第四节电缆及架空导线截面选

输电导线截面的选择本节课主要讲述选择导线截面的一般原则、选择条件。

按长时允许电流选择导线截面；按允许电压损失选择导线截面；按经济电流密度选择导线截面；按机械强度选择导线截面；按短路时的热稳定条件选择导线截面及按启动条件校验导线截面等知识。

一、输电导线型号的选择选择依据：输电导线所处的电压等级和适用场所。

二、选择导线截面的条件1.选择导线截面的一般原则。

1）按长时允许电流选择。

2）按允许电压损失选择。

3）按经济电流密度选择。

4）按机械强度选择。

5）按短路时的热稳定性的条件选择。

2.各种导线截面的选择条件。

1）高压架空线路不必考虑短路时的热稳定性。

2）高压电缆不考虑机械强度。

必须考虑短路时的热稳定性。

3）低压导线和电缆对裸导线不校验短路时的热稳定性。

但对于干线电缆，不必校验其机械强度。

在选择各种导线的截面时，应在其诸多的选择条件中，确定一个有可能选择出最大截面的条件。

首先选其截面，其后在按其条件校验，这样可使选择计算简便，避免返工。

三、按长时允许电流选择导线截面K so I p ≥I ca 0Q Q Q Q K p p SO --=或查表7-13 查表7-12 wn N N de ca U P K I ϕcos 3103⨯∑=四、按允许电压损失选择导线截面1.电压损失的计算电压损失是线路始、未两端电压的算术差值。

1）线路的电压损失计算（1）线路负荷电压损失的计算（图7-14）相电压损失 ϕϕsin cos IX IR U +=∆三相对称线路线电压损失：)sin cos (3ϕϕX R I U w +=∆△U w =)sin x cos r (IL 300ϕ+ϕNw U QX PR U QX PR U +≈+=∆ Nw U PR IR U ==∆ϕcos 3 )(Pr 00Qx U L U Nw +=∆ 忽略电抗时：N r r w U L P L I U 00cos 3==∆ϕ （2）分布负荷电压损失的计算（图7-15）△Uw=△U 1+△U 2+△U 3导线截面型号相同2）变压器电压损失的计算公式： )sin %cos %(%T X T r TN T T U U S S U ϕϕ+=∆⋅ T N T T U U U ⋅∆=∆2100% 100322⨯=⋅⋅T T n T N r R I U U 100322⨯=⋅⋅T T n TN X R I U U %100%⨯∆=⋅⋅TN T N r S P U 22%)(%)(%r z X U U U -=2、按允许电压损失选择导线截面1）允许电压损失的确定公式：△U p =U 20T -U p.min U p.min 查表7—15 简化△U p =U 2N.T -U pmin 要求 △U p ≥△U2）按允许电压损失选择导线截面公式：线路电阻上的电压损失：AU L P K U PR U sc N N de N r γ310⨯∑== 导线最小截面： rP sc N N de U U L P K A •∆⨯∑=γ3min 10 忽略线路电抗时，按允许电压损失选择出截面后不必再进行校验。

低压导线截面的选择，有关的文件只规定了最小截面，有的以变压器容量为依据，有的选择几种导线列表说明，在供电半径上则规定不超过。

本文介绍一种简单公式作为导线选择和供电半径确定的依据，供电参考。

1低压导线截面的选择选择低压导线可用下式简单计算：S=PL/CΔU％(1)式中P——有功功率，kW；L——输送距离，m；C——电压损失系数。

系数C可选择：三相四线制供电且各相负荷均匀时，铜导线为85，铝导线为50；单相220V供电时，铜导线为14，铝导线为。

(1)确定ΔU％的建议。

根据《供电营业规则》(以下简称《规则》)中关于电压质量标准的要求来求取。

即：10kV及以下三相供电的用户受电端供电电压允许偏差为额定电压的±7％；对于380V则为407～354V；220V单相供电，为额定电压的＋5％，－10％，即231～198V。

就是说只要末端电压不低于354V和198V就符合《规则》要求，而有的介绍ΔU％采用7％，笔者建议应予以纠正。

因此，在计算导线截面时，不应采用7％的电压损失系数，而应通过计算保证电压偏差不低于－7％(380V线路)和－10％（220V线路），从而就可满足用户要求。

(2)确定ΔU％的计算公式。

根据电压偏差计算公式，Δδ％=(U2－U n)/U n×100，可改写为：Δδ=(U1－ΔU－U n)/U n，整理后得：ΔU=U1－U n－Δδ．U n(2)对于三相四线制用(2)式：ΔU=400－380－(－×380)=,所以ΔU％=ΔU/U1×100=400×100=；对于单相220V，ΔU=230－220－(－×220)=32V，所以ΔU％=ΔU/U1×100=32/230×100=。

低压导线截面计算公式三相四线制：导线为铜线时，S st=PL/85×=×10－3mm2(3)导线为铝线时，S sl=PL/50×=×10－3mm2(4)对于单相220V：导线为铜线时，S dt=PL/14×=×10－3mm2(5)导线为铝线时，S dl=PL/×=×10－3mm2(6)式中下角标s、d、t、l分别表示三相、单相、铜、铝。

电缆、电线等截面选择的原则：电缆、电线等截面选择，应考虑的因素很多，如多根在空中并列敷设，直埋地下并列敷设，穿管敷设、架空敷设，环境温度变化等，都对它们的允许载流量有影响，但主要的应遵循经济电流密度，线路电压降，导线机械强度等原则选取导线。

1）经济电流密度原则电缆、电线的额定长期连续负荷允许载流量不应小于用电负荷的最大计算电流，能保证其工作在允许温升范围之内，如果电缆、电线的截面选小了，允许载流量小于负荷电流，温升将超过允许值，加速绝缘老化，使线间绝缘程度降低，威胁用电安全；反之电缆、电线的截面选大了，将加大工程成本，造成材料资金的浪费。

①首先确定计算容量单相负荷主要指照明和单相用电设备，计算容量是把所有额定容量加在一起乘以同时使用系数Ke，一般可取0.6Pj=P总*Ke单相负荷采用三相电源供电时，应将所有单相符合均匀分配到各相，如分配不平衡时，以最大负荷相功率乘以3进行计算。

长期工作设备，如水泵等，其计算容量包所有额定容量加在一起乘以同时使用系数Ke，一般可取0.7Pj=P总*Ke反复时工作制设备，如焊机等，其视在容量Se和负荷持续率Zce。

计算容量时应进行换算，换算至负荷持续率为100%时的有功功率，在乘以利用系数Ke，一般可取0.45，功率因数COSφ；一般取0.45。

（Pj/ Se总*COSφ*Ke）2= Zce②在确定计算电流单相电流计算：I=P/Ue* COSφ式中Ue为额定电压，考虑各方面因素，单相负荷每千瓦估算为4.5A。

三相电流计算：I=P/3Ue* COSφ式中Ue为线电压，考虑各方面因素，三相负荷每千瓦估算为2A。

③确定导线截面按照计算电流敷设方式和使用条件查“500V铜芯绝缘导线长期连续符合允许载流量表”，“500V铝芯绝缘导线长期连续符合允许载流量表”等表确定电缆电线截面。

2）线路电压原则电压计算公式：ΔU=Ue-Ui式中Ue为额定电压，Ui为设备端电压线路电压降原则选择电缆电线截面积公式：S=Pj*L/C*ΔU%式中S导线截面，单位mm2；Pj为计算容量，单位kW； L为线路长度，单位m；C为材料内部系数，铜取77，铝取46.3；ΔU%为电压损耗百分比，一般取5%。

导线的选择导线、电缆截面选择应满足发热条件、电压损失、机械强度等要求，以保证电气系统安全、可靠、经济、合理的运行。

选择导线截面时，一般按下列步骤：○1对于距离L≤200m且负荷电流较大的供电线路，一般先按发热条件的计算方法选择导线截面，然后按电压损失条件和机械强度条件进行校验。

○2对于距离L＞200m且电压水平要求较高的供电线路，应先按允许电压损失的计算方选择截面，然后用发热条件和机械强度条件进行校验。

○3对于高压线路，一般先按经济电流密度选择导线截面，然后用发热条件和电压损失条件进行校验。

（1）按经济电流密度选择经济电流密度是从经济角度出发，综合考虑输电线路的电能损耗和投资效益等指标，来确定导线的单位面积内流过的电流值。

其计算方法如下:I=SJ式中：I—线路上流过的电流；S—导线的横截面积；J—经济电流密度。

我国现行的导线经济电流密度值见表1.1表1.1 我国现行的导线经济电流密度值/(A/mm²)（2）按机械强度选择导线在敷设时和敷设后所受的拉力与线路的敷设方式和使用环境有关。

导线本身的质量，以及风雪冰雹等的外加压力，会使导线承受一定的应力，如果导线过细就容易折断，引起停电事故。

在各种不同敷设方式下导线按机械强度要求的最小允许截面见下表1.2。

表1.2 按机械强度确定的绝缘导线最小允许截面积（3）按发热条件选择每一种导线通过电流时，由于导线本身的电阻及电流的热效应都会使导线发热，温度升高。

如果导线温度超过一定限度，导线就会加速老化，甚至损坏或造成短路失火等事故。

为使导线能长期通过负荷电流而不过热，对一定截面的不同材料的导线就有一个规定的容许电流值，称为允许载流量。

这个数值是根据导线绝缘材料的种类、允许升温、表面散热情况及散热面积的大小等条件来确定的。

按发热条件来选择导线截面，就是要求根据计算负荷求出的总计算电流I∑c不可超过这个允许载流量I N。

即：I N= I∑c若视在计算负荷为S∑c，电网规定电压为U N，则有I∑c=S∑c/√3U N，表1.3和表1.4给出了常用铜芯线和铝芯线在25℃的环境温度、不同敷设条件下的长期连续负荷允许载流量。

1低压导线截面的选择选择低压导线可用下式简单计算：S=PL/C ΔU％(1)式中 P——有功功率，kW；L——输送距离，m；C——电压损失系数。

系数 C可选择：三相四线制供电且各相负荷平均时，铜导线为85，铝导线为50；单相220V 供电时，铜导线为14，铝导线为。

(1) 确立U％的建议。

依据《供电营业规则》( 以下简称《规则》) 中对于电压质量标准的要求来求取。

即：10kV 及以下三相供电的用户受电端供电电压同意误差为额定电压的±7％；对于 380V 则为 407～ 354V；220V 单相供电，为额定电压的＋5％，－ 10％，即 231～198V。

就是说只需尾端电压不低于354V 和 198V 就切合《规则》要求，而有的介绍U％采用7％，笔者建议应予以纠正。

所以，在计算导线截面时，不该采纳7％的电压损失系数，而应经过计算保证电压误差不低于－ 7％ (380V 线路 ) 和－ 10％（ 220V 线路），进而便可知足用户要求。

(2) 确立U％的计算公式。

依据电压误差计算公式，Δδ％=(U2－U n)/U n×100，可改写为：Δδ =(U 1－U－ U n )/U n，整理后得：U=U1－ U n－Δδ． U n(2)对于三相四线制用(2) 式：U=400－ 380－( －× 380)=, 所以U％= U/U1×100=400×100=；对于单相220V，U=230－ 220－ ( －× 220)=32V，所以U％=U/U1×100=32/230×100=。

低压导线截面计算公式三相四线制：导线为铜线时，S st =PL/85×=×10 －3mm2(3)导线为铝线时，S sl =PL/50×=×10 －3mm2(4)对于单相 220V：导线为铜线时，S dt =PL/14×=×10 －3mm2(5)导线为铝线时，dl－3mm2(6)S =PL/×=×10式中下角标 s、d、 t 、 l 分别表示三相、单相、铜、铝。

低压导线截面的选择，有关的文件只规定了最小截面，有的以变压器容量为依据，有的选择几种导线列表说明，在供电半径上则规定不超过。

本文介绍一种简单公式作为导线选择和供电半径确定的依据，供电参考。

1低压导线截面的选择选择低压导线可用下式简单计算：S=PL/CΔU％(1)式中P——有功功率，kW；L——输送距离，m；C——电压损失系数。

系数C可选择：三相四线制供电且各相负荷均匀时，铜导线为85，铝导线为50；单相220V供电时，铜导线为14，铝导线为。

(1)确定ΔU％的建议。

根据《供电营业规则》(以下简称《规则》)中关于电压质量标准的要求来求取。

即：10kV及以下三相供电的用户受电端供电电压允许偏差为额定电压的±7％；对于380V则为407～354V；220V单相供电，为额定电压的＋5％，－10％，即231～198V。

就是说只要末端电压不低于354V和198V就符合《规则》要求，而有的介绍ΔU％采用7％，笔者建议应予以纠正。

因此，在计算导线截面时，不应采用7％的电压损失系数，而应通过计算保证电压偏差不低于－7％(380V线路)和－10％（220V线路），从而就可满足用户要求。

(2)确定ΔU％的计算公式。

根据电压偏差计算公式，Δδ％=(U2－U n)/U n×100，可改写为：Δδ=(U1－ΔU－U n)/U n，整理后得：ΔU=U1－U n－Δδ．U n(2)对于三相四线制用(2)式：ΔU=400－380－(－×380)=,所以ΔU％=ΔU/U1×100=400×100=；对于单相220V，ΔU=230－220－(－×220)=32V，所以ΔU％=ΔU/U1×100=32/230×100=。

低压导线截面计算公式三相四线制：导线为铜线时，S st=PL/85×=×10－3mm2(3)导线为铝线时，S sl=PL/50×=×10－3mm2(4)对于单相220V：导线为铜线时，S dt=PL/14×=×10－3mm2(5)导线为铝线时，S dl=PL/×=×10－3mm2(6)式中下角标s、d、t、l分别表示三相、单相、铜、铝。

低压导线截面的选择，有关的文件只规定了最小截面，有的以变压器容量为依据，有的选择几种导线列表说明，在供电半径上则规定不超过0.5km。

本文介绍一种简单公式作为导线选择和供电半径确定的依据，供电参考。

1低压导线截面的选择1.1选择低压导线可用下式简单计算：S=PL/CΔU％(1)式中P——有功功率，kW；L——输送距离，m；C——电压损失系数。

系数C可选择：三相四线制供电且各相负荷均匀时，铜导线为85，铝导线为50；单相220V供电时，铜导线为14，铝导线为8.3。

(1)确定ΔU％的建议。

根据《供电营业规则》(以下简称《规则》)中关于电压质量标准的要求来求取。

即：10kV及以下三相供电的用户受电端供电电压允许偏差为额定电压的±7％；对于380V则为407～354V；220V单相供电，为额定电压的＋5％，－10％，即231～198V。

就是说只要末端电压不低于354V和198V就符合《规则》要求，而有的介绍ΔU％采用7％，笔者建议应予以纠正。

因此，在计算导线截面时，不应采用7％的电压损失系数，而应通过计算保证电压偏差不低于－7％(380V线路)和－10％〔220V线路〕，从而就可满足用户要求。

(2)确定ΔU％的计算公式。

根据电压偏差计算公式，Δδ％=(U2－U n)/U n×100，可改写为：Δδ=(U1－ΔU－U n)/U n，整理后得：ΔU=U1－U n－Δδ．U n (2)对于三相四线制用(2)式：ΔU=400－380－(－0.07×380)=46.6V,所以ΔU％=ΔU/U1×100=46.6/400×100=11.65；对于单相220V，ΔU=230－220－(－0.1×220)=32V，所以ΔU％=ΔU/U1×100=32/230×100=13.91。

1.2低压导线截面计算公式1.2.1三相四线制：导线为铜线时，S st=PL/85×11.65=1.01PL×10－3mm2(3) 导线为铝线时，S sl=PL/50×11.65=1.72PL×10－3mm2(4)1.2.2对于单相220V：导线为铜线时，S dt=PL/14×13.91=5.14PL×10－3mm2(5) 导线为铝线时，S dl=PL/8.3×13.91=8.66PL×10－3mm2(6) 式中下角标s、d、t、l分别表示三相、单相、铜、铝。