第07章电线电缆选择与敷设

1、第七章电线电缆选择与敷设第一节概述第二节 线路电压损失计算第三节 电线电缆导体截面选择第四节 硬母线选择第五节 线路敷设本章小结一、电线电缆的分类与结构第一节概述 电线电缆用以传输电能、信息或实现电磁能转换的线材产品。 裸导体没有绝缘层的导体，其中包括铜、铝、钢等各种金属和复合金属圆单线、各种结构的架空输电线用的绞线、软接线、型线材等。（一）裸导体 裸绞线（铜绞线 TJ、铝绞线 LJ、钢芯铝绞线LGJ等）主要用于架空线路。架空线路是用杆塔、绝缘子将导线架设于地面上的电力线路。 架空线路的特点是投资省，易维护，但不美观、占空间，受气候条件和周围环境影响大，安全性可靠性不高。 裸型线材属于硬导体，

2、其截面形状有管型、矩形及其他异形。配电装置中的汇流母线就是采用的硬导体，利用支柱绝缘子或绝缘夹具固定并对地绝缘。 接地系统与等电位联结导体也多采用裸导体。（二）电力电缆 电缆具有外护层并且可能有填充、绝缘和保护材料的一个或多个导体的组合体。用以传输和分配电能的电缆产品称为电力电缆。 橡胶聚氯乙稀交联聚乙烯矿物绝缘几根（单根）绞绕的绝缘导线6kV级及以上电缆采用使导体与导体间及导体与保护层之间相互绝缘导体:屏蔽层:绝缘层:结构包覆层增加电缆绝缘的耐压作用，并且防水、防潮铠装层:外被层:内护层: 外护层防止受到外界的机械力作用保护铠装层、防腐2. 电力电缆的结构1. 电力电缆的应用 广泛3.预分支

3、电缆 预分支电缆电缆生产厂家在生产主干电缆时按用户设计图纸预制分支线的电缆，是近年来的一项新技术产品。 预分支电缆适用于低压配电系统采用树干式接线、分支部位有规律分布且固定不变的场合，如用于高层民用建筑电气竖井的垂直配电干线、隧道、机场、桥梁、公路等照明配电干线等。（三）绝缘电线 绝缘电线导体及其绝缘层、屏蔽层（如具有时）的组合体。具有护套层的绝缘电线称为护套绝缘电线。 绝缘电线大量应用于低压配电线路及接至用电设备的末端线路。（四）封闭母线（母线槽） 高压系统应用的封闭母线用金属外壳将导体连同绝缘等封闭起来的组合体。 封闭母线包括离相封闭母线、共箱（含共箱隔相）封闭母线和电缆母线，广泛用于发电

4、机出线、变压器出线、高压开关柜母线联络及其他输配电回路。 低压配电系统常用的封闭式母线干线，其结构是三相四线制母线封闭在走线槽或类似的壳体内，并由绝缘材料支撑或隔开，故又称为母线槽。母线槽按绝缘方式分有： 密集绝缘母线槽将裸母线用绝缘材料覆盖后，紧贴通道壳体放置，有较好的热传导和动稳定性，大电流母线槽推荐首选密集绝缘式；空气绝缘母线槽将裸母线用绝缘衬垫支承在壳体内，靠空气介质绝缘，价格低廉，绝缘不易老化，但散热性能不如密集绝缘好，阻抗较大；空气附加绝缘母线槽将裸母线用绝缘材料覆盖后，再用绝缘垫块支撑在壳体内的母线槽，类同于但优于空气绝缘母线槽。 母线槽按功能分有：馈电式母线槽用来将电能直接从供

5、电电源处传输到配电中心的母线槽，常用于发电机或变压器与开关柜的连接线路，或者开关柜之间的连接线路；插接式母线槽用来传输电能并可引出配电分支线路的母线槽；滑接式母线槽用于移动设备的供电。 二、电线电缆的绝缘材料及护套（一）普通电线电缆 普通电线电缆所用的绝缘材料一般有聚氯乙烯（PVC）、交联聚乙烯（XLPE）、橡胶等。 聚氯乙烯绝缘电线、电缆主要用于1kV及以下低压线路。 交联聚乙烯绝缘电线、电缆，介质损耗低，性能优良，结构简单、制造方便，外径小、重量轻、载流量大（耐热性能优于聚氯乙烯）、敷设方便，因而应用广泛。 橡皮绝缘电缆弯曲性能较好，能够在严寒气候下敷设，特别适用于水平高差大和垂直敷设的场

6、合。 （二）阻燃电线电缆 电线电缆的阻燃性在规定试验条件下，试样被燃烧，在撤去火源后，火焰的蔓延仅在限定范围内，且残焰和残灼能在限定时间内能自行熄灭的特性。 阻燃电线电缆的阻燃等级从高到低分为A、B、C、D四级。可根据要求选择，其中D级标准仅适用于绝缘电线。 阻燃电缆燃烧时烟气特性可分为一般阻燃型、低烟低卤阻燃型、无卤阻燃型三类。 （三）耐火电线电缆 电线电缆的耐火性在规定试验条件下，试样在火焰中被燃烧一定时间内能保持正常运行的性能。 耐火电缆按绝缘材质可分为有机型和无机型两种。一、一个集中负荷线路的电压损失第二节 线路电压损失计算 配电线路的电压损失配电线路始端电压与末端电压的代数差值。 为

7、简化计算，忽略线路分布电容形成的电纳，并假设各相电抗相等。每相电压损失：每相电压损失：UphUA-UBadabaccbcossinI RX线电压损失：线电压损失： U3cossinI RXn1PRQXU电压损失的百分值：电压损失的百分值：n%100UUU2n1()10PRQXU二、带多个集中负荷线路的电压损失WWWW21n1%()10niiiiiUP RQ XU总的电压损失总的电压损失 若以各负载功率来计算，则21n1%()10niiiiiUPRQ XU若线路全长采用同一截面,则211n1%10nni ii iiiUrPlxQlU 可以证明，带有均匀分布负荷的三相线路，在计算其电压损失时，可将

8、其分布负荷集中于分布线段的中点，按集中负荷来计算。P + j QIADBCR,X,lADIP+jQ一、导体截面选择条件第三节 电线电缆导体截面选择al%UU minSS1. 发热条件（允许温升条件）LalIIcal 或 2. 电压损失条件3. 短路热稳定条件对绝缘电线、电缆和母线，4. 经济电流条件 所谓经济电流是按电缆的初始投资与使用寿命期间的运行费用综合经济的原则确定的工作电流（范围）。 5. 机械强度条件 低压电线电缆导体截面还应满足过负荷保护配合的要求；TN系统中导体截面大小还应保证间接接触防护电器能可靠断开电路（见第八章）。kal二、按发热条件选择电线电缆导体截面 按发热条件选择三相

9、系统中的相线截面时，应使其允许载流量Ial大于通过相线的计算电流Ic，即 Ial Ic 。 所谓导线和电缆的允许载流量，就是在规定的环境温度条件下，导线能够连续承受而不致使其稳态温度超过允许值的最大电流。 按发热条件选择导线所用的计算电流Ic，对配电变压器高压侧的导线，取为变压器额定一次电流I1r.T。对电容器的引入线，取为电容器额定电流Ir.C的1.35倍。 影响导线和电缆的允许载流量的主要因素： 导线和电缆的导体材料与绝缘材料 导线和电缆的环境温度 导线和电缆的敷设方式 导线和电缆的并列根数三、按短路热稳定条件选择电线电缆导体截面 1.高压绝缘导线和电缆的短路热稳定条件t3min10QSS

10、K等效条件 式中 2tk3kD()QItt或 2tk3kQIt K导体的热稳定系数，取决于导体的物理特性，如电阻率、导热能力、热容量以及绝缘材料的耐热特性。 短路点选取： 绝缘导线和电缆线路中间分支或接头处 保护动作时间： 对电动机等馈线的电缆，取主保护动作时间。当主保护有死区时，应取对该死区起作用的后备保护动作时间，并应采用相应的短路电流值计算。对其他电缆，宜取后备保护动作时间，并应采用相应的短路电流值计算。 2. 低压绝缘电线和电缆的短路热稳定条件 1）当短路持续时间大于0.1s但不大于5s时，满足短路热稳定的等效条件是：kIStK 2）当短路持续时间小于0.1s时，满足短路热稳定的等效条

11、件是：K2S2I2t 低压短路电流交流分量有效值（A） 短路电流持续时间（s）。根据低压保护电器的动作特性确定 该值从低压保护电器的技术数据中查找 2400 kW, 1100kvar PQk313.5kAI例7-1 某用户10/0.38kV变电所计算负荷为，距离上级地区变电所3km，拟采用YJV22-8.7/10型3芯电缆直埋敷设供电。已知用户变电所10kV母线处三相短路电流为，高压进线过电流保护动作时间为0.8s，断路器全开断时间0.1s。线路全长允许电压损失为5。试选择该用户高压进线电缆截面。 解：（1）先按短路热稳定条件选择电缆导体截面22k3k332min2(0.05)(13.5kA)

12、(0.90.05)s101096mm137As /mmItSK初选高压电缆截面为120mm2。（2）按发热条件进行校验2222cn(2400kW)(1100kvar) =152.4A33 10kVPQIUal245 A 0.9=220.5AI 满足发热条件 （3）按电压损失条件进行校验2n21%1012400 kW 0.181 /km 3km 1100kvar 0.095 /km 3km10 (10kV)1.625UPrlQxlU满足电压损失要求 例7-2 某220/380V的TN-C线路全长150m，距线路首端100m处接有一个集中负荷，最大负荷为50kWj40kvar。线路末端接有一个集中

13、负荷，最大负荷为60kWj 50kvar。线路采用YJV22-0.6/1型四芯等截面铜芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆穿管埋地敷设，环境温度为20，允许电压损失为5。已知线路分支处三相短路电流为10kA，线路首端安装的低压断路器短延时过流脱扣器动作时间为0.2s。试选择电缆截面。 解：（1）先按发热条件选择电缆截面221212cn()()3PPQQIU22(50kW+60kW)(40kvar+50kvar)215.9A30.38kVal271 A0.85=230.4AI查附录表40，得 150 mm2截面的电缆载流量 选择YJV22-0.6/14150型电缆。 （2）按电压损失条件

14、进行校验112 2112 22n2()()%100.145 /km50 kW 0.1km 60 kW 0.15km +0.077 /km40kvar 0.1km 50kvar 0.15km10 (0.38kV)2.02 5r PlPlx QlQlUU满足电压损失要求 （3）按短路热稳定条件进行校验322k3min210kA 100.2s31.3mm150mm143As /mmItSK满足热稳定要求 四、先按电压损失条件选择电线电缆导体截面 当先按电压损失条件选择电线电缆截面时，由于导体截面未知，故有两个未知数，即导线单位长度的电阻和电抗。 可先假定一个单位长度的电抗值x ,然后再进行选择计算。

15、 al211n1%10nni ii iiirPlxQlUU 2aln11110%ni inii iirUUxQlPlSr式中 是导线材料电阻率的计算值，铜取18.8 ，单位m109。 例7-3 设有一回10kV LJ型架空线路向两个负荷点供电，线路长度和负荷情况如图7-4所示。已知架空线路线间几何均距为1m，空气中最高温度为40，允许电压损失al%U5，试选择导线截面。解 （1）先按电压损失条件选择导线截面1 12 21 12 2AC2n%10r PlPlx QlQ lUU21000kW 3km+800kW 5km0.35km500kvar 3km+300kvar 5km10 (10kV)r5

16、r0.564/kmr31.70.564Smm256.2 mm2选取LJ-70导线 查附录表13可得：r0.46/km，x0.344/km。将参数代入得 AC%U4.2525可见，LJ-70导线满足电压损失要求。（2）按发热条件进行校验221212ABn()()=3PPQQIU22(1000kW800kW)(500kvar300kvar)3 10kV=114A 查附录表44，得LJ-70导线在40条件下载流量为215A，大于导线最大负荷电流，满足发热条件。（3）校验机械强度查附录表31，LJ-70导线满足机械强度要求。 五、按经济电流条件选择电缆导体截面电缆线路总费用与导体截面的关系曲线 Sec

17、=Ic / jec 经济截面 电缆线路的经济电流密度，A/mm2。可查设计手册或相关技术规定。 电缆线路电能损耗费用 电缆线路初始投资电缆线路经济寿命期内的总费用 算出Sec后，应选最接近的标准截面（可取较小的标准截面）。经济截面选择范围 六、低压配电系统中性导体、保护导体、保护中性导体截面的选择1.中性导体（N导体）截面的选择序号线路类型选择条件1单相两线制线路2三相四线制线路3存在高次谐波的三相线路 1）相导体截面不大于16mm 2(铜)，中性导体（N）应和相导体具有相同截面中性导体（N）应和相导体具有相同截面 2）相导体截面大于16mm 2(铜)，且满足以下全部条件，中性导体截面可以小于

18、相导体截面，但不应小于相导体截面的50且不应小于16mm 2： a.在正常工作时，中性导体导体预期最大电流（如有谐波电流应包括在内）不大于减少了的中性导体导体截面的允许载流量 b.已按规定进行了过电流保护 1）当谐波电流小于33时，可按相导体电流选择导体截面，但计算电流应除以表7-1中的校正系数（即导体载流量降低系数）； 2）当3次谐波电流超过33时，它引起的中性导体电流超过基波的相电流。此时，应按中性导体电流选择截面，计算电流同样除以表7-1中的校正系数表7-1 4芯和5芯电缆存在高次谐波的校正系数相导体电流中三次谐波含量（%）校 正 系 数按相导体电流选择截面按中性导体电流选择截面0151

19、5333345451.000.860.861.00注：1.三次谐波含量（%）是指相导体中三次谐波电流（有效值）相对于相导体基波电流（有效值）的百分值。 2.表中数据适用于中性导体与相导体等截面的4芯或5芯电缆及穿管绝缘电线，以3芯电缆或3根电线穿管的载流量为基础，把整个回路的导体视为一综合发热体考虑。331100%IHRII三次谐波含量 例例7-4 设有一条三相四线制线路，三相负荷平衡，相导体基波电流为60A。当线路中含有10、20%、40%、50三次谐波时，试确定中性导体和相导体载流量的最低要求。解：1）当线路中含有10三次谐波时2260(60 10%) A=60.3AI N60A 10%

20、3=18AI 可按相导体电流选择导体截面 由于中性导体电流不大，可以认为中性导体的发热不致导体载流量下降，计算电流的校正系数可取1，即中性导体和相导体载流量只需大于60.3A即可。2）当线路中含有20三次谐波时， 2260(6020%) A=61.2AI N60A 20% 3=36AI可按相导体电流选择导体截面 由于中性导体电流较大，中性导体的发热会导致相导体载流量下降，须采用0.86校正系数，即计算电流为61.2A/0.86=71.2A，中性导体和相导体载流量须大于71.2A。NIINII3）当线路中含有40三次谐波时， 2260(6040%) A=64.6AI N60A 40% 3=72A

21、I应按中性导体电流选择导体截面 由于相导体电流较大，相导体的发热会导致中性导体载流量下降，须采用0.86校正系数，即计算电流为72A/0.86=83.7A，中性导体和相导体载流量须大于83.7A。4）当线路中含有50三次谐波时， 2260(60 50%) A=67.1AI N60A 50% 3=90AI应按中性导体电流选择导体截面 考虑到三个相导体处于低负荷状态，三相导体的发热量减少，抵消了中性导体产生的热。因此，计算电流的校正系数可取1。中性导体和相导体载流量只需大于90A即可。NIINII2.保护导体（PE导体）截面的选择 （1）保护导体截面要满足线路发生单相短路故障时的单相短路热稳定性和

22、保护灵敏度的要求。 表7-2 保护导体（PE导体）截面选择相导体截面S（mm2）S1616S35S35PE导体截面（mm2）S16S/2 （2）电缆芯线以外的保护导体或与相导体不在同一外护物之内的保护导体，其截面不应小于：有机械保护时，2.5mm 2（铜）；无机械保护时，4mm 2（铜）。（3）当两个或更多个回路共用一个保护导体时，对应于回路中的最大相导体截面，按表7-2选择。3.保护接地中性导体（PEN导体）截面的选择同时满足上述N导体和PE导体的要求，取其大者。且 （1）采用多芯电缆的干线，其PEN导体截面不应小于4mm2。 （2）配电干线采用单芯电缆作PEN导体和电气装置中固定敷设的PE

23、N导体，截面不应小于10mm2（铜导体）。一、裸母线截面选择第四节 硬母线选择（一）按发热条件选择母线截面按环境条件确定的母线载流量不应小于母线的计算电流。 一般，高压开关柜内主母线的载流量宜与进线断路器额定电流相当；变压器低压侧与低压开关柜主母线的载流量应考虑变压器的过载系数（一般取1.21.3），但也不宜大于变压器低压侧额定电流的1.5倍。 变压器低压侧与低压开关柜内的N母线、PE母线的截面不应小于相母线截面的一半。（二）按短路动、热稳定校验截面 （1）工厂成套的高低压开关柜内母线的短路动、热稳定校验maxp3ii母线的额定峰值耐受电流 安装地点的的最大三相短路电流峰值 2ttI tQ母线

24、的额定短时耐受电流 短路电流热效应，见第四章第四节 （2）现场安装的高低压配电母线的短路热稳定校验t310QSK母线截面（mm2） 母线热稳定系数 短路动稳定条件为 短路热稳定条件为 （3）现场安装的高低压配电母线的短路动稳定校验短路动稳定条件为 cal222ccf p31.7310lK iDW母线最大允许应力，Pa短路电流作用于母线的计算应力矩形截面导体的形状系数 相邻母线中心间距，m 母线截面系数，m3 20.167Whb母线竖放时， 母线平放时， 20.167Wbh二、封闭母线（母线槽）选择1.额定电压选择封闭母线（母线槽）的额定电压不应小于系统的标称电压。 2.额定电流选择封闭母线（母

25、线槽）的额定电流不应小于线路的计算电流。 3. 封闭母线（母线槽）的动、热稳定性校验maxp3ii2ttI tQ4.电压损失校验 对较长距离的封闭母线（母线槽）还应校验其电压损失是否满足要求。 al211n1%10nni ii iiiUrPlxQlUU 一、概述第五节 线路敷设 配电线路用于供配电系统两点之间配电的由一根或多根绝缘导体、电缆、母线及其固定部分构成的组合。 建筑物电气装置中的配电线路又称为布线系统。配电线路的敷设应符合场所的环境特征、建筑物和构筑物的特征、人与布线之间可接近的程度、能承受短路可能出现的机电应力、能承受安装期间或运行中布线可能遭受的其他应力和导线的自重等条件。配电线

26、路的敷设，应避免因环境温度、外部热源、浸水、灰尘聚集及腐蚀性或污染物质等外部环境影响带来的损害，并应防止在敷设和使用过程中因受撞击、振动、电线或电缆自重和建筑物的变形等各种机械应力作用而带来的损害。为保证线路运行安全和防火、阻燃要求，布线用塑料导管、槽盒及附件必须选用非火焰蔓延类制品。 二、绝缘导线布线序号布线方式适用场合 1直敷布线 直敷布线宜用于正常环境室内场所和挑檐下的室外场所 建筑物顶棚内，严禁采用直敷布线2线夹、绝缘子布线瓷（塑料）线夹布线宜用于正常环境的室内场所和挑檐下室外场所。鼓形绝缘子和针式绝缘子布线宜用于室内、外场所在建筑物顶棚内，严禁采用瓷（塑料）线夹、鼓形绝缘子和针式绝缘子布线3金属导管、金属槽盒布线金属导管、金属槽盒布线宜用于室内、外场所，但对金属导管、金属槽盒有严重腐蚀的场所不宜采用建筑物顶棚内，宜采用金属导管布线、带盖封闭金属槽盒4可挠金属电线保护管布线可挠金属电线保护套管布线宜用于室内、外场所，但在易受机械损伤的场所不宜采用明敷设建筑物顶棚内，可采