导体选择电缆及架空线路课件

8导体选择、电缆及架空线路设计

（35kV及以下）8.0.0内容和依据A.高压导体选择：GB50060-2008《3~110kV高压配电装置设计规范》DL/T5222-2005《导体和电器选择设计技术规定》(适用范围：3~500kV；考试重点：3~35kV配电装置导体。)B.低压导体选择：GB50054-1995《低压配电设计规范》（低压配电装置硬母线的短路稳定校验：参照高压导体。三相平衡系统中的谐波电流效应：见GB/T16895.15-2002《建筑物电气装置第5部分：电气设备的选择和安装第523节：载流量》。）

C.电缆线路设计：GB50217-2007《电力工程电缆设计规范》(适用范围：500kV及以下；考试重点：10kV及以下。）D.架空线路设计：GB50061-2010《66kV及以下架空电力线路设计规范》

【注】本章的内容覆盖《配电手册》的第九章电线电缆选择、第十章线路敷设、第五章第四节短路稳定校验。8.1导体选择8.1.13~35kV配电装置导体选择811.1选择导体的技术条件

-1电流（见801.4);

-2电晕(见801.5）；

-3动稳定或机械强度（见801.6）；

-4热稳定（见801.6）；

-5允许电压降（见4章）；

-6经济电流密度（见801.7）。811.2选择导体的环境条件

-1环境温度屋外裸导体——最热月平均最高温度；屋内裸导体——通风设计温度（或最热月平均最高温度加5℃）。3~35kV配电装置导体选择（续）

-2日照*计算日照的附加温升时，日照强度取0.1W/cm2，风速取0.5m/s。*按经济电流密度选择的导体，可不计日照的影响。

-3风速最大风速取离地面10m高、30年一遇的10min平均最大风速。

-4污秽主要影响外绝缘。污秽分级和爬电比距见7章或DL/T5222附录C。

-5海拔影响外绝缘和散热。裸导体载流量在不同海拔及环境温度下的综合校正系数见DL/T5222附录表D11。【注】*屋内配电装置可不校验-2、-3、-4款。*地震烈度见7章。3~35kV配电装置导体选择（续）-4载流量的校正：

*按海拔和环境温度校正，见DL/T5222附录表D11；*对屋外导体，应计及日照影响，见DL/T5222附录D（最高允许温度80℃的载流量已计及）；

*采用多导体结构时，应考虑邻近效应和热屏蔽的影响。811.5电晕校验*110kV及以上的裸导体才校验。非本节重点，仅介绍概念。

*电晕是带电体尖凸表面的高场强使大气分子电离而形成的放电，将增加电网损耗，引发无线电干扰。*要求：在1.1倍最高工作相电压下，晴天夜晚不应出现可见电晕，户外晴天无线电干扰电压不宜大于500μV。*电晕临界电压的计算见DL/T5222式7.17。*110kV导体最小规格（海拔不超过1000m、常用相间距离下）：软导线LGJ-70；管形导体d≥20。3~35kV配电装置导体选择（续）811.6

短路稳定校验-1短路电流的计取，同7章。-2用熔断器保护时，对短路稳定校验的要求有不同提法。

*DL/T5222中规定：“仅用熔断器保护的导体和电器可不验算热稳定；除用有限流作用的熔断器保护者外，导体和电器的动稳定仍应验算。”（熔断器有限流作用时，可不验算动稳定。）*原GB50060-1992的提法：“用高压限流熔断器保护的导体和电器，可根据限流熔断器的特性验算其动稳定和热稳定。”现GB50060-2009已改为与DL/T5222一致。-3短路电流的电磁效应和导体的动稳定校验，见《配电手册》第五章P207~209。硬导体的最大允许应力有不同的数据：DL/T5222的表7.3.3（硬铜为170MPa，铝合金按牌号）；《指导书》的表8-1-2（硬铝/硬铜为70/140MPa）；《配电手册》的P208和P213表5-10（硬铝/硬铜为120/170MPa）。（答题建议：案例题不要引用《指导书》。如题目给出数据时，应直接引用。计算题未给数据时，可引用《配电手册》的公式和数据。）3~35kV配电装置导体选择（续）-4短路电流的热效应和导体的热稳定校验，见《配电手册》第五章P210~212。（DL/T5222也列有计算式7.1.8。）导体的最高允许温度：硬铝及铝镁（锰）合金取200℃；硬铜取300℃。热稳定系数C可查表。811.7按经济电流密度选择导体

*较长导体的截面宜按经济电流密度选择，配电装置的汇流母线除外。

*经济电流密度可参照DL/T5222附录E选取。*导体规格可取计算截面的相邻下一档。811.8常用导体的选型

*20kV及以下回路的硬导体：正常工作电流4000A及以下者宜选用矩形导体；4000~8000A者宜选用槽形导体；8000A以上者宜选用圆管形导体。*110kV及以上配电装置的硬导体，宜用铝合金圆管形导体。*220kV及以下软导线，宜选用钢芯铝绞线。8.1.2低压配电系统导体的选择812.1导体类型的选择

*按敷设方式和环境条件选择。*绝缘导体应符合工作电压的要求。812.2导体截面的选择

*按载流量选择（温度校正系数、不同冷却条件按最差5m。）*按过负载保护选择*按电压损失选择*按机械强度选择*动、热稳定校验*接地故障保护校验（TN系统采用自动切断电源法时）812.3中性线截面选择和谐波电流校正系数812.4保护线截面选择（本节由任老师主讲。）8.2电缆线路设计8.2.1常用电缆的型号和用途（略）8.2.2电缆型式的选择822.1导体材质选择-1控制电缆应选用铜导体-2下列情况的电力电缆应选用铜导体*需保持高可靠性连接的回路，如电机励磁、重要电源、移动设备；

*严酷的工作环境，如振动剧烈、有爆炸危险、对铝有腐蚀；*耐火电缆；*紧靠高温设备；*安全性要求高的公共设施；*工作电流较大，需增多电缆根数时；*产品仅有铜导体时。

-3除上述情况外，电缆材质可选用铜或铝导体。（补充：还有宜选用铝导体的情况，氨气环境、中频线路等。）电缆型式的选择（续）822.2电缆芯数选择-11kV及以下交流系统

*电缆芯数取决于带电（载流）导体系统型式和是否用电缆芯作PE线。采用电缆芯作PE线时，电缆芯数为带电导体数加1。*GB50217的3.2.1和3.2.2条有错误：不采用IEC术语导致概念不清。三相回路也有不引中性线的情况（如电动机回路、IT系统）。“受电设备外露可导电部位的接地与电源系统接地各自独立时”，是指TT系统，还是分开接地的TN系统？但都要有PE线。建筑物内外不同，PE线与N线分合各异。单相回路的PE线与N线不宜合用。-23~35kV三相回路

*工作电流较大或水下敷设时，可选用单芯电缆。*除上述情况外，应选用三芯电缆（统包型、绞合构造型）。

-3110kV三相回路可选用三根单芯电缆。-4宜选用单芯电缆的补充：减少中间接头（特殊较长距离）、减小弯曲半径（桥架内敷设）、矿物绝缘电缆。上述要求对低压电缆也适用（包括工作电流大等）。电缆型式的选择（续）822.4常用电缆绝缘类型的选择（关键词：聚氯乙烯）-1低压电缆宜选用聚氯乙烯或交联聚乙烯型挤塑绝缘。-2中压电缆宜选用交联聚乙烯绝缘。-3移动式设备或有较高柔软性要求时，应选用橡皮绝缘电缆。-4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电缆。-560℃以上高温场所，应分别选用选用耐热聚氯乙烯、交联聚乙烯或乙丙橡皮绝缘电缆；100℃以上高温环境，宜选用矿物绝缘电缆。-6-15℃以下低温环境，应分别选用交联聚乙烯、聚乙烯、耐寒橡皮绝缘电缆。-7人员密集的公共设施、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绝缘等不含卤素的绝缘电缆。-8除上述-5、-6、-7条不宜选用聚氯乙烯绝缘电缆外，6kV以下回路可选用聚氯乙烯绝缘电缆。-9对6kV重要回路或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的型式。电缆型式的选择（续）822.5电缆护层的选择-1护层选择的一般要求

*需要增强抗外力的单芯电缆，应选用非磁性金属铠装层，不得选用未经非磁性有效处理的钢制铠装。*在潮湿、化学腐蚀环境或易受水浸泡的电缆，应有聚乙烯外护层；水中电缆的粗钢丝铠装应有挤塑外护层。*有低毒阻燃性防火要求的场所，可选用聚乙烯或乙丙橡皮等不含卤素的外护层；有低毒性防火要求时，不宜选用聚氯乙烯外护层。*除-15℃以下低温环境或药用化学液体浸泡场所和低毒阻燃性要求的电缆挤塑外护层宜选用聚乙烯外，其他可选用聚氯乙烯外护层。*有水或化学液体浸泡场所的6~35kV重要回路或35kV以上的交联聚乙烯电缆，应具有金属塑料复合阻水层、金属套等径向防水构造。敷设于水中的中、高压交联聚乙烯电缆，应具有纵向阻水构造。-2直埋敷设时电缆护层的选择

*电缆承受较大压力或有机械损伤危险时，应具有加强层或钢带铠装。电缆型式的选择（续）

*在流沙层、回填土等可能出现位移的土壤中，电缆应具有钢丝铠装*白蚁严重危害地区的挤塑电缆，应选用较高硬度的外护层，其材质可采用尼龙、特种聚烯烃共聚物、金属套或钢带铠装。*地下水位较高的地区，应选用聚乙烯外护层。*除上述情况外，可选用不含铠装的外护层。

-3空气中固定敷设时电缆护层的选择

*小截面挤塑绝缘电缆直接在臂式支架上敷设时，宜具有钢带铠装。*在地下客运、商业设施等安全性要求高且鼠害严重的场所，塑料绝缘电缆应具有金属包带或钢带铠装。*高落差受力条件的多芯电缆应具有钢丝铠装；单芯者应符合-1要求。

*敷设在桥架等支撑较密集的电缆，可不含铠装。*明确需要与环境保护相协调时，不得采用聚氯乙烯外护层。*60℃以上高温场所应选用聚乙烯等耐热外护层。

*移动式设备、放射线作用场所的电缆外护层，参见前文。8.2.3电缆截面的选择823.1电缆截面选择的条件*载流量/持续工作最高允许温度（聚氯乙烯70℃；交联聚乙烯90℃）*短路热稳定/暂态最高允许温度（聚氯乙烯160℃；交联聚乙烯250℃）*允许电压降（电压损失）*10kV及以下电缆经济电流截面选用方法见规范附录B。*机械强度：多芯电力电缆截面不宜小于铜2.5mm2，铝4mm2；水下敷设的电缆，需要且合理时，可按抗拉要求选择截面。823.2按载流量选择截面

-1载流量见规范附录C；校正系数见附录D。请注意各表中的基准值：空气中环境温度40℃，土壤中环境温度25℃[《配电手册》为30℃，20℃]；土壤热阻系数1.2K·m/W（聚氯乙烯）2.0K·m/W（交联聚乙烯）[《配电手册》为2.5K·m/W]。-2对载流量的其他影响：高次谐波的集肤效应和邻近效应；单芯电缆金属层的附加损耗；排管中电缆的互热因素；保护管、耐火槽盒、防火涂料、土壤水分等对热阻的影响。-3工作温度大于70℃的电缆，还应符合下列规定：数量较多的电缆对无机械通风的隧道、竖井中环境温升的影响。直埋电缆对土壤水分迁移的影响（土壤热阻系数取值不宜小于2.0K·m/W。）-4环境温度的选取见规范表3.7.5。

电缆截面的选择（续）

-5通过不同散热区段的电缆截面选择：*总长不超过制造长度时，重要回路全长按散热差条件选择；非重要回路可按大于10m区段散热条件分段选择，但不宜多于3种规格；水下电缆按机械强度要求需增大截面时，全长可选同一截面。*总长超过制造长度时，宜按区段选择。823.3短路热稳定校验*非熔断器保护的回路，应按短路热稳定条件计算电缆允许最小截面，见规范附录E。（参见《习题集》案例题。）*短路计算条件（略，请注意保护动作时间：对电动机等直馈线，应取主保护时间；其他情况，宜取后备保护时间。）8.2.4电缆附件的选择与配置824.1电缆终端和电缆接头（略）824.2单芯电缆金属层的接地*金属层正常感应电势的计算，见规范附录F。电缆附件的选择与配置（续）

*正常感应电势的最大值（人员可能接触时50V；其他情况300V。）*金属层接地方式，见规范4.1.11条。8.2.5电缆敷设825.1一般规定

*路径选择，见规范5.1.1条；*弯曲半径；*电缆排列；*明敷电缆与管道间的距离，见规范表5.1.7；*爆炸性气体危险场所电缆敷设的要求；*非铠装电缆的机械防护（地坪上2m，地坪下0.3m）；*电缆的计算长度和订货长度。电缆敷设（续）

-3浅槽敷设宜采用浅槽敷设者：地下水位较高的地方，电缆数量较少且不经常有载重车通过的场所。-4电缆沟敷设

*不得采用者：化学腐蚀液体或高温熔化金属溢流的场所，载重车频繁经过的地段。*不宜采用者：经常有工业水溢流、可燃粉尘弥漫的厂房。*宜采用者：厂区、建筑物内地下电缆数量较多但不需要采用隧道，城镇人行道开挖不便且电缆需分期敷设，同时不属于上述情况时。*有防火、防爆要求的明敷电缆，应采用埋砂的电缆沟。

-5电缆隧道敷设

*应采用者：同一通道地下电缆数量多，电缆沟不足以容纳时。*宜采用者：电缆较多，且位于有腐蚀性液体或经常有地面水溢流的场所，含有35kV以上电缆以及穿越公路、铁道等地段。*公共隧道：城镇地下通道条件受限或交通流量较大的道路下，与较多电缆同路径有非高温的水、气和通信电缆共同配置时。电缆敷设（续）-6竖井敷设电缆数量较多或含有35kV以上电缆时，应采用竖井。-7电缆夹层电缆数量较多的控制室、继电保护室等处，宜设置电缆夹层。电缆较少时，可采用有活动盖板的电缆层。-8架空敷设地下水位较高的地方，化学腐蚀液体溢流的场所，建筑物或厂区不宜地下敷设时，可采用架空敷设。厂房内应采用支持式架空敷设；不宜采用支持式的地方，可采用悬挂式架空敷设。-9水下敷设通过河流、水库的电缆，无条件利用桥梁、堤坝时，可采用水下敷设。-10架空桥架的检修通道，厂房内不宜设置，城市线路可设置。“明敷的全塑电缆数量较多，或电缆跨越距离较大、高压电缆蛇形安置方式时，宜选用电缆桥架。”（见6.2.6条。）电缆敷设（续）825.3各种敷设方式的要求（略）包括：地下直埋敷设、保护管敷设、电缆构筑物敷设、其他公共设施中敷设、水下敷设，共5种。825.4电缆的支持与固定（略）包括：电缆明敷的要求；对电缆支架和桥架的要求。（建议：重点为6.1.2、6.1.3、6.2.2、6.2.4~6.2.9条。）8.2.6电缆防火与阻止延燃826.1概述对电缆可能着火蔓延导致严重事故的回路、易受外部影响波及火灾的电缆密集场所，应设置适当的阻火分隔，并应按工程重要性、火灾几率及特点和经济合理等因素，采取下列安全措施：*实施阻燃防护或阻止延燃。*选用阻燃性电缆。*实施耐火防护或耐火性电缆。*实施防火构造。*增设自动报警与专用消防装置。电缆防火与阻止延燃（续）-3除通向主控室、厂区围墙或按通风区段分隔的阻火墙部位应设置防火门外，有防止窜燃措施时可不设防火门。防窜燃方式，可在阻火墙两侧不少于1m区段所有电缆上施加防火涂料、包带或设置档火板等。-4阻火墙、阻火隔层和阻火封堵的构成方式，应按等效工程条件特征的标准试验，满足耐火极限不低于1h的耐火完整隔热性要求确定。826.4对非阻燃性电缆明敷的要求-1易受外因波及而着火的场所，宜对电缆实施阻燃防护；对重要电缆回路，可在适当部位设置阻火段实施阻止延燃。阻燃防护和阻火段，可采取在电缆上施加防火涂料、包带；电缆数量较多时，也可采用阻燃、耐火槽盒或阻火包。