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电力电缆选择手册


电力电缆选择手册 一、根据国家标准《GB50217-2007电力工程电缆设计规范》,该标准制定了电力电缆形式的 类型、导体截面选择和敷设规范。下表节选其中部分外护层和电力电缆截面的内容,所有节选 内容均为非强制性规范。 表一 GB50217-2007电力工程电缆设计规范节选
3.5 电缆外护层类型 3.5.7 保护管中敷设的电缆,应具有挤塑外护层。 3.7 电力电缆截面

3.7.1 电力电缆导体截面的选择,应符合下列规定: 1. 最大工作电流作用下的电缆导体温度,不得超过电缆使用寿命的允许值。持续工作回路的电缆 导体工作温度,应符合本规范附录A的规定。 2. 最大短路电流和短路时间作用下的电缆导体温度,应符合本规范附录A的规定。 3. 最大工作电流作用下连接回路的电压降,不得超过该回路允许值。 4. 10kV及以下电力电缆截面除应符合上述1~3款的要求外, 尚宜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选择。10kV及以下电力电缆经济电流截面选用方法宜符合本规范附 录B 的规定。 2 2 5. 多芯电力电缆导体最小截面,铜导体不宜小于2.5mm ,铝导体不宜小于4mm 。 6. 敷设于水下的电缆,当需要导体承受拉力且较合理时,可按抗拉要求选择截面。 3.7.2 10kV 及以下常用电缆按100%持续工作电流确定电缆导体允许最小截面,宜符合本规范附 录C和附录D 的规定,其载流量按照下列使用条件差异影响计入校正系数后的实际允许值应大于 回路的工作电流。 1 环境温度差异。 2 直埋敷设时土壤热阻系数差异。 3 电缆多根并列的影响。 4 户外架空敷设无遮阳时的日照影响。 3.7.3 除本规范第3.7.2 条规定的情况外,电缆按100%持续工作电流确定电缆导体允许最小截面 时,应经计算或测试验证,计算内容或参数选择应符合下列规定: 1. 不适用,未摘录 2. 不适用,未摘录 3. 敷设于保护管中的电缆,应计入热阻影响;排管中不同孔位的电缆还应分别计入互热因素的影 响。 4. 敷设于封闭、半封闭或透气式耐火槽盒中的电缆,应计入包含该型材质及其盒体厚度、尺寸等 因素对热阻增大的影响。 5. 施加在电缆上的防火涂料、包带等覆盖层厚度大于1.5mm 时,应计入其热阻影响。 6. 不适用,未摘录 3.7.4 电缆导体工作温度大于70℃的电缆,计算持续允许载流量时,应符合下列规定: 1. 数量较多的该类电缆敷设于未装机械通风的隧道、竖井时,应计入对环境温升的影响。 2. 电缆直埋敷设在干燥或潮湿土壤中,除实施换土处理等能避免水份迁移的情况外,土壤热阻系 数取值不宜小于2.0K·m/W。 3.7.5 电缆持续允许载流量的环境温度,应按使用地区的气象温度多年平均值确定,并应符合表 3.7.5的规定。

表3.7.5 电缆持续允许载流量的环境温度(℃) 电缆敷设场所 土中直埋 水下 户外空气中、电缆沟 热源设备的厂房 有 无 有 无 无 有 有无机械通风 选取的环境温度 埋深处的最热月平均地温 最热月的日最高水温平均值 最热月的日最高温度平均值 通风设计温度 最热月的日最高温度平均值另加5℃ 通风设计温度 最热月的日最高温度平均值 最热月的日最高温度平均值另加5℃* 通风设计温度

一般性厂房、室内 户内电缆沟 隧道 隧道

注:当*属于本规范第3.7.4条1 款的情况时,不能直接采取仅加5℃。 3.7.6 通过不同散热条件区段的电缆导体截面的选择,应符合下列规定: 1. 回路总长未超过电缆制造长度时,应符合下列规定: 1)重要回路,全长宜按其中散热较差区段条件选择同一截面。 2)非重要回路,可对大于10m区段散热条件按段选择截面,但每回路不宜多于3种规格。 3)水下电缆敷设有机械强度要求需增大截面时,回路全长可选同一截面。 2. 回路总长超过电缆制造长度时,宜按区段选择电缆导体截面。 3.7.7 对非熔断器保护回路,应按满足短路热稳定条件确定电缆导体允许最小截面,并应按照本 规范附录E的规定计算。 3.7.8 选择短路计算条件,应符合下列规定: 1. 计算用系统接线,应采用正常运行方式,且宜按工程建成后5~10 年发展规划。 2. 短路点应选取在通过电缆回路最大短路电流可能发生处。 3. 宜按三相短路计算。 4. 短路电流作用时间,应取保护动作时间与断路器开断时间之和。对电动机等直馈线,保护动作 时间应取主保护时间;其他情况,宜取后备保护时间。 3.7.9 1kV以下电源中性点直接接地时,三相四线制系统的电缆中性线截面,不得小于按线路最大 不平衡电流持续工作所需最小截面;有谐波电流影响的回路,尚宜符合下列规定: 1. 气体放电灯为主要负荷的回路,中性线截面不宜小于相芯线截面。 2. 除上述情况外,中性线截面不宜小于50%的相芯线截面。 3.7.10 1kV以下电源中性点直接接地时,配置保护接地线、中性线或保护接地中性线系统的电缆 导体截面的选择,应符合下列规定: 1. 中性线、保护接地中性线的截面,应符合本规范第3.7.9 条的规定;配电干线采用单芯电缆作 保护接地中性线时,截面应符合下列规定: 2 1)铜导体,不小于10mm 。 2 2)铝导体,不小于16mm 。 2. 保护地线的截面,应满足回路保护电器可靠动作的要求,并应符合表3.7.10 的规定。 2 表3.7.10 按热稳定要求的保护地线允许最小截面(mm )

电缆相芯线截面 S≤16 16<S≤35 35<S≤400 400<S≤800 S>800

保护地线允许最小截面 S 16 S/2 200 S/4
2

3. 采用多芯电缆的干线,其中性线和保护地线合一的导体,截面不应小于4mm 。 3.7.11 交流供电回路由多根电缆并联组成时,各电缆宜等长,并应采用相同材质、相同截面的导 体;具有金属套的电缆,金属材质和构造截面也应相同。 3.7.12 电力电缆金属屏蔽层的有效截面,应满足在可能的短路电流作用下温升值不超过绝缘与外 护层的短路允许最高温度平均值。 附录 A 常用电力电缆导体的最高允许温度
表 A 常用电力电缆导体的最高允许温度(节选) 电缆 绝缘类别 聚氯乙烯 交联聚乙烯 型式特征 普通 普通 电压(kV) ≤6 ≤500 最高允许温度(℃) 持续工作 70 90 短路暂态 160 250

附录 B 10kV 及以下电力电缆经济电流截面选用方法(略) 附录 C 10kV 及以下常用电力电缆允许 100%持续载流量(不适用,未摘录) 附录 D 敷设条件不同时电缆允许持续载流量的校正系数(不适用,未摘录) 附录E 按短路热稳定条件计算电缆导体允许最小截面的方法(略)

附录 C 及 D 并不适用于 1KV 以下电力电缆的持续载流量,故本文未摘录。1KV 以下电力 电缆的持续载流量则遵循《IEC 60364-5-523 电线电缆载流量标准》 。 计算电缆敷设环境温度、短路热稳定条件电缆导体允许最小截面及按热稳定要求的保护地 线允许最小截面时需遵循以上规范。 二、电线电缆的持续载流量则应遵循《IEC 60364-5-523 电线电缆载流量标准》 。下表节选铜芯 聚氯乙烯绝缘单芯或多芯电缆敷设在地中导管内的载流量。 表二 IEC 60364-5-523 电线电缆载流量标准节选
一、各表总注解: 1. 表列载流量适用于固定的电气装置通常使用的绝缘导线和电缆的类型以及敷设方式。 表列载流 量系指持续稳态运行(负荷率 100%)的直流电流或标称频率 50Hz 或 60Hz 的交流电流。 2. 敷设方式的注解 电缆敷设在地中导管内:电缆穿在与土壤直接接触的非金属导管内。表列载流量对应于土壤 热阻率为 2.5K·m/W 和埋深为 0.7m。 二、敷设方式为电缆敷设在地中导管内的载流量(A)

表 2.1 敷设方式为电缆敷设在地中导管内的载流量(A) 电缆敷设在导管内 导体标称 截 面 积 (mm2) 聚氯乙烯绝缘 导体温度:70℃ 环境温度:地中 20℃ 两根有载导体/铜 铜 1.0 1.5 2.5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 17.5 22 29 38 47 63 81 104 125 148 183 216 246 278 312 360 407 14.5 18 24 31 39 52 67 86 103 122 151 179 203 230 257 297 336 21 26 34 44 56 73 95 121 146 173 213 252 287 324 363 419 474 17.5 22 29 37 46 61 79 101 122 144 178 211 240 271 304 351 396 三根有载导体/铜 聚乙烯绝缘 导体温度:90℃ 环境温度:地中 20℃ 两根有载导体/铜 三根有载导体/铜

三、地中环境温度不等于 20℃时的校正系数 地中环境温度根据第一项规则确定。 表 2.2 地下环境温度不等于 20℃时的校正系数
适用于在地中敷设的电缆的载流量

地中温度 (℃)

绝缘方式 聚氯乙烯 1.10 1.05 0.95 0.89 0.84 聚乙烯 1.07 1.04 0.96 0.93 0.89

10 15 25 30 35

40 45 50 55 60 65 70 75 80 四、电缆敷设在地中导管内的多回路校正系数

0.77 0.71 0.63 0.55 0.45 -

0.85 0.80 0.76 0.71 0.65 0.60 0.53 0.46 0.38

表 2.3 多回路校正系数,电缆敷设在地中导管内 A.多芯电缆在单孔导管中 电 缆 数 2 3 4 5 6 两根或三根 单芯电缆 组成的回路表 2 3 4 5 6 * ** 多芯电缆 单芯电缆 导管与导管之间的间隙(a)* 无(导管紧靠) 0.85 0.75 0.70 0.65 0.60 0.25m 0.90 0.85 0.80 0.80 0.80 B. 单芯电缆在单孔导管中 导管与导管之间的间隙(a)* * 无(导管紧靠) 0.80 0.70 0.65 0.60 0.60 0.25m 0.90 0.80 0.75 0.70 0.70 0.5m 0.90 0.85 0.80 0.80 0.80 1.0m 0.95 0.90 0.90 0.90 0.90 0.5m 0.95 0.90 0.85 0.85 0.80 1.0m 0.95 0.95 0.90 0.90 0.90

五、表示载流量的公式 表一中所列数值均落在表明载流量与导体截面积之间关系的平滑曲线上。这些曲线可用下列 公式推导出来: m I=A·S
(注:根据原文的解释,敷设方式为敷设在地中导管内时的公式做了取近似值的改动)

式中: I=载流量,A S=导体的标称截面积,mm2 *

A 和 B=系数 视电缆类型和敷设方式而定 m 和 n=指数 系数和指数的数值列于附表。不超过 20A 的载流量应舍入到最接近的 0.5A,而超过 20A 的 载流量应化整到最接近的安倍数。 不必将所得数值的有效位数作为载流量值精确度的衡量标志。 表 2.4:系数和指数表 电缆敷设在导管内 参数 A m 17.6 0.551 聚氯乙烯绝缘 两根有载导体/铜 三根有载导体/铜 14.6 0.550 20.8 0.548 聚乙烯绝缘 两根有载导体/铜 三根有载导体/铜 17.3 0.549

三、根据 GB50217-2007 电力工程电缆设计规范所述: 最大工作电流作用下连接回路的电压降, 不得超过该回路允许值,因此在选择电线电缆时还需考虑回路电压降的影响。 根据《GB/T 3956-2008 电缆的导体》所述对实心导体与非紧压绞合圆导体形式的不镀金 属退火铜导体在 20℃时最大电阻值的要求,如下表所示,其中两种形式的导体的要求一致,单 芯与多芯电缆的要求一致。 表三 导体的电阻
标称截面积 mm2 0.5 0.75 1 1.5 2.5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 20℃最大直流电阻 Ω /km 36.0 24.5 18.1 12.1 7.41 4.16 3.08 1.83 1.15 0.727 0.524 0.387 0.268 0.193 0.153 0.124 0.101 0.0775 0.0620

400

0.0465

计算回路电压降根据公式: U= 2 * S * R L *

P U0

其中:U: 回路电压降,V S: 电缆长度(单路),km RL*:单位长度导体的电阻值,根据表三选择,Ω /km P: 最大负载功率,W U0: 供电电压,V 四、总结 一、根据第一及第二项规则确定在实际情况下(电缆敷设在地中导管内)时,各类型电缆 的载流量,以载流量大于实际回路最大工作电流的原则选择电缆; 二、根据第三项规则确定由电缆导体电阻造成的回路电压降,以回路电压降不超过该回路 允许值的原则选择电缆; 三、根据第一项规则确定电力电缆经济电流截面,以最经济的原则选择电缆; 四、综合以上三项原则确定电缆。


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