論文資料-交流供電電纜線徑選擇的十個誤區(qū)辨析（word）可編輯

1、<p>　　膄蚄螆羀蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄蟻蟻膄膀螀螃羇葿蝿裊膂蒞蝿?wù)亓_莁螈螇芁芇莄衿肅膃莃羂艿蒁莂蟻肂莇莂螄芇芃蒁袆肀腿蒀羈袃蒈葿蚈肈蒄蒈袀羈莀蕆羃膇芆蒆螞罿膂蒆螅膅蒀蒅袇羈莆薄罿膃節(jié)薃蠆羆膈薂螁膂膄薁羃肄蒃薀蚃芀荿薀螅肅芅蕿袈羋膁薈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚆螂聿節(jié)蚅羄袂羋蚄蚄膇膄蚄螆羀蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄蟻蟻膄膀螀螃羇葿蝿裊膂蒞蝿?wù)亓_莁螈螇芁芇莄衿肅膃莃羂艿蒁莂蟻肂莇莂螄芇芃蒁袆肀腿蒀羈袃蒈葿蚈肈蒄蒈袀羈莀蕆羃膇芆蒆螞罿膂蒆螅膅蒀蒅袇羈莆

2、薄罿膃節(jié)薃蠆羆膈薂螁膂膄薁羃肄蒃薀蚃芀荿薀螅肅芅蕿袈羋膁薈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚆螂聿節(jié)蚅羄袂羋蚄蚄膇膄蚄螆羀蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄蟻蟻膄膀螀螃羇葿蝿裊膂蒞蝿?wù)亓_莁螈螇芁芇莄衿肅膃莃羂艿蒁莂蟻肂莇莂螄芇芃蒁袆肀腿蒀羈袃蒈葿蚈肈蒄蒈袀羈莀蕆羃膇芆蒆螞罿膂蒆螅膅蒀蒅袇羈莆薄罿膃節(jié)薃蠆羆膈薂螁膂膄薁羃肄蒃薀蚃芀荿薀螅肅芅蕿袈羋膁薈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚆螂聿節(jié)蚅羄袂羋蚄蚄膇膄蚄螆羀蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄蟻蟻膄膀螀螃羇葿蝿裊膂蒞蝿?wù)亓_莁螈螇芁芇莄衿肅膃莃羂艿蒁莂蟻肂莇

3、莂螄芇芃蒁袆肀腿蒀羈袃蒈葿蚈肈蒄蒈袀羈莀蕆羃膇芆蒆螞罿膂蒆螅膅蒀蒅袇羈莆薄罿膃節(jié)薃蠆羆膈薂螁膂膄薁羃肄蒃薀蚃芀荿薀螅肅芅蕿袈羋膁薈羀肁蒀蚇蝕 </p><p>　　交流供電電纜線徑選擇的十個誤區(qū)辨析</p><p>　　機(jī)房供配電系統(tǒng)設(shè)計有一定的規(guī)范，用戶新建機(jī)房供配電系統(tǒng)時，應(yīng)通過設(shè)計單位選擇合適的交流線徑，嚴(yán)格按設(shè)計文件施工。對于現(xiàn)有機(jī)房新增一般性負(fù)載，往往由用戶自行設(shè)計并安裝。<

4、;/p><p>　　安全用電是動力設(shè)備安裝與維護(hù)人員的基本要求，所有安裝與維護(hù)人員都有必要了解交流電纜線徑選擇的方法和原則。維護(hù)人員在日常工作中不局限于發(fā)現(xiàn)設(shè)備潛在故障，也應(yīng)關(guān)注線纜等配套設(shè)備存在的風(fēng)險，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化維護(hù)。在具體的安裝與維護(hù)工作中，不少工程師對電纜線徑的選擇存在著一些誤區(qū)，需要對這些誤區(qū)進(jìn)行分析。選擇了錯誤的電纜線徑，輕則增加了建設(shè)或運(yùn)行成本，重則可能帶來巨大的安全隱患。</p><

5、p>　　本文列出的十個誤區(qū)都是工程與維護(hù)人員容易發(fā)生的，事實(shí)上導(dǎo)線線徑選擇還有更多的影響因素，具體選擇線徑時應(yīng)根據(jù)環(huán)境溫度、允許溫升、敷設(shè)方式等查詢電工手冊或其它相關(guān)設(shè)計規(guī)范。</p><p>　　誤區(qū)一：經(jīng)濟(jì)電流密度2~4A/mm2，選2偏安全，選4偏經(jīng)濟(jì)</p><p>　　按照經(jīng)濟(jì)電流密度選擇交流線徑是通行的方法，銅質(zhì)電纜經(jīng)濟(jì)電流密度為2~4A/mm2。顯然，取經(jīng)濟(jì)電流密度為2

6、A/mm2時，線徑較粗，投資成本較高；取經(jīng)濟(jì)電流密度為4A/mm2時，線徑較細(xì)較經(jīng)濟(jì)。一些工程人員認(rèn)為，按照經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜即可，選2A/mm2偏安全，選4A/mm2偏經(jīng)濟(jì)，都是可行的選擇。</p><p>　　當(dāng)電纜較細(xì)時，電纜比表面積大，對散熱有利；當(dāng)電纜較粗時，電纜比表面積小，熱量不易散發(fā)，單位截面積導(dǎo)線通過相同的電流時，粗電纜溫度較高。如果電纜溫度超過允許值，就會發(fā)生危險。下表為在空氣中敷設(shè)的塑料絕緣

7、銅芯電線長期連續(xù)負(fù)荷載流量（《電工手冊》第14章第99頁，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社第四版，呂如良等主編，2002年1月），周圍環(huán)境溫度為25℃，線芯長期允許工作溫度為70℃。</p><p>　　由上表可見，較細(xì)的電纜每平方載流量遠(yuǎn)大于4A，隨著電纜線徑的增加，每單位mm2載流量明顯下降。由于電纜不應(yīng)一直運(yùn)行于最高溫度，同時存在可能的過流或其它因素影響，選擇時導(dǎo)線載流量應(yīng)小于上表載流量數(shù)值。</p>&l

8、t;p>　　由此看來，經(jīng)濟(jì)電流密度理解為粗電纜取2、細(xì)電纜取4，比理解為選2偏安全、選4偏經(jīng)濟(jì)更合乎實(shí)際。</p><p>　　誤區(qū)二：只按經(jīng)濟(jì)電流密度，不復(fù)核電纜壓降</p><p>　　假定某單相交流負(fù)載最大電流不超過16A（單相負(fù)載電流通常不超過20A），按經(jīng)濟(jì)電流密度法選用4mm2電纜，如果負(fù)載距離100米，銅電導(dǎo)率σ為57，電纜電阻為：</p><p&g

9、t;　　R=L/（σS）=100×2/（57×4）=0.88Ω</p><p><b>　　電纜上電壓降ΔU為</b></p><p>　　ΔU=IR=16×0.88=14.1V</p><p>　　連接回路在最大工作電流作用下的電壓降，不得超過該回路允許值（《電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》第6頁，GB50217-94），

10、該例電纜上電壓降達(dá)到14.1/220=6.4%，超過多數(shù)設(shè)備線路上壓降不應(yīng)大于5%的要求。負(fù)載工作電壓下降6.4%，相應(yīng)的工作電流上升1A，需要選用更粗的電纜（如6mm2），重新計算電壓降，直至電壓降小于5%。</p><p>　　誤區(qū)三：只選擇電線線徑，不考慮電線類型</p><p>　　計算電纜線徑時，只確定了電纜金屬介質(zhì)的截面積。只要截面積相同，不論何種絕緣層與護(hù)套，電纜本身性質(zhì)完全

11、相同（銅質(zhì)，通信機(jī)房電力電纜一般不用鋁芯電線）。但正是由于絕緣層與護(hù)套的不同，散熱性能、允許溫升就有區(qū)別，如常用的VV（聚氯乙烯絕緣）電纜與JYV（交聯(lián)聚乙烯絕緣）電纜，前者允許溫度為70℃，后者可達(dá)90℃，因此JYV電纜允許的截流量更大，同樣的負(fù)載電流條件下，可以選擇較小的線徑。此外，單芯與多芯電纜（指內(nèi)部含互相絕緣的多芯成套電纜）散熱條件不同，截流量也有區(qū)別。例如，銅芯導(dǎo)體截面為50mm2，單芯與多芯明敷電纜在環(huán)境溫度為25℃、導(dǎo)體

12、溫度分別為70℃（VV電纜）和90℃（JYV電纜）時載流量規(guī)格如下表所示（數(shù)據(jù)來源：北京電纜網(wǎng)）。</p><p>　　由上表可知，多芯電纜載流量較單芯為小，VV電纜載流量較YJV電纜為小，設(shè)計電纜時需要計入這些因素。多根單芯電纜平行捆扎敷設(shè)時，計算載流量也應(yīng)在單芯電纜的基礎(chǔ)上乘以一個小于1的降額矯正系數(shù)。下表為《工廠供電》中多根電纜并列時載流修正系數(shù)，電纜相距100mm。</p><p>

13、;　　誤區(qū)四：優(yōu)先選擇長期安全載流量大的電纜</p><p>　　一般地，從電纜的絕緣性能、環(huán)保性能和耐候性能等方面看，YJV電纜載流量大，在各方面比VV電纜性能更優(yōu)異，應(yīng)在工程設(shè)計中優(yōu)先考慮。</p><p>　　事實(shí)上，YJY電纜雖然具有載流量大、電纜直徑小、重量輕、方便安裝等優(yōu)點(diǎn)，但在同等截面積條件下，YJY電纜比VV電纜流量大的原因僅僅是因?yàn)槟艹惺艿臏囟雀叨?。截面積相同，銅的質(zhì)量

14、、導(dǎo)電率也相同，因而在輸送同等電流的情況下，選擇YJY電纜可以比選擇VV電纜細(xì)一些的線徑，但線路電阻增加，線損和電壓降也增加，長期運(yùn)行不一定合算。</p><p>　　電纜選擇必須全面考慮環(huán)境條件、使用場所、敷設(shè)方式、供電距離、長期運(yùn)行的費(fèi)用和電壓降，能用VV電纜的場所一般仍推薦用VV電纜。如果原行線架上已敷設(shè)VV電纜，新設(shè)計增加耐受溫升更高的JYV電纜是沒有意義的，平行捆扎走線的電纜只能按耐受溫升最低的電纜計算

15、載流量。</p><p>　　誤區(qū)五：并聯(lián)多大的導(dǎo)線，就相當(dāng)于線徑增大多少平方</p><p>　　大型機(jī)房負(fù)載容量大，需要提供很大的電流，如果選擇一根導(dǎo)線，無疑需要線徑很粗的供電電纜，施工并不方便，甚至沒有足夠粗的導(dǎo)線可供使用。多根導(dǎo)線并聯(lián)是允許的，由于線徑小的電線每平方載流量大于粗電線，并聯(lián)方式可能在經(jīng)濟(jì)上更合算。</p><p>　　并聯(lián)電線之間的電流在理論上

16、按截面積分配，只要是相同材質(zhì)電線（如銅線），都可以直接并聯(lián)。但實(shí)際工程中，最好使用相同的線徑。如果線徑相差懸殊，可能由于接線端子存在一定電阻，以及與電纜截面積不成正比的感抗作用，導(dǎo)致電流分配偏差，一根導(dǎo)線可能分配電流過大，超過安全載流量。此外，如果采用不一致的線徑，需仔細(xì)復(fù)核電線上的電流是否小于安全載流量，細(xì)導(dǎo)線的單位載流量只能按粗導(dǎo)線計算。</p><p>　　因此，大小相差懸殊的電纜并聯(lián)使用，電纜載流量往往并

17、不按照理想條件下的電流分配規(guī)律來分配，小電纜相對發(fā)熱明顯。兩線并聯(lián)時，粗的電纜不應(yīng)大于細(xì)電纜的兩倍。</p><p>　　誤區(qū)六：只依據(jù)負(fù)載電流，未考慮短路電流</p><p>　　只根據(jù)負(fù)載電流選擇交流輸入電纜的線徑，事實(shí)上存在著安全風(fēng)險。例如，某大樓由功率S為315KVA的變壓器供電，變壓器Z值為5%。現(xiàn)欲在配電室增加一臺3P空調(diào)（單相），發(fā)現(xiàn)配電柜內(nèi)有一額定容量為500A的斷路器CB

18、3空閑未用，擬通過該斷路器為空調(diào)引入一相交流電，如下圖所示。工程人員按經(jīng)濟(jì)電流密度法選擇線徑，取經(jīng)濟(jì)電流密度為4A/mm2，空調(diào)工作電流12A，選擇電纜的截面積S為4mm2，并在空調(diào)側(cè)安裝16A空開作為空調(diào)輸入開關(guān)。</p><p>　　空調(diào)距離配電柜較遠(yuǎn)，電纜長度L為50米，導(dǎo)線電阻R為</p><p>　　R=L/（σS）=50×2/（57×4）=0.44Ω<

19、/p><p>　　假定電網(wǎng)供電能力為無窮大，變壓器短路電流IST為：</p><p>　　IST=S/（3U×Z）=315×1000/（220×3×5%）=9545A</p><p>　　變壓器副卷單相等效電阻RT為：</p><p>　　RT=U/I=220/9545=0.023Ω</p>

20、<p>　　假定變壓器輸出端至CB3所有導(dǎo)體與接頭電阻之和為0.05Ω，如果電纜末端A點(diǎn)發(fā)生短路，短路電流IS為</p><p>　　IS=U/R=220/（0.023+0.05+0.44）=429A</p><p>　　由于斷路器跳閘電流為500A，因此電纜末端短路后斷路器不跳閘，電纜燒斷甚至起火。</p><p>　　由以上例子可以看出，在選用電纜時，

21、需要校驗(yàn)短路電流。在檢查供配電系統(tǒng)時，如果發(fā)現(xiàn)大型斷路器后端連接細(xì)電線，就應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注。（注：除短路電流需要核算外，還應(yīng)計算接地故障電流，校驗(yàn)斷路器是否符合要求。因本文只討論電纜選型問題，不在此討論如何選用斷路器。）</p><p>　　誤區(qū)七：按負(fù)載電流選線，不考慮斷路器容量</p><p>　　根據(jù)負(fù)載性質(zhì)不同，斷路器容量一般選擇為負(fù)載電流的1.15~1.5倍。斷路器選定以后，過載跳閘電

22、流即已確定（大型斷路器往往允許整定跳閘電流）。過流的產(chǎn)生與供電質(zhì)量、負(fù)載質(zhì)量及運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)，也與漏電流有關(guān)。在通信機(jī)房供電系統(tǒng)中，通常并不安裝漏電保護(hù)器，如果漏電流與負(fù)載電流之和不超過斷路器額定電流，斷路器不跳閘，負(fù)載繼續(xù)運(yùn)行。</p><p>　　在有較大漏電流的情況下，如果線徑只按負(fù)載電流設(shè)計，可能導(dǎo)致線徑偏小，超過導(dǎo)線安全載流量，電纜發(fā)熱過溫，存在的安全風(fēng)險比漏電流更甚。</p><p&

23、gt;　　正確的做法是：根據(jù)負(fù)載電流選擇斷路器（包括微斷，熔絲等過流保護(hù)裝置也是類似的）容量，再根據(jù)斷路器容量選擇導(dǎo)線線徑，再復(fù)核壓降是否符合規(guī)范要求。</p><p>　　誤區(qū)八：只考慮建設(shè)成本，不核算運(yùn)行總成本</p><p>　　設(shè)計單位進(jìn)行配電設(shè)計時，會計算負(fù)載電流、線路壓降等，按建設(shè)投資最低的原則設(shè)計，較少考慮運(yùn)行成本。仍以3P空調(diào)為例，如果選用4mm2的電纜，消耗在電纜上的功率

24、為：</p><p>　　P=I2R=122×0.44=63W</p><p>　　如果改選用6mm2的電纜，電纜電阻值為：</p><p>　　R=L/（σS）=50×2/（57×6）=0.29Ω</p><p>　　消耗在電纜上的功率為</p><p>　　P=I2R=122×

25、;0.29=42W</p><p>　　損耗降低21W。假定電費(fèi)每度1元，一年運(yùn)行下來，選用6mm2的電纜可以節(jié)約電費(fèi)C為：</p><p>　　C=21×24×365/1000×1=184元。</p><p>　　按北京電纜價格，2×6mm2的電纜比2×4mm2的電纜貴2.2元/米（北京電纜網(wǎng)，http://www

26、.bjdlw.com），50米的電纜差價僅為110元，選用6mm2的電纜初期投資大于選用4mm2的電纜，但不到1年即可收回投資，顯然更為經(jīng)濟(jì)，總運(yùn)行費(fèi)用更節(jié)省。</p><p>　　選用更粗的電纜是否更經(jīng)濟(jì)，需要按同樣的方法進(jìn)行核算，如果三到五年可以收回投資，宜選用較粗的電纜。</p><p>　　誤區(qū)九：零線選擇未考慮三次諧波與不平衡電流</p><p>　　當(dāng)負(fù)

27、載三相不平衡時，零線將有電流流過；當(dāng)三相嚴(yán)重不平衡時，零線電流甚至大于相電流。計算機(jī)、節(jié)能燈等電子設(shè)備多產(chǎn)生三次及三的倍次諧波，諧波電流通過零線。對于諧波抑制不佳的電子設(shè)備來說，三次諧波電流可能大于相電流，零線電流很大。此外，三次及以上諧波頻率較高，在導(dǎo)線內(nèi)流過時有趨膚效應(yīng)，即電流主要從導(dǎo)體表面流過，相當(dāng)于縮小了導(dǎo)線截面積，熱效應(yīng)更加明顯。</p><p>　　現(xiàn)行IDC機(jī)房建設(shè)過程中，普遍采用3+2電纜，即一根

28、圓形絕緣電纜中包括三根相線、一根零線和一根保護(hù)地線，如3×50+2×25電纜，零線線徑為相線的一半。如果為普通計算機(jī)或照明供電，當(dāng)負(fù)載達(dá)到設(shè)計容量后，存在一定的安全風(fēng)險，三次諧波導(dǎo)致零線過熱甚至著火。除非負(fù)載諧波抑制效果好，或進(jìn)行了諧波整治，否則零線線徑不應(yīng)小于相線線徑。</p><p>　　誤區(qū)十：保護(hù)地線目的是等電位連接，線徑細(xì)一點(diǎn)也可以</p><p>　　交流設(shè)

29、備與機(jī)房接地排之間、設(shè)備內(nèi)部部件與機(jī)柜之間連接有保護(hù)接地線，一方面是等電位連接的要求，使所有設(shè)備和部件外殼保持等電位，預(yù)防觸電以及由于雷電侵入導(dǎo)致的內(nèi)部放電；另一方面用于泄放接地故障電流。</p><p>　　由于雷擊時長以微秒計，即使大的雷電流，積累的能量常不足以燒毀保護(hù)地線，因此不少工程師認(rèn)為接地保護(hù)線對于防雷來說不用考慮粗細(xì)。確實(shí)，在雷擊事件中少見有保護(hù)地線燒毀的案例，但保護(hù)地線的線徑要求還有另外的原則，即

30、發(fā)生接地故障時，保護(hù)地線不應(yīng)在保護(hù)設(shè)備動作前燒毀。顯然，電流越大的設(shè)備，輸入電纜越粗，輸入斷路器容量越大，保護(hù)地線也越粗。因此規(guī)范規(guī)定，當(dāng)相線線徑大于35mm2時，保護(hù)地線線徑應(yīng)取相線線徑的一半，按規(guī)范進(jìn)行供配電系統(tǒng)設(shè)計，能達(dá)到相線越粗，保護(hù)地線也越粗的目的，消除安全隱患。</p><p>　　因此，保護(hù)地線線徑不能隨意選擇，保護(hù)地線的截面，應(yīng)滿足回路保護(hù)電器可靠動作的要求（《電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》第8頁）。&l

31、t;/p><p><b>　　結(jié)語</b></p><p>　　交流電纜的選擇看似簡單，但為了選擇安全而又經(jīng)濟(jì)的電纜，則需要綜合考慮多方面的因素?？赡芤?yàn)檫x擇了過大的線徑增加建設(shè)成本，選擇過小的線徑增加運(yùn)行成本并可能導(dǎo)致嚴(yán)重的安全風(fēng)險。</p><p>　　目前通信領(lǐng)域多數(shù)電力電纜配置偏于安全，在銅材日益昂貴、電纜費(fèi)用占比越來越高的今天，有必要選擇

32、經(jīng)濟(jì)的電纜。對于正在運(yùn)行中的系統(tǒng)，宜與專業(yè)的機(jī)房評測機(jī)構(gòu)進(jìn)行合作，實(shí)施機(jī)房評估與必要的整改，確保供電安全。</p><p>　　肈薀袁羇芄蒆袀聿肇莂衿蝿節(jié)莈袈羈肅蚇袇肅莀薃袇膆膃葿袆裊荿蒞裊羈膂蚃羄肀莇蕿羃膂膀蒅羂袂蒞蒁蕿肄羋莇薈膆蒄蚆薇袆芆薂薆羈蒂蒈薅肁芅莄蚅膃肈蚃蚄袃芃蕿蚃羅肆薅螞膇莁蒁蟻袇膄莆蝕罿莀蚅蠆肂膂薁蠆膄莈蕆螈襖膁莃螇羆莆艿螆膈腿蚈螅袈蒄薄螄羀芇蒀螃肂蒃莆螃膅芆蚄螂襖肈薀袁羇芄蒆袀聿肇莂衿蝿節(jié)莈袈羈

33、肅蚇袇肅莀薃袇膆膃葿袆裊荿蒞裊羈膂蚃羄肀莇蕿羃膂膀蒅羂袂蒞蒁蕿肄羋莇薈膆蒄蚆薇袆芆薂薆羈蒂蒈薅肁芅莄蚅膃肈蚃蚄袃芃蕿蚃羅肆薅螞膇莁蒁蟻袇膄莆蝕罿莀蚅蠆肂膂薁蠆膄莈蕆螈襖膁莃螇羆莆艿螆膈腿蚈螅袈蒄薄螄羀芇蒀螃肂蒃莆螃膅芆蚄螂襖肈薀袁羇芄蒆袀聿肇莂衿蝿節(jié)莈袈羈肅蚇袇肅莀薃袇膆膃葿袆裊荿蒞裊羈膂蚃羄肀莇蕿羃膂膀蒅羂袂蒞蒁蕿肄羋莇薈膆蒄蚆薇袆芆薂薆羈蒂蒈薅肁芅莄蚅膃肈蚃蚄袃芃蕿蚃羅肆薅螞膇莁蒁蟻袇膄莆蝕罿莀蚅蠆肂膂薁蠆膄莈蕆螈襖膁莃螇羆莆艿螆膈