淺談電纜截面選擇的幾種依據(jù)

覃旭偉

（廣東寰球廣業(yè)工程有限公司，廣東 廣州 510655）

淺談電纜截面選擇的幾種依據(jù)

覃旭偉

（廣東寰球廣業(yè)工程有限公司，廣東 廣州 510655）

本文通過對(duì)配電電纜截面選擇的幾種方法進(jìn)行分析比較，以得出最理想的電纜截面選擇方案。使得電纜設(shè)計(jì)做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、便于施工與維護(hù)。避免因?yàn)殡娎|截面選擇不當(dāng)而造成的損失或浪費(fèi)。

電纜截面選擇；載流量；熱穩(wěn)定；經(jīng)濟(jì)電流密度；電壓降

概述

電力電纜截面選擇是電氣（供配電）設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一。電纜截面選擇方法一般是按照如下原則進(jìn)行的：

（1）按長期允許載流量選擇電纜截面；（2）校驗(yàn)其短路時(shí)的熱穩(wěn)定度；（3）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面；（4）按電網(wǎng)允許電壓降校驗(yàn)電纜截面。

1 按長期允許載流量選擇電纜截面

1.1 電纜的長期允許載流量取決于電纜的材質(zhì)、敷設(shè)處的環(huán)境溫度、敷設(shè)方式及土壤熱阻系數(shù)等因素。為了保證電纜的使用壽命，運(yùn)行中的電纜導(dǎo)體溫度不應(yīng)超過其規(guī)定的長期允許工作溫度。因此，在選擇電纜截面時(shí)，必須滿足下列條件：Imax≤KI0。

式中：Imax-通過電纜的最大持續(xù)電流；I0-電纜載流量；

K-電纜長期允許載流量的總修正系數(shù)。

在不同的敷設(shè)環(huán)境與條件下，總修正系數(shù)K不同：

（1）單根直埋敷設(shè)時(shí)：K=K1K2；（2）并列直埋敷設(shè)時(shí)：K=K1K2K3；

（3）空氣中并列敷設(shè)時(shí)：K=K1K4；（4）空氣中單根穿管敷設(shè)時(shí)：K=K1K5；

（5）電纜橋架中敷設(shè)時(shí)：K=K1K6。

式中：K1—溫度修正系數(shù)；K2—土壤熱阻系數(shù)不同時(shí)的修正系數(shù)；K3—并列直埋修正系數(shù)；

K4—空氣中并列修正系數(shù)；K5—空氣中穿管修正系數(shù)；K6—電纜橋架中敷設(shè)修正系數(shù)。

1.2 電纜運(yùn)行環(huán)境溫度不同時(shí)的載流量修正。當(dāng)電纜敷設(shè)處環(huán)境溫度不同時(shí)，電纜運(yùn)行環(huán)境溫度的改變，會(huì)導(dǎo)致電纜長期允許載流量的改變，電纜載流量須乘相應(yīng)的修正系數(shù)，即載流量乘溫度修正系數(shù)。

電纜在不同周圍環(huán)境溫度下的修正系數(shù)，我們可查閱其他相關(guān)資料得出。如《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》、《電力電纜應(yīng)用技術(shù)問答》等相關(guān)資料。

1.3 電纜運(yùn)行環(huán)境熱阻不同時(shí)的載流量修正。土壤熱阻是指土壤與電纜表面界面的熱阻，它和界面大小、土壤性質(zhì)、土壤密度、含水量及電纜表面溫度等因素有關(guān)。當(dāng)電纜直埋或穿管埋地時(shí)，土壤熱阻系數(shù)是影響電纜載流量的主要因素之一。電纜周圍環(huán)境熱阻越大，電纜散熱情況越差，電纜的長期允許載流量就越小。

不同土壤的特征、熱阻系數(shù)及其載流量修正系數(shù)不同，其土壤修正系數(shù)我們同樣可查閱其他相關(guān)資料得出。

1.4 電纜并列敷設(shè)運(yùn)行時(shí)的載流量修正。電纜多回路并列敷設(shè)時(shí)，尤其是在電纜敷設(shè)受到一定限制而導(dǎo)致電纜間距較小時(shí)，電纜所產(chǎn)生的熱量就更難以散發(fā)出去，因而其電纜長期允許載流量比正常情況下載流量要小些許，并列電纜的根數(shù)越多電纜間距越小，則電纜的長期允許載流量修正系數(shù)就越小。

并列直埋敷設(shè)和空氣中單層多根并列敷設(shè)電纜長期允許載流量修正系數(shù)可查閱其他相關(guān)資料得出。

1.5 電纜穿管或在橋架內(nèi)敷設(shè)運(yùn)行時(shí)的載流量修正。電纜運(yùn)行中，為了防護(hù)機(jī)械外力的損傷等原因，將電纜線路的某個(gè)危險(xiǎn)段穿管運(yùn)行，如果穿管段長度大于10m時(shí)，其長期載流量需要修正。電纜橋架上無間距配置多層并列電纜敷設(shè)運(yùn)行時(shí)的載流量也需要修正。載流量修正系數(shù)可查閱其他相關(guān)資料得出。

2 按電纜短路時(shí)熱穩(wěn)定性選擇電纜截面

對(duì)于電壓為0.6/1kV及以下的電纜，當(dāng)采用自動(dòng)開關(guān)或熔斷器作保護(hù)時(shí)，一般電纜均可滿足短路熱穩(wěn)定性的要求，不必再進(jìn)行核算。而對(duì)于3.6/6kV及以上電壓等級(jí)的電纜，應(yīng)按下列公式校核其短路熱穩(wěn)定性

式中：Smin-短路熱穩(wěn)定要求的最小截面積，mm2；I∞—穩(wěn)態(tài)短路電流，A；

t-短路電流的作用時(shí)間，S；C-熱穩(wěn)定系數(shù)。（可查閱其他相關(guān)資料得出。）

3 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面

選擇電纜截面除了要考慮初始投資外，還應(yīng)考慮電纜在使用期內(nèi)的損耗。選擇小截面電纜可以減少初始投資，但損耗會(huì)增加；反之，增大電纜截面可以減少電纜損耗，但初始投資則增加。因此在電纜某一截面區(qū)間內(nèi)，找到使投資與損耗總用度和最少的截面，就是我們電纜截面的最終選擇。

式中：Imax—最大負(fù)荷電流，A；jn—經(jīng)濟(jì)電流密度，A/mm2；

根據(jù)公式，首先要知道電纜線路中年最大負(fù)荷利用時(shí)間，然后按從表中查得線芯材料的經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算。計(jì)算所得的截面值，通常選擇不小于這個(gè)值、并最靠近這個(gè)值的標(biāo)準(zhǔn)電纜截面。經(jīng)濟(jì)電流密度可查閱其他相關(guān)資料得出。

4 按電網(wǎng)允許壓降校驗(yàn)電纜截面

配電設(shè)計(jì)中，按電壓損失檢驗(yàn)截面時(shí)，應(yīng)使各種用電設(shè)備端電壓符合電壓偏差允許值。還應(yīng)考慮設(shè)備的運(yùn)行狀況，對(duì)于少數(shù)遠(yuǎn)離變電所的用電設(shè)或者使用次數(shù)很少的用電設(shè)備，其電壓偏移的允許范圍可適當(dāng)放寬，以免過多地耗費(fèi)投資。

為了保證供電質(zhì)量，按允許電壓降校核電纜截面積時(shí)，其校核公式如下：

式中：S-電纜截面積，mm2；I-負(fù)荷電流，A；

U-網(wǎng)絡(luò)額定電壓，三相系統(tǒng)為線電壓，單相系統(tǒng)為相電壓；L-電纜長度，m；

Δu%-網(wǎng)絡(luò)允許電壓降百分?jǐn)?shù)；ρ-電阻率，Ω·mm2/m。

結(jié)語

在電纜截面選擇時(shí)，無論按哪種方法選擇的電纜截面，都應(yīng)該用其他方法去校核，用各種方法分別求出最小截面，從中選擇出合適的最終選定值。經(jīng)濟(jì)離不開技術(shù)的支持，技術(shù)最終是為降低成本減少投入來提高收益，兩者是互不可分割、相互制約、相互依存的。使用多種方法相互驗(yàn)證電纜截面的選擇，可以節(jié)約電力運(yùn)行總用度，改進(jìn)電力運(yùn)行的可靠性，還可以節(jié)省能源、改善環(huán)境、推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展。

[1]GB50217-2007，電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國電力出版社.

[3]于景豐.電力電纜應(yīng)用技術(shù)問答[M].北京：中國水力水電出版社.

TU85

A

10.13612/j.cnki.cntp.2014.07.090