電纜導線截麵選擇方案

10.3導線截麵選擇

從配電變壓器到用電負荷的線路有架空線路和電纜線路兩種形式。無論室內或室外的配電導線及電纜截麵的選擇方法是一樣的。

10.3.1選擇導線截麵的原則

1.電力電纜纜芯截麵選擇的基本要求

(1)最大工作電流作用下的纜芯溫度，不得超過按電纜使用壽命確定的允許值。

(2)最大短路電流作用時間產生的熱效應，應滿足熱穩定條件。

(3)連接回路在最大工作電流作用下的電壓降，不得超過該回路允許值。

(4)較長距離的大電流回路或35kV以上高壓電纜，當符合上述條件時，宜選擇經濟截麵，可按“年費用支出最小”原則。

(5)鋁芯電纜截麵，不宜小於4mm2。

(6)水下電纜敷設當需纜芯承受拉力且較合理時，可按抗拉要求選用截麵。

導線截麵的選擇應同時滿足機械強度、工作電流和允許電壓降的要求。其中導線承受最低的機械強度的要求是指諸如導線的自重、風、雪、冰封等而不致於斷線；導線應能滿足負載長時間通過正常工作最大電流的需要；及導線上的電壓降應不超過規定的允許電壓降。一般公用電網電壓降不得超過額定電壓的5％。電力電纜芯截麵選擇不當時，造成影響可靠運行、縮短使用壽命、危害安全、帶來經濟損失等弊病，不容忽視。電纜纜芯持續工作溫度，關係著電纜絕緣的耐熱壽命，一般按30～40年使用壽命，並依據不同絕緣材料特性確定工作溫度允許值。當工作溫度比允許值大時，相應的使用壽命縮短，如交聯聚乙烯工作溫度較允許值增加約8℃，對應載流量增加7％，則使用壽命降低一半。電纜纜芯持續工作溫度，還涉及影響纜芯導體連接的可靠性，需考慮工程實際可能的導體連接工藝條件來擬定。

短路電流作用於纜芯產生的熱效應，滿足不影響電纜絕緣的暫態物理性能維持繼續正常使用，且使含有電纜接頭的導體連接能可靠工作，以及對分相統包電纜在電動力作用下不致危及電纜構造的正常運行，這就統稱為符合熱穩定條件。否則會出現了油紙絕緣鉛包被炸裂、絕緣紙燒焦、電纜芯被彈出、電纜端部冒煙等故障。

“年費用支出最小”原則的評定方法，是參照原水電部82電計字第44號文頒發“電力工程經濟03manbetx 暫行條例”，該文件推薦的年費用支出B的表達式如下：B＝0.11Z＋1.11N。式中Z－投資；N－年運行費。

係數是基於取經濟使用年限為25年和施工年數按一年來計算的。限製鋁芯小截麵的使用，是基於過去工程實踐中采用小於4～6mm2易出現損傷折斷的緣故。對35kV以上高壓單芯電纜、電纜使用方式造成附加發熱、散熱變差的情況，一般宜直接用計算或測試方式來確定允許載流量。

2.電纜載流量的測試

測試應具有科學性的主要特征是：電纜在穩定地持續電流作用下，反映測試特點的條件，應足以等效實際工況的有關影響因素，包含其環境溫度應基本穩定。以400～500Hz中頻勵磁係統自動調節回路用的電纜為例，計入中頻情況比工頻時鄰近效應與集膚效應較為增大影響，要比同截麵在工頻時的載流量降低至0.68～0.99倍；截麵大時降低程度較顯。單芯高壓電纜交叉互聯接地方式，其單元係統的三個區段，在工程實踐中往往難以均等，一般可按下列公式計入金屬護層的附加損耗影響。

Ps＝ΔWs(ΔL/L)2

式中：Ps——電纜金屬護層的附加損耗率；ΔWs——電纜金屬護層兩端完全接地時的金屬護層環流損耗占纜芯導體損耗的比值；ΔL——該單元係統劃分三區段中最大與最小長度之差；L——該單元係統三個區段長度之和。

塑料管較金屬管的管材熱阻係數大，且表麵散熱性差，用作電纜保護管時，對截流量的影響不容忽視。槽盒內電纜載流量校正係數K隨盒體材料導熱性、壁厚、電纜占積率和結構特征等因素而異。料包帶用於阻止電纜延燃時，覆蓋層厚度一般在1.5mm以內，塗料、包帶用作耐火防護時，或者采用石棉泥、防火包等構成較厚實的耐火層情況，伴隨的熱阻增大影響則不容忽視。電纜溝內埋砂時，砂的熱阻係數不僅與砂粒的粗細以及其中土、細石等含量有關，還受含水量影響，但含水量不能隻按初始條件，應考慮運行溫度較高時的水份遷移影響。

3.環境溫度的影響

國內外工程實踐都曾顯示，纜芯工作溫度大於70℃的電纜直埋敷設運行一段時間後，由於電纜表皮溫度在約50℃情況下，電纜近旁水份將逐漸遷移而呈幹燥狀態，導致熱阻增大，出現纜芯工作溫度超過額定值的惡性循環，影響電纜絕緣老化加速，以致發生絕緣擊穿02manbetx.com 。

直埋敷設路由位於水泥或石板的路麵下，其保水性對防止土壤水份遷移有相當作用。但沿通道近旁若有植樹時，樹根的吸水因素又易造成土壤幹燥。一般對缺乏保水覆蓋層情況的防止水份遷移對策，可采取經常性澆水或並行設置冷卻水管，但經濟上不一定合算；也可實施換土即選用恰當比例的砂與水泥等拌合進行回填方式。由於氣象溫度的曆年變化有分散性，宜以不少於10年左右的統計值表征。環境溫度不取極端最高溫度，是基於電纜允許短時超過最高工作溫度，具有過負荷能力，而極端最高與最熱月的日最高溫度平均值相差在5～8℃以內，極端高溫持續多不超過數小時，累積所占使用總時數的比例更微小。

因為土壤的熱容性，使日溫度變化顯著小於氣溫。實測顯示地麵-0.6m以下的日溫變化就不大，故對直埋時環境溫度的擇取，不同於空氣中的要求。直埋敷設時環境溫度不同埋深溫度差別較大。如某地20年氣象記錄的平均值有：最熱月的地下-0.5m、-1.0m、-2.0m處最高月平均溫度，分別比同一地麵月平均氣溫低3℃、4℃、7℃。在環境溫度基礎上要求計入實際工程環境溫升的影響，非常重要。電纜線路通過不同散熱條件區段時，同一纜芯截麵下各區段的纜芯工作溫度可能出現差異。實踐中靠近高溫管道、鍋爐的電纜因過熱而導致局部絕緣老化或燒壞的事例不少。照明負荷為主的供電線路，不平衡電流往往較大，應在設計中予以平衡。尤其是換流設備和電弧爐等非線性用電設備、無功補償裝置等接人電網後，產生諧波電流，其電流不平衡率往往不可忽視。交流回路並聯的電流分配，不僅與阻抗相關，還依賴於有功與無功負荷。當供電線路含有多種受電設備時，其所含有功與無功負荷的變化，在設計階段難以把握，難以同步，若並聯電纜截麵不等，則難望實現合理分配。如果從安全計放大截麵，投資過大，如果偏於緊湊，就難免出現過負荷。電纜金屬屏蔽層截麵如果偏大，固然較可靠，但投資增加；如果偏小，則不安全。工程實踐中，已發生屏蔽層被電流燒壞的事例；通過對中性點非直接接地係統不同地點兩相接地時接地電流作用燒壞屏蔽層的02manbetx.com 03manbetx ，建議對10kV、35kV級，宜分別按500A、2500A作用3s條件來選擇。

4.電纜芯線材質

控製和信號電纜導體截麵一般較小，使用鋁芯在安裝時的彎折常有損傷，與銅導體或端子的連接往往出現接觸電阻過大，且鋁材具有蠕動屬性，連接的可靠性較差，故控製和信號電纜導體統一明確采用銅芯。電力電纜導體材質的選擇，既需考慮其較大截麵特點和包含連接部位的可靠安全性，又要統籌兼顧經濟性，宜區別對待。同樣條件下銅與銅導體比鋁與銅導體連接的接觸電阻要小約10～30倍，據美國消費品安全委員會CPCS統計的火災02manbetx.com 率，銅芯線纜與鋁芯線纜故障率之比為1：55。電源回路一般電流較大，同一回路往往需多根電纜，采用鋁芯更增加電纜數量，造成櫃、盤內連接擁擠，曾多次回連接處發生故障導致嚴重02manbetx.com 。現明確重要的電源回路需用銅芯，可提高電纜回路的整體安全可靠性。耐火電纜需具有在經受750～1000℃作用下維持通電的功能。鋁的熔融溫度為660℃，而銅可達1080℃。水下敷設比陸上的費用高許多，采用銅芯有助於減少電纜根數時，一般從經濟性和加快工程來看將顯然有利。

5.電力電纜芯數

交流1kV及以下電源中性點直接接地係統，按設有中性線、保護接地線，中性線與保護接地線獨立分開或功能合一等不同接線方式，在供電係統中已客觀存在著不同類別。故需相應明確電纜芯數的選擇要求。大電流回路采用單芯電纜，較三芯電纜可改善櫃、盤內密集的終端連接部位電氣安全間距；對長線路情況可減免接頭，利於提高線路工作可靠性。多年電纜運行實踐顯示了接頭故障率占電纜事故中相當高的比例，基於電纜密集彙聚於櫃、盤中因電氣間距等因素容易導致事故的經驗教訓，因而在綜合評價時，不應隻注意單芯與三芯的投資差異，還要注重技術安全性。

10.3.2按械強度選擇的方法

1.架空導線截麵不得小於表10-10要求。

表10-10架空導線截麵按械強度選擇導線截麵(mm2)

接戶線必須用絕緣線，銅線用截麵不小於4mm2，鋁線用截麵不小於6mm2。

2.固定敷設的導線最小線芯截麵應符合表10-11的規定。

表10-11固定敷設的導線最小線芯截麵

注：L為絕緣子支持間距。

10.3.3按導線安全載流量選擇截麵

導線必需能夠承受負載電流長期通過所引起的溫升，不能因過熱而損壞導線的絕緣。導線所允許長時間通過的最大電流稱為該截麵的安全載流量。同一導線截麵不同的敷設條件下的安全載流量是不一樣的。例如同一截麵的導線作架空線敷設比穿管敷設的安全載流量大。穿管線所用的管材、穿管線的根數等都影響安全載流量。表10-12是塑料絕緣線的安全載流量。表10-13是橡皮絕緣線的安全載流量。計算方法是先求出負載實際電流，再按電流查安全載流量表即可得導線截麵。

表10-12BV絕緣電線明敷及穿管持續載流量

環境溫度℃	30	35	40	30				35				40
導線根數	1	1	1	2~4	5~8	9~12	>12	2~4	5~8	9~12	>12	2~4	5~8	9~12	>12
標稱截麵mm2	明敷載流量A			導線穿管載流量A
1.5	23	22	20	3	9	8	7	12	9	7	6	11	8	7	6
2.5	31	29	27	17	13	11	10	16	12	10	9	15	11	9	8
4	41	39	36	24	18	15	13	22	17	14	12	21	15	13	11
6	53	50	46	31	23	19	17	29	21	18	16	30	20	16	15
10	74	69	64	44	33	28	25	41	31	26	23	38	29	24	21
16	99	93	86	60	45	38	34	57	42	35	32	52	39	32	29
25	132	124	115	83	62	52	47	77	57	48	43	70	53	44	39
35	161	151	140	103	77	64	58	96	72	60	54	88	66	55	49
50	201	189	175	127	95	79	71	117	88	73	66	108	81	67	60
70	259	243	225	165	123	103	92	152	114	95	85	140	105	87	78
95	316	297	275	207	155	129	116	192	144	120	108	176	132	110	99
120	374	351	325	245	184	153	138	226	170	141	127	208	156	130	117
150	426	400	370	288	216	180	162	265	199	166	149	244	183	152	137
185	495	464	430	335	251	209	188	309	232	193	174	284	213	177	159
240	592	556	515	396	297	247	222	366	275	229	206	336	252	210	189

注：額定電壓0.75kV，導體工作溫度70℃。

表10-13BX絕緣電線明敷及穿管持續載流量

環境溫度℃	30	35	40	30				35				40
導線根數	1	1	1	2~4	5~8	9~12	>12	2~4	5~8	9~12	>12	2~4	5~8	9~12	>12
標稱截麵mm2	明敷載流量A			導線穿管載流量A
1.5	24	22	20	13	9	8	7	12	9	7	6	11	8	7	6
2.5	31	28	26	17	13	11	10	16	12	10	9	15	11	9	8
4	41	38	35	23	17	14	13	21	16	13	12	20	15	12	11
6	53	49	45	29	22	18	16	28	21	17	15	25	19	16	15
10	73	68	62	43	32	27	24	40	40	25	22	37	27	23	20
16	98	90	83	58	44	36	33	53	55	33	30	49	37	31	28
25	130	120	110	80	60	50	45	73	68	46	40	68	51	42	38
35	165	153	140	99	74	62	56	91	84	57	51	84	63	52	47
50	201	185	170	122	92	76	69	112	108	70	63	104	78	65	58
70	254	234	215	155	116	97	87	144	114	90	81	132	99	82	74
95	313	289	265	198	149	124	111	193	144	120	108	168	126	105	94
120	366	338	310	231	173	144	130	213	160	133	120	196	147	122	110
150	419	387	355	269	201	168	151	248	186	155	139	228	171	142	128
185	484	447	410	311	233	194	175	287	215	179	161	264	198	165	148
240	584	540	495	373	279	233	209	344	258	215	193	316	237	197	177

額定電壓0.75kV，導體工作溫度65℃。

負載的計算電流為：Ijs＝KxΣP/√3Ulcosφ(A) （公式10-1)

式中Kx是需要係數，因為許多負載不一定同時使用，也不一定同時滿載，還要考慮電機效率η不等於1，所以需要打個折扣，稱作需要係數；U1-線電壓；ΣP-各負載銘牌功率的總和，如電動機是指機械功率；cosφ-是負載的平均功率因數。

【例10-1】有一個鋼筋加工場，負載總功率為176kW，平均cosφ=0.8，需要係數Kx為0.5，電源線電壓380V，用BX線，請用安全載流量求導線的截麵。

解：Ij＝KxΣP/√3Ulcosφ＝0.5176×1000/3×380×0.8＝166(A)

查得25℃時導線明敷設可得截麵為35mm2。它的安全載流量為170(A)，大於實際電流166(A)。室內穿管線安全載流量和管內導線根數有關。

表10-14室內BV絕緣線穿鋼管敷設時的安全載流量及鋼管(SC)管徑(mm)對照表

截麵 mm2	二根					三根					四根
	25℃	30℃	35℃	40℃	SC	25℃	30℃	35℃	40℃	SC	25℃	30℃	35℃	40℃	SC
1.0	14	13	12	11	15	13	12	11	10	15	11	10	9	8	15
1.5	19	17	16	15	15	17	15	14	13	15	16	14	13	12	15
2.5	26	24	22	20	15	24	22	20	18	15	22	20	19	17	15
4.0	35	32	30	27	15	31	28	26	24	15	28	26	24	22	15
6.0	47	43	40	37	15	41	38	35	32	15	37	34	32	29	20
10	65	60	56	51	20	57	53	49	45	20	50	46	43	39	25
16	82	76	70	64	25	73	68	63	57	25	65	60	56	51	25
25	107	100	92	84	25	95	88	82	75	32	85	79	73	67	32
35	133	124	116	105	32	115	107	99	90	32	105	98	90	83	32
50	165	154	142	130	32	146	136	126	115	40	130	121	112	102	50
70	205	191	177	162	50	183	171	158	144	50	165	154	142	130	50
95	250	233	216	197	50	225	210	194	177	50	200	187	173	158	70
120	290	271	250	229	50	260	243	224	205	50	230	215	198	181	70
150	330	308	285	261	70	300	280	259	237	70	265	247	229	209	70
185	380	355	328	300	70	340	317	294	268	70	300	280	259	237	80

表10-15塑料絕緣電線空氣中敷設長期負載下的載流量

(電線型號為BLV、BV、BVR、RVB、RVS、RFB、RFS，線芯允許溫度為+65℃)

標稱截麵mm2	鋁芯(A)	銅芯(A)	標稱截麵mm2	鋁芯(A)	銅芯(A)
0.4	─	7	10	62	85
0.5	─	9	16	85	110
0.6	─	11	20	100	130
0.7	─	14	25	110	150
0.8	─	17	35	140	180
1	15	20	50	175	230
1.5	19	25	70	225	290
2	22	29	95	270	350
2.5	26	34	120	330	430
3	28	36	150	380	500
4	34	45	185	450	580
5	38	50	240	540	710
6	44	57	300	630	820
8	54	70	400	770	1000

照明線路敷設中，相線與中性線宜采用不同的顏色：中性線應采用淡藍色，保護地線采用綠、黃雙色絕緣導線。

10.3.4按允許電壓降選擇導線截麵

當供電線路很長時，線路上的電壓降就比較大，如果供電線路允許電壓降為額定電壓的ΔU％，需要係數為Kx，按導線材料等因素推導出公式如下：

S＝KxΣ(PL)/C·ΔU(mm2) (10-2)

式中Σ(PL)稱為負荷力矩的總和，單位是kW·m。C是計算係數，三相四線製供電線路時，銅線的計算係數CCU=77，鋁線的計算係數為CAL=46.3；在單相220V供電時，銅線的計算係數CCU=12.8，鋁線的計算係數為CAL＝7.75。公用電網用電一般規定允許電壓降為額定電壓的±5％，單位自用電源可降到6％，臨時供電線路可降到8％。

【例10-2】有一建築工地配電箱動力用電P1為20kW，距離變壓器200m，P2為18kW，距離變壓器300m。ΔU＝5％，Kx＝0.8，按允許電壓降計算鋁導線截麵。

圖10-7例10-2用圖

解：S＝KxΣ(PL)/C.ΔU＝0.8×20×200＋18×300/46.3×5≈32.48mm2，選35mm2。

【例10-3】有一建築工地配電箱動力用電P1為66kW，P2為28kW，如圖(10-8)所示，杆距均為30m。用BBLX導線，ΔU％＝5％，Kx＝0.6，平均cosφ＝0.76，計算AB段的BBLX導線截麵。

圖10-8例10-3用圖

表10-16BBLX導線安全載流量

解：Ijs＝KxΣP/√3Ulcosφ＝0.6(28＋66)×1000/√3×380×0.76＝112.75A

查書可得截麵為35mm2。它的安全載流量為138(A)，大於實際電流112.75(A)

再按電壓降計算：S＝KxΣ(PL)/C.ΔU＝0.6×66×90＋28×120/46.3×5≈24.15mm2

按電壓可選BBLX-25mm2，但是按電流應選35mm2，說明電流是主要矛盾。

答：最後確定為BBLX(3×35＋1×25)。

電纜線路的實際允許載流量還須考慮下述三個因素：電纜周圍的環境溫度；電纜並列敷設的根數；電纜周圍環境的熱阻係數。

（2）電纜截麵積的選擇：根據電纜持續允許載流量選擇；根據經濟電流密度選擇；根據電纜在短時熱穩定性及敷設方式校核；根據配電網中允許電壓校核；根據負荷發展，適當留有裕度；所選定電纜截麵積要符合當地電力部門的有關設備規範化的要求。

表10-17 35kV及以下電壓電纜在不同環境溫度下載流量的校正係數

表10-18電纜直接埋地多根並列敷設時載流量的校正係數

表10-19不同土壤熱阻係數時電纜持續載流量的校正係數

表10-20各種電壓選用電纜截麵積參考表

10.3.5電纜的截麵選擇要點

1.最小截麵考慮因素。10kV及以下常用電纜按持續工作電流確定允許最小纜芯截麵時，宜滿足環境溫度差異、直埋敷設時土壤熱阻係數差異、電纜多根並列的影響及戶外架空敷設無遮陽的日照影響。實施中因為差異比較大，酌情調整之。

2.參數選擇。電纜按持續工作電流確定允許最小纜芯截麵時，應經計算或測試驗證：(1)中頻供電回路使用非同軸電纜，應計入非工頻情況下集膚效應和鄰近效應增大損耗發熱的影響。(2)單芯高壓電纜以交叉互聯接地當單元係統中三個區段不等長時，應計入金屬護層的附加損耗發熱影響。(3)敷設於塑料保護管中的電纜，應計入熱阻影響；排管中不同孔位的電纜還應分別計入互熱因素的影響。(4)敷設於封閉、半封閉或透氣式耐火槽盒中的電纜，應計入包含該型材質及其盒體厚度、尺寸等因素對熱阻增大的影響。(5)施加在電纜上的防火塗料、包帶等覆蓋層厚度大於1.5mm時，應計入其熱阻影響。(6)溝內電纜埋砂且無經常性水份補充時，應按砂質情況選取大於2.0℃.m/W的熱阻係數計入對電纜熱阻增大的影響。