35KV及以下导体及电缆的设计选择---总

135KV及以下导体及电缆的设计选择一、导体设计选择的原则1、环境条件对裸导体、电线、电缆及电器选择的环境条件，可查阅下列规范（1）选择裸导体和电器的环境温度：3-110KV高压配电装置设计规范GB50060-1992,规范选编上册第113页，表3.0.2；（2）选择电缆、电线的环境条件：电力工程电缆设计规范GB50217-1994,规范选编上册285页，表3.7.5；注：有关全国主要城市的气象资料可查阅“工业与民用配电设计手册”第808～817页，表16-32。有关温度的名词解释和应用说明见第807页，表16-31。一般要求：有关内容见复习指导书第3册，第166～167页，其中表10-1-2硬导体的最大允许应力的单位为MPa这和第182页，表10-3-5是相同的，仅是单位为N/cm2。2、低压导体的选择：选择导体截面应满足下列要求：（1）要满足正常工作和起动时的允许电压降：有关允许电压降值可查阅“规范选编”第1715页；第1044页；第1823页；第493页和钢铁企业电力设计手册上册第262～263页，表5-3和表5-4。（2）按敷设方式及环境条件确定导体载流量：各种不同的校正系数见“规范选编”第175～177页中有关内容。（3）导体应满足动稳定与热稳定的要求：在工程中，在6KV以上的导体按短路电流选择最小截面（mm2），380V系统一般不按动、热稳定选择最小截面。（4）最小截面应满足机械强度可查阅“复习指导书”第167页，表10-1.3或“规范选编”第1007页，表2.2.2。（5）对不同冷却条件敷设电缆时，当冷却条件最坏段的长度超过5m，要按该段条件选择电缆截面。3、中性线（N）、保护线（PE）和保护中性线（PEN）的选择：参阅复习指导书第3册第168页，10.1.2.6～10.1.2.12或“规范选编”第1007页，2.2.6～2.2.12。4、电缆型号的含义：电缆型号标记方式：详见“电力工程电气设计手册（1），第930页”。○○○○○○○-○1234567－8其中：1-用途；2-绝缘；3-缆芯材料；4-内护层；5-特征，如P为屏蔽；6-铠装层；7-外被层；8-电压。5、电缆芯线材质：应采用铜芯者，见10.2.2.1和10.2.2.2；宜采用铜芯者，见10.2.2.36、电力电缆的芯数：见10.2.3.1～10.2.3.57、电缆的绝缘水平见10.2.4.1～10.2.4.4。8、电缆绝缘类型：2见10.2.5.1～10.2.5.8，要注意高温、低温，防火有低毒性要求和关于6KV回路时不能用聚氯乙烯绝缘电缆。9、电缆外护层类型：见10.2.6.1～10.2.6.8。10、控制电缆及其金属屏蔽：见10.2.7.1～10.2.7.8。二、在不同环境温度下的电缆载流量的校正系数在表10-2-7中（第176页），空气中以40℃时为1，在土壤中直接埋设时以25℃为1，其它不同环境温度时的载流量校正系数可以按下式求得：121mmK式中：m--缆芯最高工作温度，℃；1--对应于额定载流量的基准环境温度，℃2--实际环境温度，℃。例：求交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆YJV-1000，1（3X240）mm2在敷设地点环境温度为50℃时的载流量，从手册或样本中查得在25℃空气中敷设的载流量为AI51725,线芯允许工作温度为90℃，即90m℃，251℃，502℃所以，在环境温度为50℃时的校正系数：784.025905090121mmKYJV-1000，1（3X240）mm2电缆在50℃时的载流量为：AxIKI406517784.025150三、按短路热稳定选择电缆最小截面1、计算电缆最小截面的公式：复习指导书第177页：210xCQS因为tIQ2所以210xCtIS钢铁企业电力设计手册上册第544页：CtISmin电力工程电气设计手册（1）第936页和工业与民用配电设计手册第174页：331010xCtIxCQSt三本参考书中出现不同的计算单位：结论：一般计算公式和实际使用热稳定系数C，均为给定数据，如钢铁企业电力设计手册上册第544～545页，3交联聚乙烯绝缘电缆，铜芯为C=135,铝芯为C=80，工业与民用配电设计手册第174页：6～10KV交联聚乙烯绝缘电缆，铜芯为C=137,铝芯为C=77所以，在工程设计中，一般均为直接查表取得C值。对公式：CtIS和310xCtIS是I的单位不同，前者是A，后者是KA；对公式：210xCtIS，是I的单位为A，而S的单位是cm2，也就是根据公式20(1)20(1ln1pmKJqC公式（10-2-4）第177页，求得的C是cm2为单位，化成mm2时应乘以102举例说明如下：求热稳定系数设环境温度C0035，缆芯允许最高温度CH090短路时允许最高温度Cm0250，负荷电流为0.8HI短路前缆芯最高工作温度CIIHPHP0220084)18.0)(3590(35))((热稳定系数)20(1)20(1ln1pmKJqC)2084(00393.01)20250(00393.01ln100184.0100393.04.31114Xxxx0184.000393.01042.04.314xxxX4104052.1x有关公式中各符号的说明和采用值见第177～178页或电力工程设计手册（1）第936页。注意：C热稳定系数在这里是用2cm求出的数值，而电缆的截面是以2mm为单位，所以在公式中要乘以2104单位推算公式：2423111cmcmcmcmcmqC所以公式：CtISmin求出的电缆截面单位为2cm2min10xCtIS求出的电缆截面单位为2mm2.硬导体截面的校验：短路热稳定校验复习指导书第181页，CQSd或CtICtIS2式中S——导体的载流截面，2mmdQ——短路电流的热效应，SA2C——热稳定系数（查表10-3-3）第181页若为铜导体，在C070时的热稳定系数为C=171，在不同环境温度时C值可按下式求得：21241210ln10lnxttKxttKC有关公式中各符号的说明和采用值见第182页。例：求铜导体在C080时热稳定系数C值：即Ct0180,Ct02300(表10-3-3))(1052246cmSWxK，CJ0235所以3.1661080235300235ln1052226xxC结果与表10-3-4中完全相同,所以在校验铜导体的热稳定时可直接查表得C值四、按短路动稳定校验1、一般要求：短路时产生的机械应力一般按三相短路时冲击电流chi验算，验算结果5应满足：xuxxx式中：xu——导体材料的最大允许应力，2cmN；当计及安全系数（对应于材料破坏应力时取1.7；对应于材料屈服点时取1.4）后，铜为3107.13x；铝为3109.6x,2cmNx——短路时同相导体片间相互作用的机械应力，2cmNxx——短路时导体相间产生的最大机械应力，2cmN2、导体短路电动力计算当三相导体位于同一平面时，短路电动力的计算公式：SchNialxF210037.6式中：F——短路电动力，N；chi——短路冲击电流，KA；5N——与短路类型有关的系数，见表10-3-6（第183页）例：验算10KV高压柜上母线在短路时的最大允许应力：铜母线规格为80x82mm,即b=8cm，h=0.8cm；高压柜最大宽度为1200mm，即支持点距离为l=120cm；母线相间距离为250mm，即a=25cm;母线短路时的短路冲击电流KAich41.43(根据短路电流计算)短路类型系数为5N，为当05.0fT和t=0.01秒时，在三相短路时中间相导体，86.25N，（见183页，表10-3-6）。当三相短路时中间相的电动力为：NxxF,7.156186.241.432512010037.622在铜母线每2cm上的最大允许应力为:)(107.13)(2448.087.1561232cmNxcmNxbxhFXu，铜导体最大允许应力。3、导体短路时的机械应力计算：6单片矩形导体的机械应力：工程中常用的是计算绝缘子之间的允许跨距maxlxuwailch603.7max式中：a——相间距离，cm；chi——短路冲击电流，KA；w——导体截面系数3cm；见电力工程电气设计手册第341页表8-13或钢铁企业电力设计手册上册第350页，表13-16。xu——导体的最大允许应力（表10-3-5），铜为41037.1x,2cmN;例：以80x82mm铜导体，相间距离为250mm，短路冲击电流KAich41.43，求绝缘子之间的最大跨距maxl：a=25cm，h=8cm，b=0.8cm，w=0.01672bh最大跨距xuwailch603.7max421037.188.0167.02531.43603.7xxxxx=299.73cm最大的高压柜宽度五.交流三相回路电压降计算1.电压降计算公式u%=u3IL(Rcos+sin)或u%=u3IL22XR=u3ILZ式中：u%---三相线路上的电压降；I---计算工作电流(A);L---供电线路长度(Km);U---线路工作电压(V);cos---功率因数；R---电缆单位长度电阻(/Km)；X---电缆单位长度电抗(/Km);7Z---电缆单位长度阻抗(/Km)。上式中的R和X一般可从手册或样本中查到（《钢铁企业电力设计手册》下册第852页）。也可以按下述的公式计算得到。2.电阻计算：按《钢铁企业电力设计手册》上册1026页或《工业与民用配电设计手册》419页。1）电流电阻：R=SLt103/Km式中：L---供电线路长度(Km)S---电缆截面积(mm2)t---温度为toC是的电阻率(mm2/m)电阻率：铜：cu为0.018mm2/m(20oC时)铝：AL为0.0295mm2/m(20oC时)电阻的温度系数：铜的电阻温度系数：cu=0.00395(1/oC)铝的电阻温度系数：AL=0.0041(1/oC)例：求70oC时铜的电阻率cu=20[1+（t70-t20）]=0.0018[1+0.00395(70-20)]=0.02155mm2/m注：求直流电阻的公式也可用《钢铁企业电力设计手册》上册230页的公式铜：RT=SL4.21;铝：RL=SL4.35式中：RT---铜母线电阻（温度70oC时），m;RL---铝母线电阻（温度70oC时），mL---母线长度(m)2）交流电组交流电阻，主要是考虑集肤效应系数和邻近效应系数引起的交流电阻系数，根据《工业与民用配电设计手册》第420页。导线交流电阻：Rj=KjfKifR式中：Kjf---集肤效应系数。当电缆截面不超过240mm2时，Kjf=1，母线Kjf=1.005~1.25（详见《工业与民用配电设计手册》第421页表9-60）Kif---邻近效应系数，母线的Kif取1.03有关交流电阻的计算方法，可详见《工业与民用配电设计手册》第420页的计算方法，在实际使用中可按指导书第3册供配电专业，第178页表10-2-14，K值选择用表查得（K为缆芯导体的交流电阻与直流电阻的比值）。对大截面的电缆的集肤效应系数可查电力工程电气设计手册（1）第937页，表17-11。3）当母线为水平或垂直排列时，尚需考虑有功功率由一相向另一相转移的因素，故每相母线的有效电阻将按下式计算。（详见《钢铁企业电力设计手册》上册第1026页）RP1=Ra+3.77X10-2RP2=Ra8RP3=Ra-3.77X10-2式中：Ra---每相母线平均有效电阻（Km）3.电抗计算母线或电缆的感抗：X=L=2fLL=2u0LngD(电机工程手册)式中：L---母线或电缆的电感量（H）u0--