导线及电缆截面选择

导线及电缆截面选择第1页，共78页，2023年，2月20日，星期一导线和电缆截面的选择计算一、概述工厂电力线路的结构：架空线路或电缆线路，或两者的结合。电力线路的材料：铜或铝。高压大多用铝线，低压大多用铜线。型号：TJ、LJ、LGJ、LYJ、BLX（BX）BLV（BV）、BLXF（BXF）、VLV（VV）、YJLV（YJV）TJ——铜绞线；LJ——铝绞线；LGJ——钢芯铝绞线；LYJ——架空绝缘电缆，铝芯绝缘导线，交联聚乙烯绝缘。另外还有聚氯乙烯绝缘或聚乙烯绝缘的架空线。GJ——钢绞线，一般作为接地引下线。氯丁橡皮绝缘铝芯橡皮绝缘线铝芯塑料绝缘线铜芯塑料绝缘线聚氯乙烯绝缘铝芯电缆交联聚乙烯绝缘铝芯电缆图铜芯橡皮绝缘线p18第2页，共78页，2023年，2月20日，星期一选择导线电缆的截面时应满足的条件：1、正常发热条件：正常运行时发热温度不超过允许值。2、机械强度：不应小于机械强度要求的最小允许截面。选择截面时：A≥Amin，Amin可查附录表14、15。电缆不必校验此项。3、电压损失条件：不应超过正常运行时允许的电压损失。工厂内较短的高压线路可不校验此项。4、经济电流密度：适用于35KV及以上的线路或低压特大电流的线路。5、校验热稳定最小允许截面：,架空线不必校验此项。对于绝缘导线和电缆，还应按额定电压条件选择。返20第3页，共78页，2023年，2月20日，星期一根据实际经验，具体选择方法如下：①选择架空线：1）当L≤2KM时，可按照正常发热条件选择，再校验机械强度和电压损失。

2）当L＞2KM时，可按照电压损失选择，再校验正常发热条件和机械强度。②选择10KV及以下的电缆线时：可按照正常发热条件选择，再校验电压损失和热稳定最小允许截面。③选择长距离大电流线路或35KV及以上的线路时：应按照经济电流密度确定经济截面，再校验其它条件。第4页，共78页，2023年，2月20日，星期一④低压线路：1）动力线，可按照正常发热条件选择，再校验机械强度和电压损失。2）照明线，可按照电压损失选择，再校验机械强度和正常发热条件。按上述条件选择截面，容易满足要求，减少返工，返20第5页，共78页，2023年，2月20日，星期一二、按发热条件选择导线和电缆的截面（一）按正常发热条件选择三相系统相线截面应满足：式中：Ial——导线在一定环境温度下的允许载流量；见附录表16-19。I30——线路的计算电流。

Kθ——温度校正系数。θ0——导线允许载流量采用的温度，一般为25℃。

——实际环境温度。一般取当地最热月平均最高气温，室内时应加5℃。θal——导线电缆正常工作时的最高允许温度。一般：铝导线为70℃，铜导线为70-85℃，电缆为60-80℃。对变压器高压侧导线：I30=I1NT对电容器的引入线：I30=1.35INC第6页，共78页，2023年，2月20日，星期一注意：对低压绝缘导线和电缆，按发热条件选择时，还应注意与保护（熔断器和自动开关）的配合，以避免发生线路已烧坏，而保护未动作的情况。对熔断器保护：对自动开关保护：Kol

的取值方法见课本p199、p206。（二）低压中性线和保护线截面的选择1、中性线（N线）的选择—不应小于三相系统的最大不平衡电流。1）一般三相四线制的中性线截面：A0≥0.5Aφ或A0＝Aφ2）两相三线及单相线路的中性线截面：A0=Aφ3）三次谐波突出的三相四线制的中性线截面：A0≥Aφ（一般取A0=Aφ）中性线相线绝缘导线及电缆允许的短时过负荷倍数变压器接线方式为Ｙ，yn0变压器接线方式为D,yn11第7页，共78页，2023年，2月20日，星期一《低压设计规范》规定：当Aφ≤16mm2时，APE≥Aφ（一般取A0=Aφ）当16mm2＜

Aφ≤35mm2时，APE≥16mm2当Aφ＞35mm2时，APE≥0.5Aφ3、保护中性线截面（PEN线的选择）的选择应同时满足1、2的条件。例题5-12、保护线截面（PE线）的选择

应考虑到单相短路电流通过PE线时的热稳定度。第8页，共78页，2023年，2月20日，星期一有一条采用BLX-500型铝芯橡皮线明敷的220/380V的TN-S线路，线路计算电流为150A，当地最热月平均最高气温为+30℃。试按发热条件选择此线路的导线截面。解：1、相线截面Aφ的选择查附录表19-1：环境温度为30℃时，明敷的BLX-500型截面为50mm2的铝芯橡皮线Ial=163A＞I30=150A，满足发热条件。则选得相线截面为：Aφ=50mm2校验机械强度：查附录表15，假设为室外明敷且15m＜L≤25m，查得：Amin=10mm2。

则Aφ＞Amin，满足机械强度要求。例题第9页，共78页，2023年，2月20日，星期一3、保护线截面的选择因Aφ＞35mm2，故选APE≥0.5Aφ=25mm2校验机械强度：Amin=10mm2。

则Aφ＞Amin，满足机械强度要求。所选导线型号可表示为：BLX-500-（3×50+1×25+PE25）。2、中性线的选择因A0≥0.5Aφ，选A0=25mm2。校验机械强度：因Amin=10mm2。

则Aφ＞Amin，满足机械强度要求。第10页，共78页，2023年，2月20日，星期一三、按经济电流密度选择导线和电缆的截面目的：使年运行费用低，有色金属消耗量小来进行选择。年运行费：包括线路折旧费、维修管理费、电能损耗费。线路折旧费=线路投资/折旧年限图5-28：曲线1:(线路折旧费+线路维修管理费)与导线截面的关系；曲线2：电能损耗费与导线截面的关系；计算经济截面的公式为：式中：——经济电流密度。见表5-3。年运行费与导线截面的关系。第11页，共78页，2023年，2月20日，星期一第12页，共78页，2023年，2月20日，星期一线路电压损失的计算定义：电压降——线路始末两端电压的相量差；

电压损失——线路始末两端电压的数值差。（一）线路末端接有一集中负荷的三相线路⊿U的计算1、线路末端接有一集中负荷的三相线路⊿U的计算因为三相对称，等值电路为：②③矢量图：①取一相分析：g第13页，共78页，2023年，2月20日，星期一

由矢量图可看出：电压损失为ae段。为计算方便，用ad段代替ae段。其误差为实际电压损失的5%以内。ae段为：⊿Uφ≈ad=af+fd=IRcosφ+IXsinφ用线电压的电压损失表示为：式中：PQUXRX单位分别为：WvarVΩ，

或：KWKvarKVΩ。第14页，共78页，2023年，2月20日，星期一用百分数表示时：式中：PQUXRX单位为：Wvar

V

Ω。若用kW

kvarkV

Ω表示时：或表示为：式中：PQUXRX单位为：

kWkvarkVΩ。第15页，共78页，2023年，2月20日，星期一线路各段接有负荷时的三相线路⊿U的计算以三个集中负荷为例：见下图：AB有两种计算方法：1）计算各段线路的⊿U然后叠加每一段线路通过的总负荷功率如图所示。线段

：线段

：线段

：第16页，共78页，2023年，2月20日，星期一线路各段的电压损失为：

段：段：

段：总的电压损失通用式为：2）计算各负荷单独作用时的电压损失，然后叠加。分别计算出三段线路的总阻抗Ri

Xi（见上页图）第一段：第二段：第三段：总的电压损失通用式为：第17页，共78页，2023年，2月20日，星期一对于无电感的线路，即cosφ≈1或x=0的线路，线路电压损耗为：或表示为：式中：的单位为V；的单位为KW；为导线的电导率,单位为m/Ω.mm2；A为导线的截面，mm2；L的单位为m；M为功率矩，KW.m；C为计算系数，可查表5-4。

对于均一无感的单相交流和直流线路，因负荷电流要通过来回两根导线，阻抗增大了一倍，所以电压损耗应为一根导线上的两倍，即：第18页，共78页，2023年，2月20日，星期一第19页，共78页，2023年，2月20日，星期一对于均一无感的两相三线线路，可推导出：推导略….在工业企业电力网络中，由于线路的总长度不长，通常各段导线的结构和截面都一样，则：R=R0L，X=X0L或r=R0

，x=X0

。R0X0——单位长度的电阻、电抗，见附录表6。此公式常用第20页，共78页，2023年，2月20日，星期一试验算例5-3所选LGJ-50型(35kV)钢芯铝绞线是否满足允许电压损失5%的要求。已知该线路导线为水平等距排列，相邻线距为1.6m。线路全长5km。解：由例5-3知P30=2500kW，cosφ=0.7，因此tan

φ

=1，Q30=2500kvar。利用A=50mm2（LGJ）和aav=1.26×1.6≈2m查附录表6，得R0=0.68Ω/km，X0=0.39Ω/km。线路的电压损耗为：线路的电压损耗百分值为：因此所选导线LGJ-50满足电压损失的要求。作业:习题5-3例题第21页，共78页，2023年，2月20日，星期一（二）均匀分布负荷的三相线路电压损失的计算（适于低压线路）L2/2如图所示：设线路上单位长度的负荷电流为，单位长度的电阻为R0。则微小线段的负荷电流为，线段的电阻为R=RO

，不计电抗，电流在段上产生的电压损失为：整条线路的电压损失为：第22页，共78页，2023年，2月20日，星期一某220/380v的TN-C线路，如图所示。线路拟采用BX-500型铜芯橡皮绝缘线户内明敷，环境温度为30℃，允许电压损失为5%，试选择该线路的导线截面。解：（1）线路的等效变换30m50m40m0.4kw/mCosφ=0.820kwCosφ=0.855m40m20kw+j15kvar20kw+j15kvar原集中负荷：p1=20kw，cosφ1=0.8，tanφ1=0.75，q1=20×0.75=15kvar。原分布负荷：p2=0.4×50=20kw，cosφ2=0.8，tanφ2=0.75，q2=20×0.75=15kvar。返43例第23页，共78页，2023年，2月20日，星期一（2）按正常发热条件选择导线截面线路中总的计算负荷为：P=p1+p2=20+20=40kw，Q=q1+q2=15+15=30kvar，查附录表19-1，得BX-500型铜芯导线A=10mm2，在30℃明敷时的Ial=77A＞I=76A，因此可选3根BX-500-1×10导线作相线，另选1根BX-500-1×10导线作PEN线。（3）校验机械强度：查附录表15，室内明敷铜芯线最小截面为1mm2，10mm2＞1mm2，则满足机械强度要求。（4）校验电压损失，查附录表6知，BX-500-1×10的电阻、电抗。R0=2.19Ω/km，线距按150mm计时：X0=0.31Ω/km。第24页，共78页，2023年，2月20日，星期一电压损失为：用百分数表示：因此所选线路也满足允许电压损失的要求。所选导线截面为：BLX-500——（3×10+1×10）。还可以把两个相同的负荷作为一个集中负荷，即：第四节车间动力电气平面布线略第五节电力线路的运行维护与检修试验略P41第25页，共78页，2023年，2月20日，星期一补充（三）按允许电压损失选择导线电缆的截面根据公式：下标a：activepower，：有功功率产生的电压损失；下标r：rectivepower，：无功功率产生的电压损失；分两种情况讨论：1、不计时。有三种情况可以不计：①cosφ≥0.8.导线截面A＜16mm2；或cosφ≥0.9，导线截面A＜25mm2；②照明线路，cosφ=1（认为q=0）；③截面小于50mm2的三芯电缆（认为x0≈0）。则有：第26页，共78页，2023年，2月20日，星期一若γ的单位为km/Ω.mm2，则：铝导体：γ=0.032km/Ω.mm2；铜导体：γ=0.053km/Ω.mm2

。式中：p：kw；L：km；

UN：kv；A：mm22、计入时：高压线路中：x0=0.3～0.4Ω/km；电缆线路：x0=0.08Ω/km一般同截面的电缆电抗远小于架空线，而电阻相差不大。由于x0变化不大，因此：先假定一个x0

计算出A。第27页，共78页，2023年，2月20日，星期一按电压损失选择导线截面的步骤：1）假定x0，计算出；2）计算：=-3）计算截面A：4）根据标准截面，查出对应的R0、X0，代入式中校验。第28页，共78页，2023年，2月20日，星期一例题：一条10kv架空线路向两个用户供电，三相导线为LJ型，三角形排列，线间几何均距为1m，线路总长3km，允许电压损失为5%，环境温度为35℃，试选择此导线截面。10kv变电所2km1km(1000+j800)kVA(500+j200)kVA解：此线路长于2km，所以应按允许电压损失选择，按其他条件校验。1、按允许电压损失选择：设X0=0.35Ω/km，第29页，共78页，2023年，2月20日，星期一计算导线截面：∵铝导体为γ=0.032km/Ω.mm2初选架空线10kV为LJ-35型.校验电压损失：附录表6，LJ-35型导线R0=0.96Ω/km，X0=0.37Ω/km。满足电压损失的要求。第30页，共78页，2023年，2月20日，星期一4、校验正常发热条件查附录表16，当环境温度为35℃时，Ial=151A，满足正常发热的要求。5、校验机械强度：

查附录表14，最小允许截面为35mm2，A=Amin所以也满足机械强度的要求。选得截面为：LJ-35mm2。第31页，共78页，2023年，2月20日，星期一导线及电缆截面选择与校验电缆线路一般环境可采用铝芯电缆线；有特殊要求的场所应采用铜芯电缆线；对于埋地敷设的电缆，应采用带有外护层的铠装电缆；在无机械损伤的场所，可采用塑料护套电缆或带外护层的铅包电缆。4.低压线路对于10kV及以下的380V/220V低压架空线路，一般也采用铝绞线或绝缘导线。低压电缆线，一般采用铝芯电缆，特殊要求的可采用铜芯电缆。对于低压TN配电系统可采用四芯或五芯电缆。第32页，共78页，2023年，2月20日，星期一（二）导线截面选择原则1.发热条件2.经济电流密度3.电压损耗条件4.机械强度条件5.低压动力线路截面6.低压照明线第33页，共78页，2023年，2月20日，星期一二、导线及电缆截面选择（一）按发热条件选择导线截面1.三相导线的相线截面,应使线路长期通过的允许载流量Ial不应小于导线的长时间通过的最大工作电流I30。即第34页，共78页，2023年，2月20日，星期一第35页，共78页，2023年，2月20日，星期一导线及电缆截面选择与校验第36页，共78页，2023年，2月20日，星期一第37页，共78页，2023年，2月20日，星期一导线及电缆截面选择与校验第38页，共78页，2023年，2月20日，星期一导线及电缆截面选择与校验4.保护中性线PEN截面选择保护中性线PEN在TN—S系统中可兼有保护线PE和中性线N的功能。因此保护中性线PEN截面的选择，应同时满足上述保护线PE和中性线N的两个条件，然后取其中最大值即可满足要求。第39页，共78页，2023年，2月20日，星期一试按发热条件选择380V/220V，低压动力TN—C系统中的相线和PEN线截面。已知线路的计算电流为185A，当地最热月平均气温为32℃；拟采用BLX—500型铝芯橡皮线明敷设。第40页，共78页，2023年，2月20日，星期一导线及电缆截面选择与校验第41页，共78页，2023年，2月20日，星期一导线及电缆截面选择与校验有一条采用LJ型铝绞线架设5km长的10kV供电的架空输电线路，有功计算负荷为PC=3000kW，，试按发热条件选择其导线截面，并校验其发热条件和机械强度。第42页，共78页，2023年，2月20日，星期一导线及电缆截面选择与校验第43页，共78页，2023年，2月20日，星期一导线及电缆截面选择与校验（二）按允许电压损耗选择导线截面第44页，共78页，2023年，2月20日，星期一导线及电缆截面选择与校验1.一个集中负荷的三相线路电压损耗计算图6—21为线路末端接有一个集中负荷的三相线路。设每相的电流为I，线路有效电阻为R，电抗为X，线路始端和末端的相电压分别为U1和U2，负荷的功率因数为。以线路末端相电压为参考相量，作出一相的电压相量图，如图6—22所示。由此相量图分析得知第45页，共78页，2023年，2月20日，星期一导线及电缆截面选择与校验第46页，共78页，2023年，2月20日，星期一导线及电缆截面选择与校验第47页，共78页，2023年，2月20日，星期一导线及电缆截面选择与校验第48页，共78页，2023年，2月20日，星期一导线及电缆截面选择与校验第49页，共78页，2023年，2月20日，星期一导线及电缆截面选择与校验第50页，共78页，2023年，2月20日，星期一导线及电缆截面选择与校验有一条长5km的10kV架空线路，采用LJ—70型铝绞线架设，已知：线路计算负荷为PC=1200kW，，导线水平等距排列，线间距离为1m，线路允许电压损耗为5%，试校验该线路是否满足电压损耗的要求？第51页，共78页，2023年，2月20日，星期一第52页，共78页，2023年，2月20日，星期一第53页，共78页，2023年，2月20日，星期一多个集中负荷的三相线路电压损失计算第54页，共78页，2023年，2月20日，星期一导线及电缆截面选择与校验由于线路的电压降相对于线路电压来说很小，所以可近似的把线路电压降的水平分量ΔUx视为电压损耗。根据图6—23（b）的相量图可求出01段和02段的电压损耗计算公式第55页，共78页，2023年，2月20日，星期一第56页，共78页，2023年，2月20日，星期一导线及电缆截面选择与校验第57页，共78页，2023年，2月20日，星期一导线及电缆截面选择与校验第58页，共78页，2023年，2月20日，星期一第59页，共78页，2023年，2月20日，星期一例题6—4某厂10kV架空线路，负荷参数如图6—24所示。采用LGJ—95型钢芯铝绞线架设，已知导线采用三角形排列，线间几何均距为1m，线路允许电压损耗为7%，试校验该线路是否满足电压损耗的要求？第60页，共78页，2023年，2月20日，星期一第61页，共78页，2023年，2月20日，星期一导线及电缆截面选择与校验某380/220V配电线路如图6—26所示，试按发热条件选择导线BLV型导线截面，并计算线路其电压损耗。已知线路安装地点环境温度为30℃。第62页，共78页，2023年，2月20日，星期一第63页，共78页，2023年，2月20日，星期一导线及电缆截面选择与校验第64页，共78页，2023年，2月20日，星期一导线及电缆截面选择与校验第65页，共78页，2023年，2月20日，星期一导线及电缆截面选择与校验第66页，共78页，2023年，2月20日，星期一

工厂供电网结构及导线选择第四节导线及电缆截面选择与校验（四）按经济电流密度选经济电流密度是指年运行费用最低时，导线单位面积通过电流的大小。年