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关于低压配电设计中电线电缆的选择

发布于：2015-06-13 19:07:13 来自：电气工程/供配电技术 [复制转发]

由于电线电缆过载或短路而引起的火灾是建筑物发生火灾的一个重要因素，所以在供配电设计中正确选择电线电缆型号和规格是十分重要的，因为它是满足供配电设计安全可靠的一个必要因素。

　　1 电线电缆类型的选择

　　（1）首先应根据场所和负荷性质选择铜芯或铝芯电线电缆。由于铜的导电率高，损耗较低，机械性能延展性好，便于加工和安装及抗疲劳强度高，所以规范要求易燃易爆场所、重要的公共建筑和居住建筑、特别潮湿场所和对铝有腐蚀的场所、人员聚集较多的场所、重要的资料室、计算机室和重要的库房、移动设备或有剧烈振动的场所及其它有特殊规定的场所中的配电线路、控制和测量线路均应采用铜芯导体；而铝材由于比重小重量轻，在架空输电线路及较大截面的中频线路中大部分采用铝芯电线电缆，并且由于铝材的造价低，在许多场所也得到广泛运用。

　　（2）根据敷设方式和环境条件选择导体的绝缘类型。由于聚氯乙烯（PVC）电线电缆具有造价低，耐酸碱等优点适用于一般工程。但火灾中PVC电线电缆燃烧时会产生浓烈的毒性烟气，使人中毒窒息，且烟气的沉淀物有导电和腐蚀性，因此对有低毒难燃性防火要求的场所可采用交联聚乙烯、乙丙橡胶不含卤素的电线电缆；对于消防供电及控制线路，应根据火灾自动报警系统保护对象的级别相应采用矿物绝缘电缆或有机绝缘耐火类电线电缆，其分支线宜选用与干线或分支干线耐火等级降一级的电线电缆。对于一类高层建筑及重要的公共场所等要求高的建筑物，应采用阻燃低烟无卤交联聚乙烯绝缘电力电缆、电线或无烟无卤电力电缆、电线。

　　（3）正确选择电线电缆的额定电压。绝缘导体应符合工作电压的要求，室内敷设塑料绝缘电线不应低于0.45/0.75kV，电力电缆不应低于0.6/1kV.而控制电缆额定电压的选择，应不低于该回路的工作电压，一般宜选用0.45/0.75kV.当外部电气干扰影响很小时，可选用较低的额定电压。

　　2 电线电缆截面的选择

　　《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008（以下简称《民规》）第7.4.2条指出，低压配电导体截面的选择应符合下列要求：1）按敷设方式、环境条件确定的导体截面，其导体载流量不应小于预期负荷的最大计算电流和按保护条件所确定的电流；2）线路电压损失不应超过允许值；3）导体应满足动稳定与热稳定的要求；4）导体最小截面应满足机械强度的要求，配电线路每一相导体截面不应小于表1的规定。这是电线电缆截面选择的基本原则，当电线电缆截面选择不当时，将会影响供配电系统的可靠运行和电线电缆的使用寿命甚至危及安全。

　　在低压配电设计时,我们通过对负荷的计算得出线路的计算电流,按照Iz≥In≥Ijs及1.45Iz≥I2（Iz—考虑了各校正系数后的导体允许持续载流量；In—保护开关整定额定电流或熔断器熔体的额定电流；Ijs—线路的计算负荷电流；I2—保证保护电器在约定时间内可靠动作的电流）的原则，根据GB/T 16895.15—2002《建筑物电气装置第5部分：电气设备的选择和安装第523节：布线系统载流量》（以下简称《布线系统载流量》）进行电线电缆规格的选择。《布线系统载流量》这个标准是在正常工作情况下，以电流持续期间产生的热效应为条件，为了导线和绝缘的合理寿命提供载流量。标准中各表的导体截面并未考虑电击防护、热效应保护、过电流保护、电压降和导线相联设备端子上温度限制等一系列因素。在选择电线电缆截面时，我们应考虑影响电线电缆载流量的各种因素。

　　2.1 影响电线电缆载流量的因素

　　（1）绝缘材料的最高运行温度

　　电线电缆载流量与绝缘材料的最高运行温度有关，导体的负荷电流在正常持续运行中产生的温度不应超过表2中的温度限值。

　　表2列出的是额定电压不超过交流1kV或直流1.5kV无铠装电缆和绝缘导线的最高运行温度。电线电缆的温度与施加在电线电缆上的电压无关，只与通过的电流有关。电流使导体产生热效应,导体温度升高,所以在选择电线电缆时必须满足导线或电缆的绝缘介质允许承受的最高温度大于载流导体表面的最高温度,才能使绝缘介质不燃烧,不加速老化。

　　（2）环境温度

　　显然环境温度越高，电线电缆的允许载流量越小。《布线系统载流量》中的载流量值参考基准环境温度为：空气中的绝缘导体与电缆（与敷设方法无关）为30℃；埋地电缆（直埋地中或敷设在地下管道中的电缆）为20℃.如果电线电缆敷设的环境温度不同时，则电线电缆的实际载流量应为：把《布线系统载流量》表52-C1至表52-C12中给出的载流量值乘以表52-D1（《民规》表7.4.3-1）和表52-D2（《民规》表7.4.3-2）中合适的温度较正系数。

　　需要强调的是，原规范规定“配电线路沿不同环境条件敷设时，电线电缆的载流量应按最不利的条件确定，当该条件的线路不超过5m（穿过道路不超过10m），则应按整条线路一般环境条件确定载流量……”，按新的《民规》，此条改为“当沿敷设路径各部分的散热条件不同时，电缆的载流量应按最不利的部分选取”。有的设计者，一个配电线路全程有多种散热条件不同的敷设方式，仅标出最长部分的敷设方式，而忽略了线路较短但散热更不利的敷设方式，以至仅根据最长部分的敷设方式来选择载流量而不是按最不利的部分选取，这是不能满足规范要求的。

　　（3）土壤的热阻系数

《布线系统载流量》表内的埋地电缆载流量值，对应的土壤热阻系数是2.5K.m/W，当工程实际的土壤热阻系数与载流量对应的热阻系数不同时，用于埋地管道中电缆载流量应根据表52-D3（《民规》表7.4.3-3）中的系数进行校正。当不能明确土壤类型及地理位置时土壤热阻系数可取2.5K.m/W.

　　（4）电线电缆的敷设方式

　　1）电线电缆敷设方式非常多，以桥架为例，可敷设在无孔托盘内、有孔托盘内、托架上、梯架上，有盖或无盖。敷设方式不同，校正系数也不同。多回路或多根多芯电缆成束敷设的载流量降低系数，应符合《布线系统载流量》表52-E1（《民规》表7.4.4-1）的规定，表中的系数适用于尺寸和负荷相同的电线束或电缆束。电缆束的降低系数是基于束中所有导体长期稳态100%负荷率运行，由于装置运行条件的变化，负荷率小于100%时，则电缆束的降低系数可高些。《布线系统载流量》所列电线电缆的可能敷设方式达50种之多，但可供直接查取载流量值的敷设方式不到十种，A1、A2、B1、B2、C、D、E、F、G敷设方式的载流量是已经过试验或计算方法确定了的。这就需要我们针对现有的实际敷设方式，正确查取载流量值的参考敷设方式，详见《布线系统载流量》表52-B1及表52-B2。如在吊装的封闭金属线槽或槽式桥架内敷设的电线或电缆，其参考的敷设方式为B1（绝缘导线敷设在木质墙上的导管内）或B2（多芯电缆敷设在木质墙上的导管内），再根据参考的敷设方式查出其载流量Ixu.对于多回路或多根多芯电缆成束敷设于封闭金属线槽或槽式桥架内时，其最终载流量Iz等于Ixu乘以表52-E1中相应的降低系数。需要指出的是，有的设计人员认为无论什么敷设方式多回路或多根多芯电缆成束敷设的载流量,都是按电缆在空气中敷设的载流量来乘以降低系数，显然这是错误的。当不希望增大电线电缆截面时，也可以将置于桥架内的各相邻电缆水平间距保持＞2d（d为电缆外径），而敷设于封闭金属线槽内的多回路电线应每回路绑成一束，各相邻‘电线束’水平间距保持＞2d（d为‘电线束’外径），这样电缆电线的载流量就可以不需要考虑降低系数，但其桥架应相应放宽。总之，在线槽、桥架内敷设电线电缆时，都应说明其排列方式，因它关系到校正系数的取值问题。工程中大量采用有盖无孔托盘式桥架，这对电缆散热是不利的。在不需要电磁屏蔽、不需要防小动物的场所，建议采用无盖有孔托盘式桥架；当电缆垂直敷设时，可采用梯级式桥架。

　　2）其它常见的敷设方式有：多回路直埋电缆的校正系数应符合《布线系统载流量》表52-E2（《民规》表7.4.4-2）；敷设在埋地管道内多回路电缆的降低系数应符合《布线系统载流量》表52-E3（A表为单路管道内的多芯电缆，B表为单路管道内的单芯电缆）；敷设在自由空气中多根多芯电缆束的降低系数应符合《布线系统载流量》表52-E4；敷设在自由空气中单芯电缆多回路成束敷设的降低系数应符合《布线系统载流量》表52-E5。

　　3）当线路中存在高次谐波时，在选择导线截面时应对载流量加以校正，校正系数应符合《民规》中表7.4.4-3.

　　2.2 《布线系统载流量》的修正

　　《布线系统载流量》载流量的修正问题应引起足够重视。许多的火灾事故表明引发火灾的原因是电线、电缆的接地故障或短路所导致的，而造成接地故障或短路的原因又是电线电缆的绝缘损坏或老化。电线电缆的绝缘损坏或老化的原因很多，但很大的原因是由于电线电缆的长期过负荷运行。民用建筑电气设备负荷不定因素较多，由于使用者大多为非专业人员，后期为了增加负荷，随意放大回路保护开关规格，但电线电缆规格并没有随之放大更换，造成电线电缆的长期过负荷运行状况。这其中我们在电气设计中没有对电线电缆合理排列及未根据载流量的较正系数对电线电缆载流量进行准确、合理地修正，这也是很大的原因。

　　中性线导体与保护线导体截面的选择应符合《民规》第7.4.5条规定。当保护导体与相导体使用相同材料时，保护导体截面不应小于表9的规定。

　　由于线路存在着阻抗，负荷电流通过线路时则产生电压损失，电线电缆截面的选择应满足线路电压损失的允许值。用电设备的端电压偏移有一定的允许范围，《民规》第3.4.5条规定：①对于照明、室内场所宜为±5%；对于远离变电所的小面积一般工作场所，难以满足上述要求时，可为+5%、-10%；应急照明、景观照明、道路照明和警卫照明宜为+5%、-10%；②一般用途电动机宜为±5%；③电梯电动机宜为±7%；④其它用电设备无特殊规定时宜为±5%.

　　3 结束语

　　随着经济的发展和人们生活水平的提高，用电量的猛增往往超出设计者的预见，这就需要我们电气设计者具有前瞻性。电线电缆的载流量与环境温度、敷设方式、电线电缆绝缘材料的允许工作温度等因数有关，所以电气设计人员应做全面考虑，正确合理选用电线电缆的型号和规格。