導線截麵選擇1

時間:2010-10-16 09:25 來源:未知

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“電力工程經濟分析暫行條例”，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，以致發生絕緣擊穿事故。

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事故分析，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統計的火災事故率，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事故。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)

	銅線		鋁線
	絕緣線	裸線	絕緣線	鋁絞線	鋼芯鋁絞線
室外	6	10	10	25	16

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

敷設方式		最小線芯截麵mm2
		銅芯	鋁芯
裸導線敷設於絕緣子上		10	10
絕緣導線敷設於絕緣子上	室外L≥2m	1.0	2.5
	室內L≥2m	1.5	2.5
室內、外	2〈L≥6m	2.5	4
	6〈L≥16m	4	6
	16〈L≥25m	6	10
絕緣導線穿管、板敷設		1.0	2.5
絕緣導線線槽敷設		0.75	2.5
塑料絕緣護套導線紮頭直敷		1.0	2.5

注：L為絕緣子支持間距。

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