导线及电缆截面选择课件

工厂用电缆.母线.导线选择与校验导线和电缆截面的选择计算一、概述工厂电力线路的结构：架空线路或电缆线路，或两者的结合。电力线路的材料：铜或铝。高压大多用铝线，低压大多用铜线。型号：TJ、LJ、LGJ、LYJ、BLX（BX）BLV（BV）、BLXF（BXF）、VLV（VV）、YJLV（YJV）TJ——铜绞线；LJ——铝绞线；LGJ——钢芯铝绞线；LYJ——架空绝缘电缆，铝芯绝缘导线，交联聚乙烯绝缘。另外还有聚氯乙烯绝缘或聚乙烯绝缘的架空线。GJ——钢绞线，一般作为接地引下线。氯丁橡皮绝缘铝芯橡皮绝缘线铝芯塑料绝缘线铜芯塑料绝缘线聚氯乙烯绝缘铝芯电缆交联聚乙烯绝缘铝芯电缆图铜芯橡皮绝缘线p18选择导线电缆的截面时应满足的条件：1、正常发热条件：正常运行时发热温度不超过允许值。2、机械强度：不应小于机械强度要求的最小允许截面。选择截面时：A≥Amin，Amin可查附录表14、15。电缆不必校验此项。3、电压损失条件：不应超过正常运行时允许的电压损失。工厂内较短的高压线路可不校验此项。4、经济电流密度：适用于35KV及以上的线路或低压特大电流的线路。5、校验热稳定最小允许截面：,架空线不必校验此项。对于绝缘导线和电缆，还应按额定电压条件选择。imatCIAmin返20根据实际经验，具体选择方法如下：①选择架空线：1）当L≤2KM时，可按照正常发热条件选择，再校验机械强度和电压损失。2）当L＞2KM时，可按照电压损失选择，再校验正常发热条件和机械强度。②选择10KV及以下的电缆线时：可按照正常发热条件选择，再校验电压损失和热稳定最小允许截面。③选择长距离大电流线路或35KV及以上的线路时：应按照经济电流密度确定经济截面，再校验其它条件。④低压线路：1）动力线，可按照正常发热条件选择，再校验机械强度和电压损失。2）照明线，可按照电压损失选择，再校验机械强度和正常发热条件。按上述条件选择截面，容易满足要求，减少返工，返20二、按发热条件选择导线和电缆的截面（一）按正常发热条件选择三相系统相线截面应满足：式中：Ial——导线在一定环境温度下的允许载流量；见附录表16-19。I30——线路的计算电流。Kθ——温度校正系数。θ0——导线允许载流量采用的温度，一般为25℃。——实际环境温度。一般取当地最热月平均最高气温，室内时应加5℃。θal——导线电缆正常工作时的最高允许温度。一般：铝导线为70℃，铜导线为70-85℃，电缆为60-80℃。30IIKal00alalK0对变压器高压侧导线：I30=I1NT对电容器的引入线：I30=1.35INC注意：对低压绝缘导线和电缆，按发热条件选择时，还应注意与保护（熔断器和自动开关）的配合，以避免发生线路已烧坏，而保护未动作的情况。对熔断器保护：对自动开关保护：Kol的取值方法见课本p199、p206。（二）低压中性线和保护线截面的选择1、中性线（N线）的选择—不应小于三相系统的最大不平衡电流。1）一般三相四线制的中性线截面：A0≥0.5Aφ或A0＝Aφ2）两相三线及单相线路的中性线截面：A0=Aφ3）三次谐波突出的三相四线制的中性线截面：A0≥Aφ（一般取A0=Aφ）中性线相线alOLOPIKIalOLFENIKI绝缘导线及电缆允许的短时过负荷倍数变压器接线方式为Ｙ，yn0变压器接线方式为D,yn11《低压设计规范》规定：当Aφ≤16mm2时，APE≥Aφ（一般取A0=Aφ）当16mm2＜Aφ≤35mm2时，APE≥16mm2当Aφ＞35mm2时，APE≥0.5Aφ3、保护中性线截面（PEN线的选择）的选择应同时满足1、2的条件。例题5-12、保护线截面（PE线）的选择应考虑到单相短路电流通过PE线时的热稳定度。有一条采用BLX-500型铝芯橡皮线明敷的220/380V的TN-S线路，线路计算电流为150A，当地最热月平均最高气温为+30℃。试按发热条件选择此线路的导线截面。解：1、相线截面Aφ的选择查附录表19-1：环境温度为30℃时，明敷的BLX-500型截面为50mm2的铝芯橡皮线Ial=163A＞I30=150A，满足发热条件。则选得相线截面为：Aφ=50mm2校验机械强度：查附录表15，假设为室外明敷且15m＜L≤25m，查得：Amin=10mm2。则Aφ＞Amin，满足机械强度要求。例题3、保护线截面的选择因Aφ＞35mm2，故选APE≥0.5Aφ=25mm2校验机械强度：Amin=10mm2。则Aφ＞Amin，满足机械强度要求。所选导线型号可表示为：BLX-500-（3×50+1×25+PE25）。2、中性线的选择因A0≥0.5Aφ，选A0=25mm2。校验机械强度：因Amin=10mm2。则Aφ＞Amin，满足机械强度要求。三、按经济电流密度选择导线和电缆的截面目的：使年运行费用低，有色金属消耗量小来进行选择。年运行费：包括线路折旧费、维修管理费、电能损耗费。线路折旧费=线路投资/折旧年限图5-28：曲线1:(线路折旧费+线路维修管理费)与导线截面的关系；曲线2：电能损耗费与导线截面的关系；计算经济截面的公式为：ececJIA30式中：——经济电流密度。见表5-3。ecJ年运行费与导线截面的关系。线路电压损失的计算定义：电压降——线路始末两端电压的相量差；电压损失——线路始末两端电压的数值差。（一）线路末端接有一集中负荷的三相线路⊿U的计算1、线路末端接有一集中负荷的三相线路⊿U的计算因为三相对称，21UUUd21UUUXRcosI1U2U等值电路为：②③矢量图：①取一相分析：I2U1UXIjRIUdabcdefg由矢量图可看出：电压损失为ae段。为计算方便，用ad段代替ae段。其误差为实际电压损失的5%以内。ae段为：⊿Uφ≈ad=af+fd=IRcosφ+IXsinφ用线电压的电压损失表示为：)sincos(XRIUU33)sincos(XRIUUNN3式中：PQUXRX单位分别为：WvarVΩ，或：KWKvarKVΩ。cosIUPN3sinIUQN3)V(NUQXPRU则有：用百分数表示时：2100NNUQXPRUUU%式中：PQUXRX单位为：WvarVΩ。若用kWkvarkVΩ表示时：21000100NUQXPRU%或表示为：210NUQXPRU%式中：PQUXRX单位为：kWkvarkVΩ。线路各段接有负荷时的三相线路⊿U的计算以三个集中负荷为例：见下图：33jqp22jqp11jqp333LXR222LXR111LXR11jQP22jQP33jQP0123AB333lxr222lxr111lxr有两种计算方法：1）计算各段线路的⊿U然后叠加每一段线路通过的总负荷功率如图所示。线段：32113211qqqQpppP线段：322322qqQppP线段：3333qQpP2l1l3l线路各段的电压损失为：21111110NUxQrPU%段：段：22222210NUxQrPU%23333310NUxQrPU%段：总的电压损失通用式为：nNiiiiUxQrPU1210%2）计算各负荷单独作用时的电压损失，然后叠加。分别计算出三段线路的总阻抗RiXi（见上页图）第一段：1111xXrR，第二段：第三段：212212xxXrrR，21111110NUXqRpU%22222210NUXqRpU%23333310NUXqRpU%32133213xxxXrrrR，总的电压损失通用式为：2110NiiiinUXqRpU%1l2l3l对于无电感的线路，即cosφ≈1或x=0的线路，线路电压损耗为：2N2NNUrPUpRUVUpRU1010%)(或AlrALR或22210%NNNUAPlUApLUpRU1010或表示为：CAMAUMUN2100%式中：的单位为V；的单位为KW；为导线的电导率,单位为m/Ω.mm2；A为导线的截面，mm2；L的单位为m；M为功率矩，KW.m；C为计算系数，可查表5-4。NUp对于均一无感的单相交流和直流线路，因负荷电流要通过来回两根导线，阻抗增大了一倍，所以电压损耗应为一根导线上的两倍，即：CAMAUMUN2200%对于均一无感的两相三线线路，可推导出：推导略….CAMAUMUN2225%在工业企业电力网络中，由于线路的总长度不长，通常各段导线的结构和截面都一样，则：R=R0L，X=X0L或r=R0，x=X0。R0X0——单位长度的电阻、电抗，见附录表6。iniiNiniiNlQUXlPURU1201201010%则：iniiNiniiNLqUXLpURU1201201010%或：此公式常用ll试验算例5-3所选LGJ-50型(35kV)钢芯铝绞线是否满足允许电压损失5%的要求。已知该线路导线为水平等距排列，相邻线距为1.6m。线路全长5km。解：由例5-3知P30=2500kW，cosφ=0.7，因此tanφ=1，Q30=2500kvar。利用A=50mm2（LGJ）和aav=1.26×1.6≈2m查附录表6，得R0=0.68Ω/km，X0=0.39Ω/km。线路的电压损耗为：VkvkkwU382353905250068052500).(var).(线路的电压损耗百分值为：%%.%50913500382100alUVVU因此所选导线LGJ-50满足电压损失的要求。作业:习题5-3例题（二）均匀分布负荷的三相线路电压损失的计算（适于低压线路）0i20LiIL2/22L1L如图所示：设线路上单位长度的负荷电流为，单位长度的电阻为R0。则微小线段的负荷电流为，线段的电阻为R=RO，不计电抗，电流在段上产生的电压损失为：0ildl0idl0idlllRdliUd003整条线路的电压损失为：211211000033llllllldlRidllRiU2232321200200211)(lllRilRilll)(2321020llRliU则lIdll某220/380v的TN-C线路，如图所示。线路拟采用BX-500型铜芯橡皮绝缘线户内明敷，环境温度为30℃，允许电压损失为5%，试选择该线路的导线截面。解：（1）线路的等效变换30m50m40m0.4kw/mCosφ=0.820kwCosφ=0.855m40m20kw+j15kvar20kw+j15kvar原集中负荷：p1=20kw，cosφ1=0.8，tanφ1=0.75，q1=20×0.75=15kvar。原分布负荷：p2=0.4×50=20kw，cosφ2=0.8，tanφ2=0.75，q2=20×0.75=15kvar。返43例（2）按正常发热条件选择导线截面线路中总的计算负荷为：P=p1+p2=20+20=40kw，Q=q1+q2=15+15=30kvar，AUSIKVAQPsN7638035035030402222.查附录表19-1，得BX-500型铜芯导线A=10mm2，在30℃明敷时的Ial=77A＞I=76A，因此可选3根BX-500-1×10导线作相线，另选1根BX-500-1×10导线作PEN线。（3）校验机械强度：查附录表15，室内明敷铜芯线最小截面为1mm2，10mm2＞1mm2，则满足机械强度要求。（4）校验电压损失，查附录表6知，BX-500-1×10的电阻、电抗。R0=2.19Ω/km，线距按150mm计时：X0=0.31Ω/km。电压损失为：VUXLqLqRLpLpUN1238031005501504015192055020040200221102211..)..(.)..()()(用