电缆选取与应用36455课件

导线和电缆截面的选择1按允许载流量选择导线和电缆的截面按允许电压损失选择导线和电缆截面按经济电流密度选择导线和电缆截面按机械强度选择导线和电缆截面2电力线路的类型允许载流量允许电压损失经济电流密度机械强度35kV及以上电源进线△△★△无调压设备的6～10kV较长线路△★△6～10kV较短线路★△△低压线路照明线路△★△动力线路★△△电力线路截面的选择和校验项目

△——校验的项目，★——选择的依据3导体的长期允许温度θal对应于导体长期允许温度，导体中所允许通过的长期工作电流，称为该导体的允许载流量Ial导体的允许温度与允许载流量

注意：导体的允许载流量，不仅和导体的截面、散热条件有关，还与周围的环境温度有关。在资料中所查得的导体允许载流量是对应于周围环境温度为θ0=25℃的允许载流量，如果环境温度不等于25℃，允许载流量应乘以温度修正系数Kt。5导体的允许温度与允许载流量

对于电缆，还应当考虑到电缆的敷设方式对散热条件的影响。如果几根电缆并排直接埋于土中，由于电缆互相影响，使散热条件变坏，其允许温度还应乘以并排修正系数Kp。电缆埋于土中，土壤的热阻系数不同于允许电流表中所指出的数值时，应乘以土壤热阻修正系数Ktr。因此电缆的允许电流应按下式计算：6按允许载流量选择导体截面中性线（N线）截面的选择①一般要求中性线截面应不小于相线截面的一半，即

②对三相系统分出的单相线路或两相线路，中性线电流与相线电流相等。因此，S0与S相等。

③对三次谐波电流突出的线路，中性线电流可能会超过相线电流，因此中性线截面应不小于相线截面。三相相线截面的选择中性线和保护线截面的选择7按允许电压损失选择导线和电缆截面

线路电压损失的计算

接有一个集中负载时线路的电压损失计算注意：上式中UN的单位是kV，△U的单位是V，功率单位为kW和kvar9接有多个集中负载时线路的电压损失计算

分段计算线路上总的电压损失为

012r1+jx1r2+jx2p1p2p2p2+jq2p1+jq1图5.3.2接有分散负载线路的电压损失10接有多个集中负载时线路的电压损失计算由此类推，若干线上有n个负载（n段），则总的电压损失为：11按允许电压损失选择导线和电缆截面

（1）先取导线或电缆的电抗平均值，求出无功负荷在电抗上引起的电压损失：（2）根据 出此时的。——有功负荷在电阻上引起的电压损失，——线路的允许电压损失。13（3）由，将（式中为导线的电导率）代入，可计算出导线或电缆的截面为：

并根据此值选出相应的标准截面。（4）根据所选的标准截面及敷设方式，查出r0和x0，计算线路实际的电压损失，与允许电压损失比较。如不大于允许电压损失则满足要求，否则加大导线或电缆截面，重新校验，直到所选截面满足允许电压损失的要求为止。

14按经济电流密度选择导线和电缆截面

经济电流密度Jec与年最大负荷利用小时数有关，年最大负荷利用小时数越大，负荷越平稳，损耗越大，经济截面因而也就越大，经济电流密度就会变小。152.2电缆绝缘材料的种类2.2.1油浸纸绝缘是用绝缘油对经过干燥的纸进行真空浸渍而成。油浸纸绝缘的绝缘性能主要决定于纸和浸渍剂(绝缘油)的性能以及生产制造工艺。2.2.2橡塑材料绝缘a.热塑性材料。以聚氯乙烯或醋酸乙烯酯共聚物为基材用于额定电压U0/U≤1.8/3kV电缆的绝缘材料(简称PVC/A)；以上述材料为基材用于额定电压U0/U＞1.8/3kV电缆的绝缘材料(简称PVC/B)；以热塑性聚乙烯为基材的绝缘材料(简称PE)。b.弹性材料或热固性材料。以乙丙橡胶或其它类似化合物(EPM或EPDM)为基材的绝缘材料(简称EPR)；以交联聚乙烯为基材的绝缘材料(简称XLPE)。173使用条件为了确定所选用电缆是否适用，需要以下使用条件方面的资料，并应参阅讨论其中大部分使用条件的有关IEC标准。3.1运行条件1、系统额定电压。2、三相系统的最高电压。3、雷电过电压。4、系统频率5、系统的接地方式以及当中性点非有效接地系统（包括中性点不接地和经消弧线圈接地）单相接地故障时的最长允许持续时间和每年总的故障时间）。6、如选用电缆终端时应给出环境条件：——电缆终端安装地点海拔超过1000m时的海拔高度。——户内或户外安装——预计是否有严重的大气污染——电缆与变压器、断路器、电动机等设备连接时所采用的绝缘和设计的安全净距。例如应规定安全净距离和周围的绝缘。187、最大额定电流7.1、持续运行最大额定电流7.2、周期运行最大额定电压7.3、事故紧急运行或过负荷运行时最大额定电流。注：确定导体规格时，为考虑周围负荷则必须要有负荷曲线。8、相间或相对地短路时预期流过的对称和不对称的短路电流。9、短路电流最大持续时间。10、电流线路压降。193.2.2地下敷设a.安装条件的详细情况（如直埋、排管敷设等），用以确定金属套的组成、铠装型式（如需要时）和外护套的型式，如防腐、阻燃、防鼠、防白蚁、防潮等；b.埋设深度；c.沿电缆线路上的土壤种类(即沙土、粘土、填土)对其热阻系数，且需说明上述资料是实测值还是假设值；d.在埋设深度上土壤的最高、最低和平均温度；e.附近带负荷的其他电缆或其他热源的详细情况；f.电缆沟槽、排管或管线的长度，若有工井则包括工井之间的距离；g.排管或管道的数量、内径和构成材料；h.排管或管道之间的距离。

213.2.3空气中敷设a.最高、最低和平均环境空气温度；b.敷设方式(即直接敷设在墙上、支架上等；单根或成组电缆；隧道、排管的尺寸等)；c.对敷设于户内、隧道或排管中的电缆的通风情况；d.阳光是否直接照射在电缆上；e.特殊条件，如火灾危险以及防火措施。

224电缆绝缘水平选择4.1电力系统种类A类：接地故障能尽可能地被清除，但在任何情况下不超过1min的电力系统。B类：该类仅指在单相接地故障情况下能短时运行的系统。一般情况下，带故障运行时间不超过1小时。但是，如果有关电缆产品标准有规定时，则允许运行更长时间。注：应该认识到接地故障不能被自动和迅速切除的电力系统中，在接地故障中，在电缆绝缘上过高的电场强度使电缆寿命有一定程度的缩短。如果预期电力系统经常会出现持久的接电故障，也许将该系统归为下述的C类是经济的。C类：该类包括不属于A类和B类的所有系统。为了使本标准的推荐能应用于各种型式电缆，还应参照有关电缆产品标准，如GB11017、GB12706和GB12976。23电缆绝缘水平一、交流系统中电力电缆导体的相间额定电压，不得低于使用回路的工作线电压。二、交流系统中电力电缆导体与绝缘屏蔽或金属层之间额定电压的选择，应符合下列规定：1、中性点直接接地或经低电阻接地的系统，接地保护动作不超过1min切除故障时，不应低于100%的使用回路工作相电压。2、除上述供电系统外，其他系统不宜低于133%的使用回路工作相电压；在单相接地故障可能持续8h以上，或发电机回路等安全性要求较高的情况，宜采用173%的使用回路工作相电压。三、交流系统中电缆的耐压水平，应满足系统绝缘配合要求。25四、直流输电电缆绝缘水平，应具有能承受极性反向、直流与冲击叠加等的耐压考核；使用的交联聚乙烯电缆应具有抑制空间电荷积聚及其形成局部高场强等适应直流电场运行的特性。五、控制电缆额定电压的选择，不应低于该回路工作电压，并应符合下列规定：1、沿高压电缆并行敷设的控制电缆（导引电缆），应选用相适合的额定电压。2、220kV及以上高压配电装置敷设的控制电缆，应选用450/750V。3、除上述情况外，控制电缆宜选用450/750V；外部电气干扰影响很小时，可选用较低的额定电压。26电缆绝缘类型一、电缆绝缘类型的选择，应符合下列规定：1、在使用电压、工作电流及其特征和环境条件下，电缆绝缘特性不应小于常规预期使用寿命。2、应根据运行可靠性、施工和维护的简便性以及允许最高工作温度与造价的综合经济性等因素选择。3、应符合防火场所的要求，并应利于安全。4、明确需要与环境保护协调时，应选用符合环保的电缆绝缘类型。27三、移动式电气设备等经常弯移或有较高柔软性要求的回路，应使用橡皮绝缘等电缆。四、放射线作用场所，应按绝缘类型的要求，选用交联聚乙烯或乙丙橡皮绝缘等耐射线辐照强度的电缆。五、60℃以上高温场所，应按经受高温及其持续时间和绝缘类型要求，选用耐热聚氯乙烯、交联聚乙烯或乙丙橡皮绝缘等耐热型电缆；100℃以上高温环境，宜选用矿物绝缘电缆。高温场所不宜选用普通聚氯乙烯绝缘电缆。六、零下15℃以下的低温环境，应按低温条件和绝缘类型要求，选用交联聚乙烯、聚乙烯绝缘、耐寒橡皮绝缘电缆。低温环境不宜用聚氯乙烯绝缘电缆。29七、在人员密集的公共设施，以及有低毒阻燃性防火要求的场所，可选用交联聚乙烯或乙丙橡皮等不含卤素的绝缘电缆。防火有低毒性要求时，不宜选用聚氯乙烯电缆。八、除按本节第五～第七条明确要求的情况外，6kV以下回路，可选用聚氯乙烯绝缘电缆。九、对6kV重要性回路或6kV以上的交联聚乙烯电缆，应选用内、外半导电与绝缘层三层共挤工艺特征的型式。30电缆的雷电冲击耐受电压kV额定电压U0/U1.8/33.6/66/108.7/10，8.7/1512/2018/2021/35雷电冲击耐受电压Up140607595125170200额定电压U0/U26/3550/6664/110127/220190/330290/500雷电冲击耐受Up1

250450

550

1050

1175155031表3电缆操作冲击耐受电压值

kV4.5Up2的选择对于330kV和550kV超高压电缆应考虑操作冲击绝缘水平，Up2应与同电压级设备的操作冲击耐受电压相适应。表3列出电缆操作冲击耐受电压，供选择使用。U0/U190/330290/500Up2

950

1175324.6外护套绝缘水平选择对于采用金属护套一端互联接地或三相金属护套交联接地的高压单芯电缆，当电缆线路所在系统发生短路故障或遭受雷电冲击和操作冲击电压作用时，在金属套的不接地端或交叉互联处会出现过电压，可能会使护套绝缘发生击穿。为此需在装设过电压限制器，此时作用在外护套上的电压主要取决于过电压限制器的残压。外护套的雷电冲击耐受电压按下表选择，必要时可参照附录进行验算。33表4电缆外护套雷电冲击耐受电压值

kV电缆主绝缘雷电冲击耐受电压雷电冲击耐受电压电缆主绝缘雷电冲击耐受电压雷电冲击耐受电压380—75037.51175—142562.5105047.5

1550

72.5

345电缆绝缘种类、导体截面和结构的选择5.1绝缘种类选择5.1.1油纸绝缘电缆具有优良的电气性能，使用历史悠久，一般场合下仍可选用。如电缆线路落差较大时，可选用不滴流电缆5.1.2聚乙烯绝缘电缆(PVC)的工作温度低，特别是允许短路温度低，因此载流量小，不经济，稍有过载或短路则绝缘易变形。故对1kV以上的电压等级不应选用聚氯乙烯绝缘电缆。355.1.3交联聚乙烯电缆(XLPE)具有优良的电气性能和机械性能施工方便，是目前最主要的电缆品种，可推荐优先选用。对绝缘较厚的电力电缆，不宜选用辐照交联而应选用化学交联生产的交联电缆。为了尽可能减小绝缘偏心的程度，对110KV及以上电压等级，一般宜选用在立塔生产线或长承模生产线上生产的交联电缆。5.1.4乙丙橡胶绝缘电缆(EPR)的柔软性好，耐水，不会产生水树枝，耐γ射线阻燃性好，低烟无卤。但其价格昂贵，故在水底敷设和核电站中使用时可考虑选用。5.1.5充油电缆的制造和运行经验丰富，电气性能优良，可靠性也高，但需要供油系统，有时需要塞止接头。对于220KV及以上电压等级，经与交联电缆作技术经济比较后认为合适时仍可选用充油电缆。365.2导体截面选择导线截面应从有关的电缆产品标准中列出的标称截面中选取。如果所选的某种型式的电缆没有产品标准，则导体截面应从GB/T3956中第2种导体的标称截面中选取。在选择导体截面时应考虑下列因素：a）在规定的连续负荷、周期负荷、事故紧急负荷以及短路电流情况下电缆导体的最高温度。注：在IEC60287《电缆持续截流量（负荷因数100%）的计算》中提供了持续载流量的详细计算方法。b)在电缆敷设安装和运行过程中受到的机械负荷c)绝缘中的电场强度。采用小截面电缆时由于导体直径小导致绝缘中产生不允许的高电场强度。37

5.3金属屏蔽层截面的选择5.3.1对于无金属套的挤包绝缘的金属屏蔽层，当导体截面为240mm2及以下时可选用铜带屏蔽，但当导体截面大于2400mm2时宜选用铜丝屏蔽。金属屏蔽的截面应满足在单相接地故障或不同地点两相同时发生故障时短路容量的要求。5.3.2对于有径向防水要求的电缆应采用铅套，皱纹铝套或皱纹不锈钢作为径向防水层。其截面应满足单相或三相短路故障时短路容量的要求。如所选电缆的金属套不能满足要求时，应要求制造厂采取增加金属套厚度或在金属套增加疏绕铜丝的措施。5.4交联电缆径向防水层的选择对于35kV及以下交联聚乙烯电缆一般不要求有径向防水层。但110kV及以上的交联电缆应具有径向防水层。敷设在干燥场合时可选用综合防水层作为径向防水层；敷设在潮湿场合、地下或水底时应选用金属套径向防水层。38

5.5外护套材料的选择在一般情况下可按正常运行时导体最高工作温度选择外护套材料，当导体最高工作温度为80℃时可选用PVC-SI（ST1）型聚氯乙烯外护套。导体最高工作温度为90℃，应选用PVC-S2（ST2）聚氯乙烯或PE-S7（ST7）聚乙烯外护套。在特殊环境下如有需要可选用对人体和环境无害的防白蚁、鼠啮和真菌侵蚀的特种外护套。电缆敷设在有火灾危险场所时应选用防火阻燃外护套。395.6电缆的使用环境为了正确选择电缆的金属套和外护套，除上述6.4和6.5外，还要考虑电缆的使用环境。电缆的使用环境主要由金属套和外护套的性能决定，因此一般应符合GB2952.2—1989中表1的规定。405.6.1铅套和铝套电缆除适用于一般场所外，特别适用于下列场合：—铅套电缆。腐蚀较严重但无硝酸、醋酸、有机质（如泥煤）及强碱性腐蚀质，且受机械力（拉力、压力、振动等）不大的场所。—铝套电缆。腐蚀不严重和要求承受一定机械力的场合（如直接与变压器连接、敷设在桥梁上、桥墩附近和竖井中等）—不锈钢套电缆。腐蚀较严重或要求承受机械力的能量比铝套更强的场所。外护套适用的场所如下：—02型（PVC—s1和PVC—s2型聚氯乙烯）外护套主要适用于有一般防火要求和对外护套有一定绝缘要求的电缆线路。—03型（PE—S7）外护套主要使用于外护套绝缘要求较高直埋敷设的电缆线路。416电缆终端的选择电缆终端的设计取决于所要求的工频和冲击耐受电压值（可能与电缆所要求的值不同）、大气环境程度和电缆终端所处位置的海拔高度。6.1终端额定电压选择终端的额定电压等级及其绝缘水平，应不低于所连接电缆的额定电压等级及其绝缘水平。6.2户外终端的外绝缘选择户外终端的外绝缘应满足所设置环境条件(如污秽、海拔高度等)的要求，并有一个合适的泄漏比距。6.3终端的结构型式选择终端的结构型式，与电缆所连接的电气设备的特点必须相适应，与充油电缆连接的SF6组合电器(简称GIS)终端应具有符合要求的接口装置。6.4对电缆终端的机械强度的要求电缆终端的机械强度，应满足使用环境的风力和地震等级的要求，并考虑引线的载荷。426.5海拔高度的要求高海拔处的空气密度比海平面处的低，因此降低了空气的介电强度，从而适合于海平面处的空气净距在较高海拔处有可能会不够。电缆终端的击穿强度和内绝缘与油界面间的闪络放电值则不受海拔高度的影响。在标准大气条件下能符合击穿耐受电压试验要求的终端均可在不高于1000m的任何海拔高度使用。为了确保在更高海拔处符合使用要求，应适当增加在正常条件下规定的空气净距。437高压单芯电缆护层保护器选择7.1保护器选择的原则7.1.1保护器通过最大冲击电流时的残压乘以1.4后，应低于电缆护层绝缘的冲击耐压值。7.1.2保护器在最大工频电压作用下，能承受5s而不损坏。7.1.3保护器应能通过最大冲击电流累计20次而不损坏。7.2保护器通流容量的确定7.2.1在雷电冲击电压作用下，电缆金属护套一端接地另一端接保护器时，该保护器的通流容量可参照表6确定。44保护器标准冲击电流波的通流容量系统额定电压UkV8/20μs

20/40μs

保护器在电缆首端保护器在电缆末端保护器在电缆首端保护器在电缆末端1105.10.283.00.122010.00.446.00.333015.01.258.01.0500

20.0

3.10

12.0

1.8

457.2.2在操作过电压作用下，流经保护器的电流有两个阶段，即换算到8/20μs波形的和持续2~3ms的方波电流Ic。保护器应具有释放内过电压能量的通流能力。7.2.3比较雷电冲击电压和操作冲击电压作用下，保护器的通流容量和，取最大者作为设计值。7.3保护器阀片数的确定7.3.1保护器阀片片数由护层所承受的工频过电压确定。保护器阀片片数为：式中m——保护器阀片片数；——护层工频过电压值，kV；

U′—一片阀片所能承受的工频电压值(由保护器生产厂家提供)，kV。467.3.2应优先采用氧化锌阀片的保护器。7.4电缆金属护套与保护器连接的要求7.4.1连接导线应尽量短，宜采用同轴电缆。7.4.2连接导线截面应满足热稳定要求。7.4.3连接导线的绝缘水平与电缆护层绝缘水平相同。7.4.4保护器应配有动作记录器。4710kV及以下常用电力电缆允许100%载流量1～3kV油纸、聚氯乙烯绝缘电缆空气中敷设时允许载流量（A）注：1、适用于铝芯电缆；铜芯电缆的允许持续载流量值可乘以1.29。2、单芯只适用于直流。481～3kV油纸、交联聚氯乙烯绝缘电缆直埋敷设时允许载流量（A)注：1、适用于铝芯电缆数值；铜芯电缆的允许持续载流量值可乘以1.29。2、单芯只适用于直流。49

1～3kV交联聚乙烯绝缘电缆空气中敷设时允许载流量(A)注：水平形排列电缆相互间中心距为电缆外径的2倍。501～3kV交联聚乙烯绝缘电缆直埋敷设时允许载流量（A）注：水平形排列电缆相互间中心距为电缆外径的2倍。516kV常用电缆允许持续载流量6kV三芯电力电缆空气中敷设时允许载流量（A）注：1、适用于铝芯电缆，铜芯电缆的允许持续载流量值可乘以1.29。2、电缆导体芯工作温度大于70℃时，允许持续载流量的确定还应遵守第三章第七节第四条的规定。526kV三芯电力电缆直埋中敷设时允许载流量（A）注：表中系铝芯电缆数值；铜芯电缆的允许持续载流量值可乘以1.29。5310kV三芯电力电缆允许载流量（A）注：1、适用于铝芯电缆数值；铜芯电缆的允许持续载流量值可乘以1.29。②缆芯工作温度大于70℃时，允许载流量的确定还应遵守第三章第七节第四条的要求。5435kV及以下电缆在不同环境温度时的载流量校正系数式中:Qm——缆芯最高工作温度（℃）；

Q1

——对应于额定载流量的基准环境温度（℃）；Q2——实际环境温度（℃）。注：除上表以外的其他环境温度下载流量的校正系数Ｋ可按下式计算：55不同土壤热阻系数时电缆载流量的校正系数