电气电缆载流量及电缆的选择

1、电缆载流量及电缆的选择 范铭印 目 录1、按发热选择导线截面2、按容许电压损失选择导线截面3、按经济电流密度选择导线截面4、常用电力电缆的载流量划1、按发热选择导线截面（一） 按正常发热选择导线截面 导体通过电流则发热而使其温度升高，当周围介质温度为某一定值时，假定发热及散热达到平衡，则导体温度维持在定值不继续升高。单位时间内导体散出的热量为P1=kF(2-1),而发出的热量为P2=I2R2 当P1=P2时（1-1）式中 k 散热系数 （W/cm2）； F 散热面积 （cm2）； 2 导体的温度 （）； 1 周围介质的温度 （）； R2 当导体温度为2时，导体的电阻 （）。划 由式（1-1）可

2、以看出，当周围介质温度一定时，在某一允许温度2的条件下，某一种材料的导线，其截面与一定的最大容许电流Iux相对应。考虑到无法用理论分析的有关因素，这一电流都是用实验求出的。 对导线的允许温度规定如下： 裸线 2=70是从导线接头容易氧化损坏的角度出发规定的； 绝缘线 2=70是从绝缘老化的角度出发的； 电缆 不同电压的电缆对最大允许温度有不同的要求，其原因为：绝缘的老化；纸绝缘电缆在不同电压等级下有不同的稳定性。这是因为电缆内部通过电流后发生热胀冷缩现象而形成气隙后，其内部的气化致使绝缘材料由于电离而击穿。 不同电压电缆的容许温度，详见表1-1 周围介质温度是根据下述条件规定的：空气温度 按最

3、热月份下午十三点的平均温度确定。地下温度 按0.8米深的土壤月平均最高温度确定，如电缆穿过钢管则应按空气温度考虑。 因此，当介质温度不同于原来规定的数值时，则应根据下式，对电缆所能通过的容许电流进行修正式中 Iux在介质温度为1时，电缆容许通过的电流（A）； Iux在介质温度为1时，电缆容许通过的电流，即从手册上查出的电流（A）； 2不同电压等级电缆的最高容许温度。（二） 按短路电流的热效应进行校验，其最小截面为式中 I 短路电流的稳定电流值（A）； c 与导体材料有关的系数； tj 通过短路电流的假想时间（s）；但在下列情况下，对电缆的截面可以不进行短路校验：用熔断器作为短路保护的电缆线路；

4、对不重要负荷的单独用电设备或小型配电所的电缆线路，当电缆故障损坏时，不致引起爆炸、火灾或损坏附近其他线路和设备，且容易更换；对重要负荷的单独用电设备除上述要求外，尚须具备备用设备而不致影响正常生产者。划注：对发电厂、变电所以及大型联合企业等重要回路铝芯电缆，短路最高允许温度为200。 含有膝焊中间接头的电缆，短路最高允许温度为160。常用电力电缆的最高允许温度 表1-1电缆类型 电压（kV）最高允许温度（）额定负荷时短路时粘性浸渍纸绝缘138025066510603550175不滴流纸绝缘168025010653562175交联聚乙烯绝缘10902501080聚氯乙烯绝缘70160自容式充油6

5、350075160附录A 常用电力电缆的最高允许温度2、按容许电压损失选择导线截面（一）、供电网路的电阻和电抗电阻 在交流电路中，由于集肤效应和近距离效应，其电阻是以有效电阻来计算的，如果采用有色金属导线，在50Hz的情况下，集肤效应并不大，导线的电阻可以用下式来计算：式中 导线材料的电阻系数（-mm2/m）。 在国际单位制中(-mm2/m)被称为西门子/米（S/m）； l 导线长度（m）； s 导线截面（mm2）。 在进行网路计算时，不是用各种导线材料原有的电阻系数，通常是用修正了以后的电阻系数，其原因如下： （1）在电网中所用的导线和电缆大都是由绞线制成，绞线中线股的实际长度要较导线长度大

6、23%； （2）在进行电网计算时，所用的导线和电缆截面是额定截面，但是导线和电缆的实际截面与额定截面并不相同，通常是略小于额定截面； （3）通常所用的电阻系数都是对应20的情况，当温度改变时，电阻系数的大小也跟着改变。所以计算时，需根据导线工作地点的环境温度和导线中电流密度的大小取一平均温度。 考虑以上因素后，导线材料的电阻系数和电导系数列于下表：2.电抗 导线电抗的大小，与导线的几何尺寸，三相导线的排列方法和相间距离有关。导线的电抗可以用下式计算： （/km） 式中 f 交流电频率（Hz）； Dpf 三相导线的几何平均距离，如三相导线间的距离分别为D1，D2及D3，则 r 导线的外半径（mm

7、）; 导线材料的相对导磁率，对于有色金属=1。导线材料电阻率的计算值（m）电导率的计算值（S/m）铜1.88x10-85.3x106铝3.17x10-83.15x106划（二）、电网中的电压损失1、集中负荷的三相线路电压损耗计算线电压损耗U式中 ia为负荷电流的有功分量；ir为负荷电流的无功分量；R为线路首端至各负荷点每相电阻；X为线路首端至各负荷点每相电抗；p为负荷有功功率；q为负荷无功功率；P为线段有功功率；Q为线段无功功率；r为线段每相电阻；x为线段每相电抗。对于“无感”线路，即线路感抗可略去不计或负荷cos1的线路，其电压损耗为式中 p为负荷功率； R为为线路首端至各负荷点每相电阻；

8、P为线段有功功率；r为各线段的每相电阻； UN为线路的额定电压。对于“均一无感”线路，即全线路的导线型号规格一致且可不计感抗或负荷cos1的线路，则电压损耗为式中 为导线的电导率； A为导线截面； M为线路的所有功率矩之和； UN为线路的额定电压。线路电压损耗的百分比值为“均一无感”的三相线路电压损耗百分比值为式中 C为计算系数，如下表所示。划注：表中C值是导线工作温度为50、功率矩M的单位为kWm，导线截面A的单位为mm2时的数值。 对于均一无感的单相交流线路和直流线路，由于其负荷（或功率）要通过来回两根导线，所以总的电压损耗因为一根导线上电压损耗的2倍，二三相线路的电压损耗实际上只是一相（

9、即一根相线）导线的电压损耗，所以单相和直流线路的电压损耗百分比值为线路额定电压V线路类型C的计算式计算系数C/(kWmmm2)铜线铝线220/380三相四线76.546.2两相三线34.020.5220单相及直流12.87.741103.211.94划 均一无感线路按允许电压损耗选择导线截面的公式为：上式常用于照明线路导线截面的选择。2、均匀分布负荷的三相线路电压损耗计算式中 I为各线段的电流；R0为导线的电阻率，单位为/km；X0为导线的电抗率，单位为/km；L1为线路首端至均布负荷第一个点位置的长度；L2为均布负荷段的长度。 上式说明带有均匀分布的线路，在计算其电压损耗时，可将其分布负荷集

10、中于分布线段的中点，按集中负荷来计算。划3、按经济电流密度选择导线截面 在建设电网时，从经济上考虑两个方面的问题，一是要注意减少建设的初期投资，另一方面也要考虑如火如何减少以后每年所支付的运行费用。 导线（或电缆）的截面越大，电能损耗越小，但是线路投资、维修管理费用和有色金属消耗量都要增加。 从全面的经济效益来考虑，即使线路的年运行费用接近于最小而又适当考虑有色金属节约的导线截面，称为经济截面（economic section），用符号Aec表示。我国现行的经济电流密度规定如下表所示。导线和电缆的经济电流密度线路类别导线材质年最大有功负荷利用小时3000h以下30003000h5000h以上裸导线