流较大的三相四线制线路及三相负荷很不平衡的线路，使得中性线上通过的电流可能接近甚至超过相电流。因此在这种情况下，中使得中性线上通过的电流可能接近甚至超过相电流。因此在这种情况下，中性线截面性线截面A宜等于或大于相线截面宜等于或大于相线截面A ，即：，即：AA 0一、按允许载流量选择导线和电缆的截面一、按允许载流

11、量选择导线和电缆的截面第五章第五章 导线和电缆截面的选择导线和电缆截面的选择（2）保护线（）保护线（PE线）截面的选择线）截面的选择PE线要考虑三相系统发生单相短路故障时单相短路电流通过时的短路热稳定度。线要考虑三相系统发生单相短路故障时单相短路电流通过时的短路热稳定度。根据短路热稳定度的要求，保护线（根据短路热稳定度的要求，保护线（PE线）的截面线）的截面A，按，按GB500541995低压配电设计规范低压配电设计规范规定：规定：1）当）当A16mm2时时 A A 2）当）当16mm2 A 35 mm2 时时 A16mm23）当）当A 35mm2时时 A0.5 A（3）保护中性线（）保护中性

12、线（PEN线）截面的选择线）截面的选择保护中性线兼有保护线和中性线的双重功能，因此其截面选择应同时满足上保护中性线兼有保护线和中性线的双重功能，因此其截面选择应同时满足上述保护线和中性线的要求，并取其中的最大值。述保护线和中性线的要求，并取其中的最大值。一、按允许载流量选择导线和电缆的截面一、按允许载流量选择导线和电缆的截面第五章第五章 导线和电缆截面的选择导线和电缆截面的选择例例5-1有一条采用有一条采用BLX-500型铝芯橡皮线明敷的型铝芯橡皮线明敷的220/380V的的TN-S线路，计线路，计算电流为算电流为50A，当地最热月平均最高气温为，当地最热月平均最高气温为30。试按发热条件选择

13、此。试按发热条件选择此线路的导线截面。线路的导线截面。解：此解：此TNS线路为含有线路为含有N线和线和PE线的三相四线制线路，因此不仅要选择线的三相四线制线路，因此不仅要选择相线，还要选择中心线和保护线。相线，还要选择中心线和保护线。 （1）相线截面的选择）相线截面的选择查附录表查附录表16得环境温度为得环境温度为30时明敷的时明敷的BLX-500型截面为型截面为10 mm2的铝芯橡皮的铝芯橡皮绝缘导线的绝缘导线的Ial60AI3050A，满足发热条件。因此相线截面选，满足发热条件。因此相线截面选A10mm2。（2）N线的选择线的选择按按A0，选择，选择A06mm2。(3) PE线的选择线的选

14、择由于由于A 16 mm2，故选，故选APE A 10 mm2 。所选导线的型号规格表示为：所选导线的型号规格表示为：BLX-500-(31016PE10)。一、按允许载流量选择导线和电缆的截面一、按允许载流量选择导线和电缆的截面第五章第五章 导线和电缆截面的选择导线和电缆截面的选择例例5-2上例所示上例所示TN-S线路，如采用线路，如采用BLV-500型铝芯绝缘线穿硬塑料管埋地敷型铝芯绝缘线穿硬塑料管埋地敷设，当地最热月平均最高气温为设，当地最热月平均最高气温为25。试按发热条件选择此线路的导线截。试按发热条件选择此线路的导线截面及穿线管内径。面及穿线管内径。解：查附录表解：查附录表16得得

15、25时时5根单芯线穿硬塑料管的根单芯线穿硬塑料管的BLV-500型截面为型截面为25mm2的的导线的允许载流量导线的允许载流量 57A 50A。因此按发热条件，相线截面可选为因此按发热条件，相线截面可选为25mm2。N线截面按线截面按A 00.5A 选择，选为选择，选为16mm2。PE线截面按规定，选为线截面按规定，选为16mm2。穿线的硬塑管内径查表穿线的硬塑管内径查表10，选为，选为40 mm2。选择结果表示为：选择结果表示为：BLV-500-（325116PE16）-PC50，其中，其中PC为硬塑为硬塑管代号。管代号。 二、按经济电流密度选择导线和电缆的截面二、按经济电流密度选择导线和电

16、缆的截面第五章第五章 导线和电缆截面的选择导线和电缆截面的选择 导线（包括电缆）的截面越大，电能损耗就越小，但是线路导线（包括电缆）的截面越大，电能损耗就越小，但是线路投资，维修管理费用和有色金属消耗量却要增加。因此从经济方投资，维修管理费用和有色金属消耗量却要增加。因此从经济方面考虑，导线应选择一个比较合理的截面，既使电能损耗小，又面考虑，导线应选择一个比较合理的截面，既使电能损耗小，又不致过分增加线路投资、维修管理费和和有色金属消耗量。不致过分增加线路投资、维修管理费和和有色金属消耗量。年运行费用：年运行费用：包括线路年电能损耗费用、年折旧维护费和年管理费用（可忽略）。包括线路年电能损耗费

17、用、年折旧维护费和年管理费用（可忽略）。线路的年费用线路的年费用C和导线截面和导线截面A的关系曲线的关系曲线二、按经济电流密度选择导线和电缆的截面二、按经济电流密度选择导线和电缆的截面第五章第五章 导线和电缆截面的选择导线和电缆截面的选择曲线曲线1表示线路的年折旧费（线路投资除以折旧年限之值）和线路的年维修管表示线路的年折旧费（线路投资除以折旧年限之值）和线路的年维修管理费之和与导线截面的关系曲线；理费之和与导线截面的关系曲线；曲线曲线2表示线路的年电能损耗费与导线截面的关系曲线；表示线路的年电能损耗费与导线截面的关系曲线；曲线曲线3为曲线为曲线1与曲线与曲线2的叠加，表示线路的年运行费用（包

18、括线路的年折旧费、的叠加，表示线路的年运行费用（包括线路的年折旧费、维修费、管理费和电能损耗费）与导线截面的关系曲线。维修费、管理费和电能损耗费）与导线截面的关系曲线。线路的年费用线路的年费用C和导线截面和导线截面A的关系曲线的关系曲线二、按经济电流密度选择导线和电缆的截面二、按经济电流密度选择导线和电缆的截面第五章第五章 导线和电缆截面的选择导线和电缆截面的选择由曲线由曲线3可知，与年运行费最小值可知，与年运行费最小值Ca（a点）相对应的导线截面点）相对应的导线截面A不一定是最经济合理的不一定是最经济合理的导经截面，因为导经截面，因为a点附近，曲线点附近，曲线3比较平坦，如果将导线截面再选小

19、一些，例如选为比较平坦，如果将导线截面再选小一些，例如选为A（b点），年运行费用点），年运行费用Cb增加不多，但导线截面即有色金属消耗量却显著地减少。因此增加不多，但导线截面即有色金属消耗量却显著地减少。因此从全面的经济效益来考虑，导线截面选为从全面的经济效益来考虑，导线截面选为A b比选比选A a更为经济合理。这种从全面的经济更为经济合理。这种从全面的经济效益考虑，使线路的年运行费用接近最小同时又适当考虑有色金属节约的导线截面，效益考虑，使线路的年运行费用接近最小同时又适当考虑有色金属节约的导线截面，称为经济截面，用符号称为经济截面，用符号A e c表示。表示。 线路的年费用线路的年费用C和

20、导线截面和导线截面A的关系曲线的关系曲线二、按经济电流密度选择导线和电缆的截面二、按经济电流密度选择导线和电缆的截面第五章第五章 导线和电缆截面的选择导线和电缆截面的选择各国根据其具体国情特别是有色金属资源的情况规定了各自的导线和电各国根据其具体国情特别是有色金属资源的情况规定了各自的导线和电缆的经济电流密度。所谓经济电流密度是指与经济截面对应的导线电流缆的经济电流密度。所谓经济电流密度是指与经济截面对应的导线电流密度。我国现行的经济电流密度规定如下表所示。密度。我国现行的经济电流密度规定如下表所示。二、按经济电流密度选择导线和电缆的截面二、按经济电流密度选择导线和电缆的截面第五章第五章 导线

21、和电缆截面的选择导线和电缆截面的选择按经济电流密度按经济电流密度j e c计算经济截面计算经济截面A e c的公式为：的公式为： A e c= I30 / j e c 式中，式中， I30为线路的计算电流。为线路的计算电流。按上式计算出按上式计算出A e c后，应选最接近的标准截面（可取较小的标准截面），然后后，应选最接近的标准截面（可取较小的标准截面），然后检验其它条件。检验其它条件。例例5-3 有一条用有一条用LJ型铝绞线架设的型铝绞线架设的5km长的长的10KV架空线路，计算负荷为架空线路，计算负荷为1380kW，cos =0.7,T 4800h，试选择其经济截面，并校验其发热条件和机，

22、试选择其经济截面，并校验其发热条件和机械强度。械强度。二、按经济电流密度选择导线和电缆的截面二、按经济电流密度选择导线和电缆的截面第五章第五章 导线和电缆截面的选择导线和电缆截面的选择例例5-3 有一条用有一条用LJ型铝绞线架设的型铝绞线架设的5km长的长的10KV架空线路，计算负荷为架空线路，计算负荷为1380kW，cos =0.7,T 4800h，试选择其经济截面，并校验其发热条件和机，试选择其经济截面，并校验其发热条件和机械强度。械强度。解：解：(1) 选择经济截面选择经济截面 P30/（ UN cos ） 1380kW/( 10kV0.7)114A查表得查表得j e c1.15A/mm

23、2，因此，因此A e c114A/（1.15A/ mm2）99 mm2因此初选的标准截面为因此初选的标准截面为95 mm2，即，即LJ-95型铝绞线。型铝绞线。二、按经济电流密度选择导线和电缆的截面二、按经济电流密度选择导线和电缆的截面第五章第五章 导线和电缆截面的选择导线和电缆截面的选择(2) 校验发热条件校验发热条件 查附录得查附录得LJ-95的允许载流量（室外的允许载流量（室外25时）时） 325A 114A，因此满足发热条件。因此满足发热条件。(3) 校验机械强度校验机械强度 查表得查表得10KV架空铝绞线的最小截面架空铝绞线的最小截面A min35mm2A95mm2，因此所选，因此所

24、选LJ-95型铝绞线也满足机械强度要求。型铝绞线也满足机械强度要求。三、按电压损耗选择导线和电缆的截面三、按电压损耗选择导线和电缆的截面第五章第五章 导线和电缆截面的选择导线和电缆截面的选择 电压损耗，是指线路首端线电压和末端线电压的代数差。为保证供电质电压损耗，是指线路首端线电压和末端线电压的代数差。为保证供电质量，按规定，高压配电线路（量，按规定，高压配电线路（610kV）的允许电压损耗不得超过线路额定）的允许电压损耗不得超过线路额定电压的电压的5；从配电变压器一次侧出口到用电设备受电端的低压输配电线路；从配电变压器一次侧出口到用电设备受电端的低压输配电线路的电压损耗，一般不超过设备额定电

25、压（的电压损耗，一般不超过设备额定电压（220V、380V）的）的5%；对视觉要求；对视觉要求较高的照明线路，则不得超过其额定电压的较高的照明线路，则不得超过其额定电压的2%3%。如果线路的电压损耗。如果线路的电压损耗超过了允许值，则应适当加大导线或电缆的截面，使之满足允许电压损耗的超过了允许值，则应适当加大导线或电缆的截面，使之满足允许电压损耗的要求。要求。三、按电压损耗选择导线和电缆的截面三、按电压损耗选择导线和电缆的截面第五章第五章 导线和电缆截面的选择导线和电缆截面的选择1电压损耗的计算公式介绍电压损耗的计算公式介绍 （1） 集中负荷的三相线路电压损耗的计算公式集中负荷的三相线路电压损

26、耗的计算公式 下面以带两个集中负荷的三相线路下面以带两个集中负荷的三相线路(下图下图)为例，说明集中负荷的三相线路为例，说明集中负荷的三相线路电压损耗的计算方法。电压损耗的计算方法。图中，以图中，以P1、Q1、P2、Q2表示各段线路的有功功率和无功功率，表示各段线路的有功功率和无功功率， p1、q1、p2、q2表示各个负荷的有功功率和无功功率，表示各个负荷的有功功率和无功功率，l1、r1、x1、l2、r2、x2表示各表示各段线路的长度、电阻和电抗；段线路的长度、电阻和电抗；L1、R1、X1、L2、R2、X2 为为 线路首端至各负线路首端至各负荷点的长度、电阻和电抗。荷点的长度、电阻和电抗。 三

27、、按电压损耗选择导线和电缆的截面三、按电压损耗选择导线和电缆的截面第五章第五章 导线和电缆截面的选择导线和电缆截面的选择线路总的电压损耗为：线路总的电压损耗为：U 对于对于“无感无感”线路，即线路的感抗可省略不计或线路负荷的线路，即线路的感抗可省略不计或线路负荷的cos 1，则线路，则线路的电压损耗为的电压损耗为三、按电压损耗选择导线和电缆的截面三、按电压损耗选择导线和电缆的截面第五章第五章 导线和电缆截面的选择导线和电缆截面的选择如果是如果是“均一无感均一无感”的线路，即不仅线路的感抗可省略不计或线路负荷的的线路，即不仅线路的感抗可省略不计或线路负荷的cos 1，而且全线采用同一型号规格的导

28、线，则其电压损耗为：，而且全线采用同一型号规格的导线，则其电压损耗为： = = 线路电压损耗的百分值为：线路电压损耗的百分值为： %= 式中，为导线的电导率；式中，为导线的电导率；A为导线的截面；为导线的截面；L为线路首端至负荷为线路首端至负荷p的长度；的长度； 为线路的所有有功功率矩之和。为线路的所有有功功率矩之和。对于对于“均一无感均一无感”的线路，其电压损耗的百分值为：的线路，其电压损耗的百分值为： = = 式中，式中，C是计算系数，见下表。是计算系数，见下表。三、按电压损耗选择导线和电缆的截面三、按电压损耗选择导线和电缆的截面第五章第五章 导线和电缆截面的选择导线和电缆截面的选择三、按电压损耗选择导线和电缆的截面三、按电压损耗选择导线和电缆的截面第五章第五章 导线和电缆截面的选择导线和电缆截面的选择（2）均匀分布负荷的三相线路电压损耗的计算）均匀分布负荷的三相线路电压损耗的计算如