3、电缆选取与应用

1导线和电缆截面的选择2/61按允许载流量选择导线和电缆的截面按允许电压损失选择导线和电缆截面按经济电流密度选择导线和电缆截面按机械强度选择导线和电缆截面3/61电力线路的类型允许载流量允许电压损失经济电流密度机械强度35kV及以上电源进线△△★△无调压设备的6～10kV较长线路△★△6～10kV较短线路★△△低压线路照明线路△★△动力线路★△△电力线路截面的选择和校验项目△——校验的项目，★——选择的依据4/61按允许载流量选择导线和电缆的截面导体的温升5/61导体的长期允许温度θal对应于导体长期允许温度，导体中所允许通过的长期工作电流，称为该导体的允许载流量Ial导体的允许温度与允许载流量注意：导体的允许载流量，不仅和导体的截面、散热条件有关，还与周围的环境温度有关。在资料中所查得的导体允许载流量是对应于周围环境温度为θ0=25℃的允许载流量，如果环境温度不等于25℃，允许载流量应乘以温度修正系数Kt。6/61导体的允许温度与允许载流量对于电缆，还应当考虑到电缆的敷设方式对散热条件的影响。如果几根电缆并排直接埋于土中，由于电缆互相影响，使散热条件变坏，其允许温度还应乘以并排修正系数Kp。电缆埋于土中，土壤的热阻系数不同于允许电流表中所指出的数值时，应乘以土壤热阻修正系数Ktr。因此电缆的允许电流应按下式计算：altrptalalIKKKIKI7/61按允许载流量选择导体截面caalII中性线（N线）截面的选择①一般要求中性线截面应不小于相线截面的一半，即②对三相系统分出的单相线路或两相线路，中性线电流与相线电流相等。因此，S0与S相等。③对三次谐波电流突出的线路，中性线电流可能会超过相线电流，因此中性线截面应不小于相线截面。三相相线截面的选择中性线和保护线截面的选择SS5.00SS0SS08/61按允许载流量选择导体截面保护线（PE线）截面的选择①当S≤16mm2时②当16mm2＜S≤35mm2时≥16mm2③当S＞35mm2时保护中性线（PEN线）截面的选择对三相四线制系统中，保护中性线兼有中性线和保护线的双重功能，截面选择应同时满足上述二者的要求，并取其中较大者作为保护中性线截面。SSPESSSPE5.09/61按允许电压损失选择导线和电缆截面线路电压损失的计算接有一个集中负载时线路的电压损失计算注意：上式中UN的单位是kV，△U的单位是V，功率单位为kW和kvar10/61接有多个集中负载时线路的电压损失计算分段计算线路上总的电压损失为211ppP211qqQ22pP22qQ2221212221212110101010%%%xUQxUQrUPrUPUUUNNNN012r1+jx1r2+jx2p1p2p2p2+jq2p1+jq1图5.3.2接有分散负载线路的电压损失11/61接有多个集中负载时线路的电压损失计算由此类推，若干线上有n个负载（n段），则总的电压损失为：12/61几种特殊线路的电压损失1.若线路所接负载均为有功负荷，因其不存在无功功率，其电压损失为△U%=△UR%。2.线路的电抗很小可略去不计，如50mm2以下的电缆，此时△UX也为零，即△U=△UR。3.线路上接有均匀分布的负载，可以将分散的负载等效成一个接在这段线路中点上的集中负载，该负载功率为分散负载功率之和。13按允许电压损失选择导线和电缆截面（1）先取导线或电缆的电抗平均值，求出无功负荷在电抗上引起的电压损失：%RU%alU%%%XalRUUU%RU（2）根据出此时的。——有功负荷在电阻上引起的电压损失，——线路的允许电压损失。14/61（3）由，将（式中为导线的电导率）代入，可计算出导线或电缆的截面为：并根据此值选出相应的标准截面。（4）根据所选的标准截面及敷设方式，查出r0和x0，计算线路实际的电压损失，与允许电压损失比较。如不大于允许电压损失则满足要求，否则加大导线或电缆截面，重新校验，直到所选截面满足允许电压损失的要求为止。niiiNRLpUrU12010%Sr10%1021RNniiiUULpS15/61按经济电流密度选择导线和电缆截面经济电流密度Jec与年最大负荷利用小时数有关，年最大负荷利用小时数越大，负荷越平稳，损耗越大，经济截面因而也就越大，经济电流密度就会变小。16/61按经济电流密度计算经济截面的公式为:根据上式计算出截面后，从手册或附录表中选取一种与该值最接近（可稍小）的标准截面，再校验其他条件即可。17/612.2电缆绝缘材料的种类2.2.1油浸纸绝缘是用绝缘油对经过干燥的纸进行真空浸渍而成。油浸纸绝缘的绝缘性能主要决定于纸和浸渍剂(绝缘油)的性能以及生产制造工艺。2.2.2橡塑材料绝缘a.热塑性材料。以聚氯乙烯或醋酸乙烯酯共聚物为基材用于额定电压U0/U≤1.8/3kV电缆的绝缘材料(简称PVC/A)；以上述材料为基材用于额定电压U0/U＞1.8/3kV电缆的绝缘材料(简称PVC/B)；以热塑性聚乙烯为基材的绝缘材料(简称PE)。b.弹性材料或热固性材料。以乙丙橡胶或其它类似化合物(EPM或EPDM)为基材的绝缘材料(简称EPR)；以交联聚乙烯为基材的绝缘材料(简称XLPE)。18/613使用条件为了确定所选用电缆是否适用，需要以下使用条件方面的资料，并应参阅讨论其中大部分使用条件的有关IEC标准。3.1运行条件1、系统额定电压。2、三相系统的最高电压。3、雷电过电压。4、系统频率5、系统的接地方式以及当中性点非有效接地系统（包括中性点不接地和经消弧线圈接地）单相接地故障时的最长允许持续时间和每年总的故障时间）。6、如选用电缆终端时应给出环境条件：——电缆终端安装地点海拔超过1000m时的海拔高度。——户内或户外安装——预计是否有严重的大气污染——电缆与变压器、断路器、电动机等设备连接时所采用的绝缘和设计的安全净距。例如应规定安全净距离和周围的绝缘。19/617、最大额定电流7.1、持续运行最大额定电流7.2、周期运行最大额定电压7.3、事故紧急运行或过负荷运行时最大额定电流。注：确定导体规格时，为考虑周围负荷则必须要有负荷曲线。8、相间或相对地短路时预期流过的对称和不对称的短路电流。9、短路电流最大持续时间。10、电流线路压降。20/613.2安装资料3.2.1一般资料a.电缆线路的长度和纵断面图；b.城市规划部门确认的用地批准书和有关地下建筑物的资料及近期城市建筑用地计划；c.电缆敷设的排列方式和金属套互联与接地方式；d.特殊敷设条件(如水下敷设)，个别线路需要特殊考虑问题；21/613.2.2地下敷设a.安装条件的详细情况（如直埋、排管敷设等），用以确定金属套的组成、铠装型式（如需要时）和外护套的型式，如防腐、阻燃、防鼠、防白蚁、防潮等；b.埋设深度；c.沿电缆线路上的土壤种类(即沙土、粘土、填土)对其热阻系数，且需说明上述资料是实测值还是假设值；d.在埋设深度上土壤的最高、最低和平均温度；e.附近带负荷的其他电缆或其他热源的详细情况；f.电缆沟槽、排管或管线的长度，若有工井则包括工井之间的距离；g.排管或管道的数量、内径和构成材料；h.排管或管道之间的距离。22/613.2.3空气中敷设a.最高、最低和平均环境空气温度；b.敷设方式(即直接敷设在墙上、支架上等；单根或成组电缆；隧道、排管的尺寸等)；c.对敷设于户内、隧道或排管中的电缆的通风情况；d.阳光是否直接照射在电缆上；e.特殊条件，如火灾危险以及防火措施。23/614电缆绝缘水平选择4.1电力系统种类A类：接地故障能尽可能地被清除，但在任何情况下不超过1min的电力系统。B类：该类仅指在单相接地故障情况下能短时运行的系统。一般情况下，带故障运行时间不超过1小时。但是，如果有关电缆产品标准有规定时，则允许运行更长时间。注：应该认识到接地故障不能被自动和迅速切除的电力系统中，在接地故障中，在电缆绝缘上过高的电场强度使电缆寿命有一定程度的缩短。如果预期电力系统经常会出现持久的接电故障，也许将该系统归为下述的C类是经济的。C类：该类包括不属于A类和B类的所有系统。为了使本标准的推荐能应用于各种型式电缆，还应参照有关电缆产品标准，如GB11017、GB12706和GB12976。24/614.2U的选择U值应按等于或大于电缆所在系统的额定电压选择。4.3Um的选择Um值应按等于或大于电缆所在系统的最高工作电压选择。4.4Up1的选择根据线路的冲击绝缘水平，避雷器的保护特性，架空线路和电缆线路的波阻抗、电缆的长度以及雷击点离电缆终端的距离等因素通过计算后确定，但不应低于下表的规定。25/61电缆绝缘水平一、交流系统中电力电缆导体的相间额定电压，不得低于使用回路的工作线电压。二、交流系统中电力电缆导体与绝缘屏蔽或金属层之间额定电压的选择，应符合下列规定：1、中性点直接接地或经低电阻接地的系统，接地保护动作不超过1min切除故障时，不应低于100%的使用回路工作相电压。2、除上述供电系统外，其他系统不宜低于133%的使用回路工作相电压；在单相接地故障可能持续8h以上，或发电机回路等安全性要求较高的情况，宜采用173%的使用回路工作相电压。三、交流系统中电缆的耐压水平，应满足系统绝缘配合要求。26/61四、直流输电电缆绝缘水平，应具有能承受极性反向、直流与冲击叠加等的耐压考核；使用的交联聚乙烯电缆应具有抑制空间电荷积聚及其形成局部高场强等适应直流电场运行的特性。五、控制电缆额定电压的选择，不应低于该回路工作电压，并应符合下列规定：1、沿高压电缆并行敷设的控制电缆（导引电缆），应选用相适合的额定电压。2、220kV及以上高压配电装置敷设的控制电缆，应选用450/750V。3、除上述情况外，控制电缆宜选用450/750V；外部电气干扰影响很小时，可选用较低的额定电压。27/61电缆绝缘类型一、电缆绝缘类型的选择，应符合下列规定：1、在使用电压、工作电流及其特征和环境条件下，电缆绝缘特性不应小于常规预期使用寿命。2、应根据运行可靠性、施工和维护的简便性以及允许最高工作温度与造价的综合经济性等因素选择。3、应符合防火场所的要求，并应利于安全。4、明确需要与环境保护协调时，应选用符合环保的电缆绝缘类型。28/61二、常用电缆的绝缘类型的选择，应符合下列规定：1、中、低压电缆绝缘类型选择应符合本节第三～第七条的规定外，低压电缆宜选用聚氯乙烯或交联聚乙烯型挤塑绝缘类型，中压电缆宜选用交联聚乙烯绝缘类型。明确需要与环境保护协调时，不得选用聚氯乙烯绝缘电缆。2、高压交流系统中电缆线路，宜选用交联聚乙烯绝缘类型。在有较多的运行经验地区，可选用自容式充油电缆。3、高压直流输电电缆，可选用不滴流浸渍纸绝缘、自容式充油类型。在需要提高输电能力时，宜选用以半合成纸材料构造的型式。直流输电系统不宜选用普通交联聚乙烯型电缆。29/61三、移动式电气设备等经常弯移或有较高柔软性要求的回路，应使用橡皮绝缘等电缆。四、放射线作用场所，应按绝缘类型的要求，选用交联聚乙烯或乙丙橡皮绝缘等耐射线辐照强度的电缆。五、60℃以上高温场所，应按经受高温及其持续时间和绝缘类型要求，选用耐热聚氯乙烯、交联聚乙烯或乙丙橡皮绝缘等耐热型电缆；100℃以上高温环境，宜选用矿物绝缘电缆。高温场所不宜选用普通聚氯乙烯绝缘电缆。六、零下15℃以下的低温环境，应按低温条件和绝缘类型要求，选用交联聚乙烯、聚乙烯绝缘、耐寒橡皮绝缘电缆。低温环境不宜用聚氯乙烯绝缘电缆。30/61七、在人员密集的公共设施，以及有低毒阻燃性防火要求的场所，可选用交联聚乙烯或乙丙橡皮等不含卤素的绝缘电缆。防火有低毒性要求时，不宜选用聚氯乙烯电缆。八、除按本节第五～第七条明确要求的情况外，6kV以下回路，可选用聚氯乙烯绝缘电缆。九、对6kV重要性回路或6kV以上的交联聚乙烯