淺談電纜截面選擇的幾種依據

覃旭偉

（廣東寰球廣業工程有限公司，廣東 廣州 510655）

淺談電纜截面選擇的幾種依據

覃旭偉

（廣東寰球廣業工程有限公司，廣東 廣州 510655）

本文通過對配電電纜截面選擇的幾種方法進行分析比較，以得出最理想的電纜截面選擇方案。使得電纜設計做到技術先進、經濟合理、安全適用、便于施工與維護。避免因為電纜截面選擇不當而造成的損失或浪費。

電纜截面選擇；載流量；熱穩定；經濟電流密度；電壓降

概述

電力電纜截面選擇是電氣（供配電）設計的主要內容之一。電纜截面選擇方法一般是按照如下原則進行的：

（1）按長期允許載流量選擇電纜截面；（2）校驗其短路時的熱穩定度；（3）按經濟電流密度選擇電纜截面；（4）按電網允許電壓降校驗電纜截面。

1 按長期允許載流量選擇電纜截面

1.1 電纜的長期允許載流量取決于電纜的材質、敷設處的環境溫度、敷設方式及土壤熱阻系數等因素。為了保證電纜的使用壽命，運行中的電纜導體溫度不應超過其規定的長期允許工作溫度。因此，在選擇電纜截面時，必須滿足下列條件：Imax≤KI0。

式中：Imax-通過電纜的最大持續電流；I0-電纜載流量；

K-電纜長期允許載流量的總修正系數。

在不同的敷設環境與條件下，總修正系數K不同：

（1）單根直埋敷設時：K=K1K2；（2）并列直埋敷設時：K=K1K2K3；

（3）空氣中并列敷設時：K=K1K4；（4）空氣中單根穿管敷設時：K=K1K5；

（5）電纜橋架中敷設時：K=K1K6。

式中：K1—溫度修正系數；K2—土壤熱阻系數不同時的修正系數；K3—并列直埋修正系數；

K4—空氣中并列修正系數；K5—空氣中穿管修正系數；K6—電纜橋架中敷設修正系數。

1.2 電纜運行環境溫度不同時的載流量修正。當電纜敷設處環境溫度不同時，電纜運行環境溫度的改變，會導致電纜長期允許載流量的改變，電纜載流量須乘相應的修正系數，即載流量乘溫度修正系數。

電纜在不同周圍環境溫度下的修正系數，我們可查閱其他相關資料得出。如《工業與民用配電設計手冊》、《電力電纜應用技術問答》等相關資料。

1.3 電纜運行環境熱阻不同時的載流量修正。土壤熱阻是指土壤與電纜表面界面的熱阻，它和界面大小、土壤性質、土壤密度、含水量及電纜表面溫度等因素有關。當電纜直埋或穿管埋地時，土壤熱阻系數是影響電纜載流量的主要因素之一。電纜周圍環境熱阻越大，電纜散熱情況越差，電纜的長期允許載流量就越小。

不同土壤的特征、熱阻系數及其載流量修正系數不同，其土壤修正系數我們同樣可查閱其他相關資料得出。

1.4 電纜并列敷設運行時的載流量修正。電纜多回路并列敷設時，尤其是在電纜敷設受到一定限制而導致電纜間距較小時，電纜所產生的熱量就更難以散發出去，因而其電纜長期允許載流量比正常情況下載流量要小些許，并列電纜的根數越多電纜間距越小，則電纜的長期允許載流量修正系數就越小。

并列直埋敷設和空氣中單層多根并列敷設電纜長期允許載流量修正系數可查閱其他相關資料得出。

1.5 電纜穿管或在橋架內敷設運行時的載流量修正。電纜運行中，為了防護機械外力的損傷等原因，將電纜線路的某個危險段穿管運行，如果穿管段長度大于10m時，其長期載流量需要修正。電纜橋架上無間距配置多層并列電纜敷設運行時的載流量也需要修正。載流量修正系數可查閱其他相關資料得出。

2 按電纜短路時熱穩定性選擇電纜截面

對于電壓為0.6/1kV及以下的電纜，當采用自動開關或熔斷器作保護時，一般電纜均可滿足短路熱穩定性的要求，不必再進行核算。而對于3.6/6kV及以上電壓等級的電纜，應按下列公式校核其短路熱穩定性

式中：Smin-短路熱穩定要求的最小截面積，mm2；I∞—穩態短路電流，A；

t-短路電流的作用時間，S；C-熱穩定系數。（可查閱其他相關資料得出。）

3 按經濟電流密度選擇電纜截面

選擇電纜截面除了要考慮初始投資外，還應考慮電纜在使用期內的損耗。選擇小截面電纜可以減少初始投資，但損耗會增加；反之，增大電纜截面可以減少電纜損耗，但初始投資則增加。因此在電纜某一截面區間內，找到使投資與損耗總用度和最少的截面，就是我們電纜截面的最終選擇。

式中：Imax—最大負荷電流，A；jn—經濟電流密度，A/mm2；

根據公式，首先要知道電纜線路中年最大負荷利用時間，然后按從表中查得線芯材料的經濟電流密度計算。計算所得的截面值，通常選擇不小于這個值、并最靠近這個值的標準電纜截面。經濟電流密度可查閱其他相關資料得出。

4 按電網允許壓降校驗電纜截面

配電設計中，按電壓損失檢驗截面時，應使各種用電設備端電壓符合電壓偏差允許值。還應考慮設備的運行狀況，對于少數遠離變電所的用電設或者使用次數很少的用電設備，其電壓偏移的允許范圍可適當放寬，以免過多地耗費投資。

為了保證供電質量，按允許電壓降校核電纜截面積時，其校核公式如下：

式中：S-電纜截面積，mm2；I-負荷電流，A；

U-網絡額定電壓，三相系統為線電壓，單相系統為相電壓；L-電纜長度，m；

Δu%-網絡允許電壓降百分數；ρ-電阻率，Ω·mm2/m。

結語

在電纜截面選擇時，無論按哪種方法選擇的電纜截面，都應該用其他方法去校核，用各種方法分別求出最小截面，從中選擇出合適的最終選定值。經濟離不開技術的支持，技術最終是為降低成本減少投入來提高收益，兩者是互不可分割、相互制約、相互依存的。使用多種方法相互驗證電纜截面的選擇，可以節約電力運行總用度，改進電力運行的可靠性，還可以節省能源、改善環境、推動可持續發展。

[1]GB50217-2007，電力工程電纜設計規范[S].

[2]中國航空工業規劃設計研究院.工業與民用配電設計手冊[M].北京：中國電力出版社.

[3]于景豐.電力電纜應用技術問答[M].北京：中國水力水電出版社.

TU85

A

10.13612/j.cnki.cntp.2014.07.090