电缆截面选择计算书(Excel自动计算版)

电缆截面选择设计计算,,,,,,,,,

序号,计算项目,符号表示,参数来源,计算公式,国际单位,计算结果,参数说明,规范依据,其他说明

一、工程基础参数录入,,,,,,,,,

1,回路编号,-,设计值,-,-,WP1,配电回路标识编号,GB50054-2011,可根据实际工程修改

2,回路名称,-,设计值,-,-,动力配电回路,回路用途描述,GB50054-2011,照明/动力/消防/控制

3,线路额定电压,Uₙ,设计值,-,V,380,三相系统标称线电压,GB/T156-2017,低压配电系统380V

4,系统额定频率,f,设计值,-,Hz,50,交流系统标称频率,GB/T156-2017,工频系统标准值

5,功率因数,cosφ,设计值,-,-,0.85,回路负荷自然功率因数,GB50052-2009,电动机0.8~0.85

6,负荷需要系数,Kₓ,设计值,-,-,0.8,用电设备组需要系数,GB50054-2011,按负荷类别查手册

7,线路计算长度,L,设计值,-,m,120,配电箱至最远端线路长度,GB50054-2011,水平+垂直总长度

8,设备装机容量,Pₑ,设计值,-,kW,75,全部设备额定功率之和,GB50054-2011,含备用设备容量

9,计算有功功率,Pⱼₛ,计算值,Pₑ×Kₓ,kW,60,有功计算负荷,GB50054-2011,用于开关电缆选择

10,计算无功功率,Qⱼₛ,计算值,Pⱼₛ×tanφ,kvar,37.1846603,无功计算负荷,GB50054-2011,tanφ由cosφ计算

11,计算视在功率,Sⱼₛ,计算值,Pⱼₛ/cosφ,kVA,70.58823529,视在计算负荷,GB50054-2011,变压器母线选择

12,计算电流,Iⱼₛ,计算值,Sⱼₛ/(√3×Uₙ×10⁻³),A,107.2508741,线路长期工作计算电流,GB50054-2011,载流量需大于此值

二、环境与敷设条件参数,,,,,,,,,

13,环境空气温度,θ₀,实测值,-,℃,30,最热月平均最高温度,GB50217-2018,室外最热月平均温度

14,土壤热阻系数,ρ,查表值,-,℃·m/W,1.2,直埋处土壤热阻系数,GB50217-2018,一般土壤取1.2

15,土壤环境温度,θₑ,实测值,-,℃,25,埋深处最热月平均地温,GB50217-2018,埋深0.8~1.0m地温

16,电缆额定工作温度,θₙ,查表值,-,℃,90,导体长期允许最高温度,GB/T16895.15-2002,XLPE90℃/PVC70℃

17,短路时最高温度,θₖ,查表值,-,℃,250,短路导体最高允许温度,GB50217-2018,XLPE电缆250℃

18,电缆敷设方式,-,设计值,-,-,桥架敷设,电缆敷设安装方式,GB50217-2018,穿管/直埋/桥架

19,每回路并联根数,n,设计值,-,根,1,并联运行电缆根数,GB50217-2018,多根并联考虑均流

20,电缆并列根数,N,设计值,-,根,4,桥架/沟并列电缆总数,GB50217-2018,影响载流量校正

21,电缆排列方式,-,设计值,-,-,单层排列,桥架上排列方式,GB50217-2018,单层/多层/品字形

22,相间中心距离,s,设计值,-,mm,100,电缆相间中心距离,GB50217-2018,影响阻抗计算

三、导体材质与绝缘类型参数,,,,,,,,,

23,导体材质,-,选用值,-,-,铜芯,电缆导体材料,GB/T3956-2008,铜芯/铝芯/铝合金

24,20℃铜导体电阻率,ρ₂₀,查表值,-,Ω·mm²/m,0.017241,20℃铜直流电阻率,GB/T3956-2008,国标标准值

25,铜电阻温度系数,α,查表值,-,/℃,0.00393,铜电阻温度系数,GB/T3956-2008,工作温度电阻换算

26,绝缘类型,-,选用值,-,-,交联聚乙烯XLPE,绝缘材料类型,GB/T12706-2020,XLPE/PVC/橡皮/矿物

27,护套类型,-,选用值,-,-,聚氯乙烯护套,外护套材料,GB/T12706-2020,PVC/PE/铠装

28,电缆额定电压,U₀/U,选用值,-,kV,0.6/1,电缆额定电压U0/U,GB/T12706-2020,低压选0.6/1kV

29,电缆芯数配置,-,选用值,-,芯,4+1,电缆芯数,GB50054-2011,TN-S选5芯

四、按载流量选择电缆截面,,,,,,,,,

30,环境温度校正系数,Kₜ,计算值,√[(θₙ-θ₀)/(θₙ-25)],-,0.960768923,温度校正系数,GB/T16895.15-2002,高于25℃时Kt<1

31,土壤热阻校正系数,K₃,查表值,-,-,1,土壤热阻校正,GB50217-2018,ρ=1.2取1.0

32,并列敷设校正系数,Kⱼ,查表值,-,-,0.8,并列敷设校正,GB/T16895.15-2002,4根并列取0.8

33,穿管敷设校正系数,K₉,查表值,-,-,0.9,穿管敷设校正,GB/T16895.15-2002,3~4根穿管取0.9

34,综合校正系数,K,计算值,Kₜ×K₃×Kⱼ×K₉,-,0.691753624,校正系数乘积,GB50217-2018,多个系数连乘

35,16mm²铜芯载流量,I₁₆,查表值,-,A,83,16mm²载流量基准,GB/T16895.15-2002,YJV基准值

36,25mm²铜芯载流量,I₂₅,查表值,-,A,109,25mm²载流量基准,GB/T16895.15-2002,YJV基准值

37,35mm²铜芯载流量,I₃₅,查表值,-,A,136,35mm²载流量基准,GB/T16895.15-2002,YJV基准值

38,50mm²铜芯载流量,I₅₀,查表值,-,A,168,50mm²载流量基准,GB/T16895.15-2002,YJV基准值

39,70mm²铜芯载流量,I₇₀,查表值,-,A,213,70mm²载流量基准,GB/T16895.15-2002,YJV基准值

40,95mm²铜芯载流量,I₉₅,查表值,-,A,264,95mm²载流量基准,GB/T16895.15-2002,YJV基准值

41,120mm²铜芯载流量,I₁₂₀,查表值,-,A,307,120mm²载流量基准,GB/T16895.15-2002,YJV基准值

42,150mm²铜芯载流量,I₁₅₀,查表值,-,A,355,150mm²载流量基准,GB/T16895.15-2002,YJV基准值

43,185mm²铜芯载流量,I₁₈₅,查表值,-,A,407,185mm²载流量基准,GB/T16895.15-2002,YJV基准值

44,240mm²铜芯载流量,I₂₄₀,查表值,-,A,481,240mm²载流量基准,GB/T16895.15-2002,YJV基准值

45,允许最小载流量要求,Iₓᵤ,计算值,Iⱼₛ/K,A,155.0420125,校正后最小载流量,GB50054-2011,实际载流量需大于此

46,初选电缆标称截面,S₁,选用值,-,mm²,70,初选电缆截面,GB50054-2011,70mm²标准截面

47,初选电缆基准载流量,Iᵧ,查表值,-,A,213,初选截面基准载流量,GB/T16895.15-2002,对应70mm²

48,校正后实际载流量,I_z,计算值,Iᵧ×K,A,147.343522,实际敷设条件下载流量,GB50054-2011,考虑所有校正系数

49,载流量校验结论,-,判断值,"IF(I_z≥Iⱼₛ,""满足"",""不满足"")",-,满足,载流量是否合格,GB50054-2011第3.2.9条,不满足需加大截面

五、线路阻抗计算,,,,,,,,,

50,导体工作温度,θ_w,计算值,θ₀+(Iⱼₛ/(n×I_z))²×(θₙ-θ₀),℃,61.79002267,实际负荷下稳态温度,供配电设计手册,精确计算电阻用

51,工作温度电阻率,ρ_w,计算值,ρ₂₀×(1+α×(θ_w-20)),Ω·mm²/m,0.020072572,工作温度下电阻率,供配电设计手册,温度对电阻影响

52,单位长度交流电阻,R₀,计算值,ρ_w/S₁×1000×1.01,Ω/km,0.289618539,每公里交流电阻,GB/T16895.15-2002,含集肤邻近效应

53,单位长度电抗,X₀,查表值,-,Ω/km,0.08,每公里正序电抗,供配电设计手册,低压电缆0.06~0.08Ω/km

54,线路总电阻,R,计算值,R₀×L/1000,Ω,0.034754225,整条电缆总电阻,供配电设计手册,电阻×长度

55,线路总电抗,X,计算值,X₀×L/1000,Ω,0.0096,整条电缆总电抗,供配电设计手册,电抗×长度

56,线路总阻抗,Z,计算值,√(R²+X²),Ω,0.036055736,总阻抗模值,供配电设计手册,阻抗三角形

六、电压损失校验,,,,,,,,,

57,三相电压损失率,ΔU%,计算值,√3×Iⱼₛ×(Rcosφ+Xsinφ)/(10Uₙ),%,0.001691292,电压损失百分数,GB50054-2011第3.3.4条,三相平衡负荷公式

58,单位长度电压损失,ΔUₐ%,查表值,-,%/(A·km),0.39,单位电流单位长度压降,供配电设计手册,70mm²cosφ=0.85取值

59,查表法电压损失率,ΔU%,计算值,ΔUₐ%×Iⱼₛ×L/1000,%,5.019340908,查表法电压损失,GB50054-2011,工程快速估算

60,电动机回路允许压降,ΔU_yx%,设计值,-,%,5,电动机允许电压损失,GB50052-2009,一般电动机±5%

61,照明回路允许压降,ΔU_zm%,设计值,-,%,5,照明允许电压损失,GB50034-2013,照明回路±5%

62,电压损失校验结论,-,判断值,"IF(ΔU%≤ΔU_yx%,""满足"",""不满足"")",-,满足,电压损失是否合格,GB50054-2011第3.3.4条,不满足加大截面

七、短路热稳定校验,,,,,,,,,

63,系统短路容量,S_d,设计值,-,MVA,100,低压母线短路容量,GB50054-2011,10kV侧取100~300MVA

64,变压器额定容量,Sₜ,设计值,-,kVA,800,供电变压器容量,GB50052-2009,800kVA示例

65,变压器阻抗电压,Uₖ%,查表值,-,%,4.5,变压器短路电压百分比,GB/T6451-2015,800kVAUk%=4.5%

66,系统阻抗,X_s,计算值,Uₙ²/S_d,mΩ,1.444,低压侧系统阻抗,供配电设计手册,系统阻抗换算

67,变压器阻抗,Xₜ,计算值,Uₖ%×Uₙ²/(100×Sₜ),mΩ,8.1225,低压侧变压器阻抗,供配电设计手册,变压器阻抗换算

68,短路点总阻抗,X_Σ,计算值,X_s+Xₜ+R×1000+X×1000,mΩ,53.92072466,短路回路总阻抗,供配电设计手册,系统+变+线路

69,三相短路电流,I_k,计算值,Uₙ/(√3×X_Σ/1000),kA,4068.927847,短路电流周期分量,GB50054-2011,短路稳态值

70,短路冲击系数,K_ch,查表值,-,-,1.3,低压系统冲击系数,GB50054-2011,低压取1.0~1.3

71,短路冲击电流,i_ch,计算值,√2×K_ch×I_k,kA,7479.503168,短路电流峰值,GB50054-2011,动稳定校验用

72,断路器分闸时间,tբ,设计值,-,s,0.04,断路器全分闸时间,GB50217-2018,塑壳0.02~0.04s

73,保护动作时间,t_b,设计值,-,s,0.1,保护最长动作时间,GB50054-2011,瞬动脱扣时间

74,短路假想时间,tⱼ,计算值,t_b+t_f,s,0.14,短路等效持续时间,GB50217-2018,保护+分闸时间

75,短路热效应,Qₜ,计算值,I_k²×t_j,kA²·s,2317864.335,短路电流热效应,GB50217-2018,考虑持续时间

76,热稳定系数,C,查表值,-,-,143,铜芯XLPE热稳定系数,GB50217-2018附录E,铜90→250℃C=143

77,热稳定最小截面,S_min,计算值,√Qₜ×1000/C,mm²,10646.52723,热稳定最小截面,GB50217-2018第3.0.11条,S≥Smin合格

78,热稳定校验结论,-,判断值,"IF(S₁≥S_min,""满足"",""不满足"")",-,不满足,热稳定是否合格,GB50217-2018第3.0.11条,短路不烧毁电缆

八、机械强度校验,,,,,,,,,

79,铜芯最小允许截面,S_jx_min,查表值,-,mm²,1.5,机械强度铜芯最小,GB50054-20113.2.10条,固定敷设铜芯1.5mm²

80,铝芯最小允许截面,S_jx_l,查表值,-,mm²,10,机械强度铝芯最小,GB50054-20113.2.10条,固定敷设铝芯10mm²

81,移动式电缆最小,S_jx_y,查表值,-,mm²,1.5,移动软电缆最小,GB50054-2011,橡套电缆1.5mm²

82,控制电缆最小,S_kz_min,查表值,-,mm²,1.5,控制电缆最小截面,GB50217-2018,控制电缆1.5mm²

83,照明导线最小,S_zm_min,查表值,-,mm²,1.5,照明导线最小截面,GB50034-2013,照明分支1.5mm²

84,机械强度校验结论,-,判断值,"IF(S₁≥S_jx_min,""满足"",""不满足"")",-,满足,机械强度是否合格,GB50054-20113.2.10条,防止敷设拉断

85,支持点最大间距,L_max,查表值,-,m,1,桥架固定点最大间距,GB50217-2018,水平敷设1m

86,电缆允许拉力,F,计算值,σ×S₁,N,4200,电缆最大牵引力,GB50217-2018,铜芯60N/mm²

九、经济电流密度选择,,,,,,,,,

87,年最大负荷小时,T_max,设计值,-,h,4500,年最大负荷利用小时,GB50217-2018,一班2000/二班4000/三班6000

88,铜经济电流密度,J_j,查表值,-,A/mm²,2,经济电流密度值,GB50217-2018附录B,3000~5000h取值

89,经济截面计算值,S_j,计算值,Iⱼₛ/J_j,mm²,53.62543705,最佳经济截面,GB50217-20183.0.12条,寿命周期费用最小

90,标称经济截面,S_jb,选用值,-,mm²,70,标准经济截面,GB50217-2018,选不小于计算值标准截面

91,电缆综合单价,Y_c,调研值,-,元/m,240,材料敷设综合单价,当地造价信息,YJV-4×70+1×35参考价

92,线路投资费用,T_z,计算值,Y_c×L,元,28800,初始投资总额,技术经济学,材料+敷设+附件

93,年损耗小时数,τ,查表值,-,h,3200,最大负荷损耗小时,供配电设计手册,"T=4500,cosφ=0.85"

94,年电能损耗费,Y_s,计算值,3Iⱼₛ²Rτ×0.65×10⁻³,元/年,2494.559543,年电能损耗费用,技术经济学,电价0.65元/kWh

95,损耗回收年限,N_h,计算值,投资差/损耗差,年,2,投资差额回收年限,GB50217-2018,5~8年为经济界限

96,经济截面校验结论,-,判断值,"IF(S₁≥S_j×0.7,""满足"",""不满足"")",-,满足,经济技术合理性,GB50217-20183.0.12条,长线路重点校验

十、中性线与保护线截面选择,,,,,,,,,

97,S≤16时N线截面,S_N1,查表值,-,mm²,16,相线≤16时N线,GB50054-2011,与相线等截面

98,16<S≤35时N线,S_N2,查表值,-,mm²,16,16~35时N线最小,GB50054-2011,最小16mm²

99,S>35时N线截面,S_N3,计算值,S₁/2,mm²,35,相线>35时N线,GB50054-2011,取相线一半

100,三次谐波含量,THDi,设计值,-,%,15,三次谐波含有率,GB50054-2011,>33%时N线等截面

101,谐波校正N线截面,S_Nx,判断值,"IF(THDi>33,S₁,S_N3)",mm²,35,考虑谐波N线截面,GB50054-20113.2.12条,谐波严重N线等大

102,中性线选用值,S_N,选用值,-,mm²,35,最终N线标称截面,GB50054-2011,靠近计算值标准截面

103,PE线最小截面,S_PE,查表值,-,mm²,35,保护线最小截面,GB50054-2011表3.2.14,按规范表格选取

104,S≤16时PE线,S_PE1,查表值,-,mm²,16,相线≤16时PE线,GB50054-2011,与相线等截面

105,16<S≤35时PE线,S_PE2,查表值,-,mm²,16,16~35时PE线最小,GB50054-2011,最小16mm²

106,S>35时PE线截面,S_PE3,计算值,S₁/2,mm²,35,相线>35时PE线,GB50054-2011,取相线一半

107,PE线选用值,S_PEx,选用值,-,mm²,35,最终PE线标称截面,GB50054-2011,靠近计算值标准截面

108,PEN线最小截面,S_PEN,查表值,-,mm²,10,铜芯PEN线最小,GB50054-20113.2.15条,铜芯PEN≥10mm²

109,总等电位联结线,S_bd,查表值,-,mm²,16,总等电位线最小,GB50054-2011,不小于最大PE线一半

110,局部等电位联结线,S_lbd,查表值,-,mm²,6,局部等电位线最小,GB50054-2011,不小于PE线一半

十一、动稳定校验,,,,,,,,,

111,允许机械应力,σ_yx,查表值,-,N/mm²,140,铜导体允许应力,GB50217-2018,铜材允许应力值

112,短路电动力,F_k,计算值,0.2×i_ch²×1000/s,N/m,111885935.3,单位长度电动力,供配电设计手册,平行导体电动力

113,电缆弯曲应力,σ_w,计算值,M/W,N/mm²,477604.5387,短路弯曲应力,材料力学,简支梁弯曲应力

114,动稳定校验结论,-,判断值,"IF(σ_w≤σ_yx,""满足"",""不满足"")",-,不满足,动稳定是否合格,GB50217-2018,电动力不损坏电缆

十二、保护电器配合校验,,,,,,,,,

115,断路器额定电流,I_r,选用值,-,A,160,断路器壳架电流,GB14048.2-2008,160A塑壳断路器

116,脱扣器额定电流,I_n,选用值,-,A,140,长延时整定电流,GB14048.2-2008,In≥Ijs选140A

117,长延时脱扣整定,I_set1,计算值,I_n×1.0,A,140,长延时整定值,GB50054-2011,可靠系数1.0

118,长延时保护配合,-,判断值,"IF(I_set1≤I_z,""满足"",""不满足"")",-,满足,长延时过负荷保护,GB50054-20116.3.3条,Iset1≤Iz

119,瞬动整定倍数,n,选用值,-,倍,10,瞬动脱扣倍数,GB14048.2-2008,配电型10In

120,瞬动脱扣整定,I_set3,计算值,n×I_n,A,1400,瞬动整定值,GB50054-2011,短路瞬时保护

121,瞬动保护配合,-,判断值,"IF(I_k×1000≥1.3I_set3,""满足"",""不满足"")",-,满足,瞬动可靠动作,GB50054-20116.2.4条,Id≥1.3Iset3

122,单相接地故障电流,I_d,设计值,-,A,800,末端接地故障电流,GB50054-2011,灵敏度校验

123,接地故障灵敏度,K_lm,计算值,I_d/I_set3,-,0.571428571,故障电流/动作值,GB50054-20115.2.8条,灵敏度≥1.3

124,灵敏度校验结论,-,判断值,"IF(K_lm≥1.3,""满足"",""不满足"")",-,不满足,接地故障灵敏度,GB50054-20115.2.8条,不满足选漏电保护

125,熔断器熔体电流,I_rn,选用值,-,A,160,熔体额定电流,GB13539-2015,熔断器保护参数

126,熔断器配合结论,-,判断值,"IF(I_rn≤0.8I_z,""满足"",""不满足"")",-,不满足,熔断器电缆配合,GB50054-2011,Irn≤0.8Iz

十三、电动机启动电压校验,,,,,,,,,

127,电动机额定功率,P_d,设计值,-,kW,55,最大电动机功率,GB50055-2011,55kW电机示例

128,电动机额定电流,I_de,计算值,P_d/(√3×0.38×0.85×0.92),A,106.862284,电机额定电流,GB50055-2011,效率η=0.92

129,启动电流倍数,K_q,查表值,-,倍,7,直接启动倍数,GB50055-2011,Y系列5~7倍

130,电动机启动电流,I_q,计算值,K_q×I_de,A,748.0359878,电机启动电流,GB50055-2011,直接启动电流

131,启动线路压降,ΔU_q%,计算值,√3I_qL(R₀×0.35+X₀×0.94)/(10Un×10),%,0.722397625,启动时电压损失,GB50055-2011,cosφq≈0.35

132,母线电压相对值,U_m%,计算值,100-前级压降,%,98,启动时母线电压,GB50055-2011,前级压降约2%

133,电动机端电压,U_d%,计算值,U_m%-ΔU_q%,%,97.27760238,启动时机端电压,GB50055-2011,母线减线路压降

134,启动允许最低电压,U_yx%,查表值,-,%,85,启动允许最低电压,GB50055-2011,不频繁启动≥85%

135,启动电压校验结论,-,判断值,"IF(U_d%≥U_yx%,""满足"",""不满足"")",-,满足,启动电压合格,GB50055-20112.2.1条,不满足需降压启动

十四、热寿命与过载能力校验,,,,,,,,,

136,电缆绝缘热寿命,L₀,查表值,-,年,30,额定温度下预期寿命,GB/T12706-2020,XLPE寿命30~40年

137,短期过载最高温度,θ_g,查表值,-,℃,105,XLPE短期过载温度,GB/T16895.15-2002,≤100小时/年

138,绝缘老化温度系数,K_g,计算值,2^((θ_g-θₙ)/8),-,3.668016173,8度法则系数,阿伦尼乌斯公式,每升