《电力电缆选择》PPT课件.ppt

目 录 第一章 负荷计算及无功功率补偿 第二章 供配电系统 第三章 3510（6KV）变配电所 第四章 短路电流计算 第五章 高低压电器的选择及配电线路 的保护 第六章 导体及电缆的设计选择 第七章 防雷与接地,第六章 导体及电缆的设计选择,一、电线、电缆类型的选择； 二、电缆芯数的选择； 三、电线、电缆截面的选择； 四、电线、电缆敷设设计要求,一、 电线、电缆类型的选择 相关规范规定建筑中,电线电缆的基本功能是为电气负荷输送电力。在输送电力的过程中重点需考虑的问题有: 减少线路损耗,保证供配电系统正常运行; 防止电气火灾; 火灾发生时,应有利于人员的疏散; 发生突发事件,尤其是发生火灾时,应确保防灾设备 、消防设备的正常运行。 这些问题中,是属于配电正常运行的问题;则是属于安全问题,它们对于中、低压配电系统均适用。,低压配电导体选择应符合下列规定： 1 电缆、电线可选用铜芯或铝芯，民用建筑宜采用铜芯电缆或电线；下列场所应选用铜芯电缆或电线： 1)易燃、易爆场所； 2)重要的公共建筑和居住建筑； 3)特别潮湿场所和对铝有腐蚀的场所； 4)人员聚集较多的场所； 5)重要的资料室、计算机房、库房； 6)移动设备或有剧烈振动的场所； 7)有特殊规定的其他场所。,2 导体的绝缘类型应按敷设方式及环境条件选择，并应符合下列规定： 1)在一般工程中，在室内正常条件下，可选用聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套的电缆或聚氯乙烯绝缘电线；有条件时，可选用交联聚乙烯绝缘电力电缆和电线； 2) 消防设备供电及控制线路选择，应符合下列规定： a. 火灾自动报警系统保护对象分级为特级的建筑物，其消防设备供电干线及分支干线，应采用矿物绝缘电缆； b. 火灾自动报警保护对象分级为一级的建筑物，其消防设备供电干线及分支干线，宜采用矿物绝缘电缆；当线路的敷设保护措施符合防火要求时，可采用有机绝缘耐火类电缆；,c. 火灾自动报警保护对象分级为二级的建筑物，其消防设备供电干线及分支干线，应采用有机绝缘耐火类电缆； d. 消防设备的分支线路和控制线路，宜选用与消防供电干线或分支干线耐火等级降一类的电线或电缆。 3)对一类高层建筑以及重要的公共场所等防火要求高的建筑物，应采用阻燃低烟无卤交联聚乙烯绝缘电力电缆、电线或无烟无卤电力电缆、电线。,3 绝缘导体应符合工作电压的要求，室内敷设塑料绝缘电线不应低于0.450.75kV，电力电缆不应低于0.6lkV；,三、电线、电缆截面的选择 电力电缆截面选择是一个大家十分关心的问题，因为它是电气设计的主要内容之一。传统的电缆截面选择方法是按技术体选择，可分为4类： 按允许发热条件选择,也就是按允许载流量选择； 按经济电流密度选择； 按允许电压损失校验； 按短路热稳定校验。 按机械强度选择导线。 主要指架空线路，电缆不需要。,4.常用的电缆型号及适用的场所 1）KYJVP KYJYP2 KYJYRP 交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯聚乙烯护套铜带铜丝编织屏蔽控制电缆 敷设在室内、电缆沟、管道内及地下，电缆具有防干扰能力。 2）JKV JKLV JKY JKLY JKYJ JKLYJ 聚氯乙烯/聚乙烯 交联聚乙烯绝缘架空电缆 用于架空电力传输等场所。 3）JKTRYJ 软铜芯交联聚乙烯绝缘架空电缆 用于变压器引下线。 4）JKLYJ/Q 交联聚乙烯绝缘轻型架空电缆 用于架空电力传输等场所。 5）JKLGYJ JKLGYJ/Q 钢芯铝绞线交联聚乙烯绝缘架空电缆 用于架空电力传输等场所，并能承受相当的拉力。 6）LJ LGJ 铝绞线及钢芯铝绞线 用于架空固定敷设。,7）ZR-X 阻燃电缆 敷设在对阻燃有要求的场所，GZR电缆敷设在阻燃要求特别高的场所。 8）WDZR-X 低烟无卤阻燃电缆 敷设在对低烟无卤和阻燃有要求的场所，GWDZR电缆敷设在要求低烟无卤阻燃性能特别高的场所。 NH-X 耐火电缆 敷设在对耐火有要求的室内 、隧道及管道中，GNH电缆除耐火外要求高阻燃的场所。 WDNH-X 低烟无卤耐火电缆 敷设在有低烟无卤耐火要求的室内、隧道及管道中，GWDNH电缆除低烟无卤耐火特性要求外， 对阻燃性能有更高要求的场所。 11) FS-X 防水电缆 敷设在地下水位常年较高， 对防水有较高要求的地区。 12) H-X 耐寒电缆 敷设在环境温度常年较低，对抗低温有较高要求的地区。,二、 电缆芯数的选择 1kV及以下电源中性点直接接地时，三相回路的电缆芯数选择，应符合下列规定： 1 .保护线与受电设备的外露可导电部位连接接地时，应符合下列规定： 1）保护线与中性线合用同一导体时，应选用四芯电缆。 2）保护线与中性线各自独立时，宜选用五芯电缆；当满足下列规定时，也可采用四芯电缆与另外的保护线导体组成。 1kV以上电源直接接地且配置独立分开的中性线和保护地线构成的系统，采用独立于相芯线和中性线以外的电缆作保护地线时，同一回路的该两部分电缆敷设方式，应符合下列规定： a. 在爆炸性气体环境中，应敷设在同一路径的同一结构管、沟或盒中。,b. 除上述情况外，宜敷设在同一路径的同一构筑物中。 2 .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，应选用四芯电缆。 3 .1kV及以下电源中性点直接接地时，单相回路的电缆芯数的选择，应符合下列规定： 1 保护线与受电设备的外露可导电部位连接接地时，应符合下列规定： 1）保护线与中性线合用同一导体时，应选用两芯电缆。 2）保护线与中性线各自独立时，宜选用三芯电缆。 2 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，应选用两芯电缆。,1 .按长期允许载流量选择电缆截面 为了保证电缆的使用寿命，运行中的导体电缆温度应不超过规定的长期允许工作温度：聚氯乙烯绝缘电缆为70，交联聚乙烯绝缘电缆为90。根据这一原则，在选择电缆截面时，必须满足下列条件： ImaxI0K 式中： Imax通过的最大连续负荷载流（A）； I0 指定条件下的长期允许载流量（A），见附表1； K 长期允许载流量修正系数，见附表2.,举例：某工厂主变压器容量S为12000KVA，若以直埋35KV交联电缆供电，试问应选择多大电缆截面？（土壤温度最高30，土壤热阻系数2.5） 解：按下列计算电缆线路应通过的电流值,查附表1-12得：铜芯交联电缆8.7/10KV 395mm，最大连续负荷载流量为220A，25。由于敷设土壤温度最高为30，应进行温度修正。 查附表2-2得修正系数为0.96. I修=220（A）0.96=211（A） 通过土壤温度的修正后该电缆的连续负荷载流量虽只有211（A），仍能满足电缆线路198（A）的要求。,2.按经济电流密度选择电缆截面 国际电工委员会标准IEC287-3-2/1995提出了电缆尺寸即导体截面经济最佳化的观点：电缆导体截面的选择，不仅要考虑电缆线路的初始成本，而且要同时考虑电缆在寿命期间的电能损耗成本。因此要从经济电流密度来选择电缆截面。按载流量选择线芯截面时，只计算初始投资；按经济电流选择线芯截面时，除计算初始投资外，还要考虑经济寿命期内导体损耗费用，二者之和应最小。当减小线芯截面时，初始投资减少，但线路损耗费用增加；反之，增加线芯截面时，线路损耗减少，但初始投资增加。某一截面区间内，二者之和总费用最少，就是我们追求的目标经济选型。,（1）经济电流密度计算式：,（2）电缆经济电流截面计算式： Sj=Imax/J 式中：J经济电流密度（A/mm）； Sj经济电流截面（mm）； B=（1+Yp+Ys）(1+1+2)，可取平均值1.0014； P2020时电缆导体电阻率（mm2/m） 铜芯为18.410-9，铝芯为3110-9，计算时可分别取18.4和31。 d2020时电缆导体的电阻温度系数（1/）。铜芯为0.00393，铝芯为0.00403.,（3）10KV及以下电力电缆按经济电流密度选择电缆截面，宜符合下列要求： 按照工程条件、电价、电缆成本、贴现率等计算拟选用的10KV及以下铜芯或铝PVC/XLPE绝缘电力电缆的经济电流密度值。（详见GB 502172007电力工程电缆设计规范附录B10KV及以下电力电缆经济电流截面选用方法）。 对备用回路的电缆，如备用的电动机回路等，宜按正常运行小时数的一半选择电缆截面。对一些长期不使用的回路，不宜按经济电流密度选择电缆截面。, 当电缆经济截面比按热稳定、容许电压降或持续载流量 要求的截面小时，则应按热稳定、容许电压降或持续截流量较大要求的截面选择。当电缆经济截面介于电缆标称截面档次之间，可视其接近程度、选择较近一档截面，且宜偏小选取。 （4）上述计算式及要求虽然精确但比较繁杂。为方便起见，推荐下列简化的经济电流密度计算方法： 首先应知道电缆线路中年最大负荷利用时间，然后从下表中查得我国目前规定的电缆导体材料的经济电流密度，再按下式计算电缆截面。,Sj= Imax/J,式中：Imax最大负荷电流（A）； J经济电流密度（A/mm）。 根据计算所得的经济电流截面，通常选择不小于这个计算值并靠近这个值的电缆标称截面。 我国规定的电缆经济电流密度,3 .根据电网允许电压降选择电缆截面 当电流通过电线电缆时，由于线路中存在阻抗，必然产生电压降（电压损失），线路越长，截面越小，电压损失越大。一般规定：照明线路中允许相对电压降不应超过2.55%，户内动力线路不应超过46%允许值，输配电线路不应超过7%。如果线路电压降超过允许值，供电品质将无法达到设计要求。应适当增大电缆截面，使之达到要求。 在低压线路中，当给定了负载的电功率P，送电距离L，所允许的相对电压降为时，则电缆截面按下式计算：,式中：P负载的电功率（KW）； L送电线路距离（m）; C根据导体材料及送电电压确定的线路功率系数（见下表） 允许的相对电压降（%） 线路功率系数C值,举例：有一条380V三相四线制线路，总长2500m，终端负载功率为6KW，线路末端允许电压降为4%，使用铜芯电缆，求电缆截面。 解：已知L=2500m P=6KW =4，表中查得C=76.5 代入上式：S=6X2500/76.5X4=49.02mm2,该线路电缆主线芯应选50mm，三相四线制电缆型号规格应选择VV 0.6/1KV 350+125电力电缆。,4. 按短路热稳定条件计算电缆导体允许最小截面的方法 1.电缆导体允许最小截面，由下列公式确定:,2. 除电动机馈线回路外，均可取PH。 3. Q值确定方式，应符合下列规定： 1 )对火电厂310kV厂用电动机馈线回路，当机组容量为100MW及以下时： 2 )对火电厂310kV厂用电动机馈线回路，当机组容量大于100MW时，Q的表达式见下表。,3). 除火电厂310kV厂用电动机馈线外的情况： Q=I2*t 式中S电缆导体截面(mm2)； J热功当量系数，取1.0； q电缆导体的单位体积热容量（J/cm3），铝芯取2.48，铜芯取3.4； m短路作用时间内电缆导体允许最高温度（）； P短路发生前的电缆导体最高工作温度（）； H电缆额定负荷的电缆导体允许最高工作温度（）； m电缆所处的环境温度最高值（）；,IH电缆的额定负荷电流（A）； IP电缆实际最大工作电流（A）； I系统电源供给短路电流的周期分量起始有效值（A）； Id电动机供给反馈电流的周期分量起始有效值之和（A）； t短路持续时间（s）； Tb系统电源非周期分量的衰减时间常数（s）； 20时电缆导体的电阻温度系数（1/），铜芯为0.00393、铝芯为0.00403； 20时电缆导体的电阻系数（cm2/cm），铜芯为0.0148x10-4、铝芯为0.031x10-4； 计入包含电缆导体充填物热容影响的校正系数，对310kV电动机馈电回路，宜取0.93，其它情况可按1； K缆芯导体的交流电阻与直流电阻之比值，可由下表选取。,例题：电缆截面选择 10kV电动机采用铜芯交联聚乙烯绝缘电缆供电，电缆穿钢管明敷，环境温度35，缆芯最90经济电流密度2.5A/平方毫米，YJV最小截面25平方毫米。电缆热稳定系数c=137， Ik =12kA，0.6s切除短路，允许压降5%，l=200m，电动机额定功率2500kW，cos=0.85,1.按持续允许电流应选择（D） A.25平方毫米 B. 35平方毫米 C. 50平方毫米 D. 70平方毫米 2.按经济电流密度应选择（） A.25平方毫米 B. 35平方毫米 C. 50平方毫米 D. 70平方毫米 3.按热稳定校验应选择（D） A.25平方毫米 B. 35平方毫米 C. 50平方毫米 D. 70平方毫米,4.按校验电压降为（D） A.0.05% B. 0.10% C. 0.15% D. 0.20% 5.电动机电缆最终截面为（D） A.25平方毫米 B. 35平方毫米 C. 50平方毫米 D. 70平方毫米,解答： 1.I=Pe/3Ue*cos=2500/1.732*10*0.85 =169.8A 查表1-10 选3*70mm2 2.S=I/J=169.8/2.5=67.9mm2 取相邻的下一档 选3*50mm2 3.S I2*T/C*1000= 12X12X0.6/137*1000=67.8mm2 选3*70mm2 4.U=U0%*Pe*L=0.373*2.5*0.2=0.18 选D,(2) 按允许电压损失校验：设启动时cos=0.3，Iq=469 A L=160m， 若按不频繁启动允许启动电压偏移-15%计，需选择 S=325+116 mm2，电流矩为0.143/ A-km（查表）对应u=10.76% 同法，求得正常运行时电流矩为0.317/ A-km， (查表),u= ua*I*L=0.317*71.4*0.2=3.62%，满足要求。 （3）按经济电流选择截面：根据IN=71.4 A，T=6 000 h，P=0.5元/kWh,查0.6/1 kV低压电缆经济电流范围表得Sec=370+135 mm2。 （4）按短路热稳定条件校验，设短路切除时间t=0.2 s， 。 Smin=Iz(t)0.5/C 式中,Iz为短路电流周期分量有效值，A；t为短路切除时间；C为热稳定系数，对PVC电缆C=114，将数值代入上式 Smin=24 0000.20.5/114=94.1 mm2，选取S=395+150 mm2。,案例： 按经济条件选择与按技术条件选择截面的比较 举例说明：一台水泵电动机三相380 V，37K W，额定电流IN=71.4 A,启动电流Iq=469 A，不频繁启动。馈线断路器整定电流85 A，瞬动电流850 A，年运行时间T=6 000 h,当地电价P=0.5元/kWh,由变电所直配,采用VV-1 3+1芯电缆单根架空明敷，电缆长度L=160 m，环境温度30，变电所低压母线短路电流有效值Ik=24kA。 (1) 按允许发热条件选截面：IN=71.4 A，查表1-1 S=325+116mm2（对应允许电流95 A）。,(5)低压TN系统接地故障保护灵敏度校验：当S=316+110时，单相接地故障电流约300 A，断路器不动作。当S=370+135时，单相接地故障电流约1 100 A，断路器动作，灵敏度为1 100 A/850 A=130，大于125的要求。 最终决定截面大小的条件，仍然是短路热稳定条件。 通过对以上例子的分析，我们可以得出以下结论： 通常，按经济电流选择的线芯截面大于按载流量选择的截面。大多数情况，二者仅相差2级。换言之，大多数情况下，按载流量选择的截面，放大12级，会比较接近经济电流值。 有时，按技术条件选择的截面会大于按经济电流条件所选择的截面。因此，“经济条件”是必要条件，但还不是充分条件，必须同时满足“技术条件”。 电缆的经济电流范围表可见，Tmax愈大，经济电流值愈小。按此条件选择的线芯截面愈大，反则反之。,附表1：电力电缆载流量表 1.1 聚氯乙烯绝缘电力电缆载流量 连续负荷载流量见表1-1 表1-3。W和D的（水分迁移）为热阻系数。 表1-1 单芯非铠装聚氯乙烯绝缘电力电缆连续负荷载流量（A）,1.2 交流聚乙烯绝缘电力电缆载流量 连续负荷载流量见表1-4 表1-11。w和 D(水分迁移)为热阻系数。 表1-4 单芯交联聚乙烯绝缘电力电缆连续负荷载流量（A）,四、电线、电缆敷设设计要求 1.金属导管布线 1）明敷于潮湿场所或埋地敷设的金属导管，应采用管壁厚度不小于2.0mm的钢导管。明敷或暗敷于干燥场所的金属导管宜采用管壁厚度不小于15mm的电线管。 2）穿导管的绝缘电线(两根除外)，其总截面积(包括外护层)不应超过导管内截面积的40。 3）穿金属导管的交流线路，应将同一回路的所有相导体和中性导体穿于同一根导管内。,4）当电线管与热水管、蒸汽管同侧敷设时，宜敷设在热水管、蒸汽管的下面；当有困难时，也可敷设在其上面。相互间的净距宜符合下列规定： 1 当电线管路平行敷设在热水管下面时，净距不宜小于200mm；当电线管路平行敷设在热水管上面时，净距不宜小于300mm；交叉敷设时，净距不宜小于100mm； 2 当电线管路敷设在蒸汽管下面时净距不宜小于500mm；当电线管路敷设在蒸汽管上面时，净距不宜小于1000mm；交叉敷设时，净距不宜小于300mm。 当不能符合上述要求时，应采取隔热措施。当蒸汽管有保温措施时，电线管与蒸汽管间的净距可减至200mm。 电线管与其他管道(不包括可燃气体及易燃、可燃液体管道)的平行净距不应小于100mm；交叉净距不应小于50mm。,2、金属线槽布线 1）金属线槽布线宜用于正常环境的室内场所明敷，有严重腐蚀的场所不宜采用金属线槽。 具有槽盖的封闭式金属线槽，可在建筑顶棚内敷设。 2）同一路径无电磁兼容要求的配电线路，可敷设于同一金属线槽内。线槽内电线或电缆的总截面(包括外护层)不应超过线槽内截面的20，载流导体不宜超过30根。 控制和信号线路的电线或电缆的总截面不应超过线槽内截面的50，电线或电缆根数不限。,注：1 控制、信号等线路可视为非载流导体； 2 三根以上载流电线或电缆在线槽内敷设，当乘以本规范第7章所规定的载流量校正系数时，可不限电线或电缆根数，其在线槽内的总截面不