电线电缆的选型及方法

电线电缆的选型及方法

⒈电线电缆型号的选择

选用电线电缆时，要考虑用途，敷设条件及安全性等；

根据用途的不同，可选用电力电缆、架空绝缘电缆、控制电缆等；

根据敷设条件的不同，可选用一般塑料绝缘电缆、钢带铠装电缆、钢丝铠装电缆、防腐电缆等；

根据安全性要求，可选用阻燃电缆、无卤阻燃电缆、耐火电缆等。

⒉电线电缆规格的选择

确定电线电缆的使用规格（导体截面）时，应考虑发热，电压损失，经济电流密度，机械强度等条件。

根据经验，低压动力线因其负荷电流较大，故一般先按发热条件选择截面，然后验算其电压损失和机械强度；低压照明线因其对电压水平要求较高，可先按允许电压损失条件选择截面，再验算发热条件和机械强度；对高压线路，则先按经济电流密度选择截面，然后验算其发热条件和允许电压损失；而高压架空线路，还应验算其机械强度。若用户没有经验，则应征询有关专业单位或人士的意见。一般电线电缆规格的选用参见下表：

3、同一规格铝芯导线载流量约为铜芯的0.7倍，选用铝芯导线可比铜芯导线大一个规格，交联聚乙烯绝缘可选用小一档规格，耐火电线电缆则应选较大规格。

4、本表计算容量是以三相380V、Cosφ＝0.85为基准，若单相220V、Cosφ＝0.85，容量则应× 1/3。

3、当环境温度较高或采用明敷方式等，其安全载流量都会下降，此时应选用较大规格；当用于頻繁起动电机时，应选用大2～3个规格。

5、本表聚氯乙烯绝缘电线按单根架空敷设方式计算，若为穿管或多根敷设，则应选用大2～3个规格。

6、以上数据仅供参考，最终设计和确定电缆的型号和规格应参照有关专业资料或电工手册。

7.运输中严禁从高处扔下电缆或装有电缆的电缆盘，特别是在较低温度时（一般为5℃左右及以下）,扔、摔电缆将有可能导致绝缘、护套开裂。

8.尽可能避免在露天以裸露方式存放电缆，电缆盘不允许平放。

9.吊装包装件时，严禁几盘同时吊装。在车辆、船舶等运输工具上，电缆盘要用合适方法加以固定，防止互相碰撞或翻倒，以防止机械损伤电缆。

10.电缆严禁与酸、碱及矿物油类接触 ,要与这些有腐蚀性的物质隔离存放.贮存电缆的库房内不得有破坏绝缘及腐蚀金属的有害气体存在。

11.电缆在保管期间，应定期滚动（夏季3个月一次，其他季节可酌情延期）。滚动时，将向下存放盘边滚翻朝上，以免底面受潮腐烂。存放时要经常注意电缆封头是否完好无损。

12.电缆贮存期限以产品出厂期为限，一般不宜超过一年半，最长不超过二年。

13.电线电缆敷设安装的设计和施工应按 GB 50217-94《电力工程电缆设计规范》等有关规定进行，并采用必要的电缆附件（终端和接头）。供电系统运行质量、安全性和可靠性不仅与电线电缆本身质量有关，还与电缆附件和线路的施工质量有关。

通过对线路故障统计分析，由于施工、安装和接续等因素造成的故障往往要比电线电缆本体缺陷造成的故障可能性大得多。因此要正确地选用电线电缆及配套附件，除按规范要求进行设计和施工外，还应注意如下几个方面的问题：

14.电缆敷设安装应由有资格的专业单位或专业人员进行，不符合有关规范规定要求的施工和安装，有可能导致电缆系统不能正常运行。

15.人力敷设电缆时，应统一指挥控制节奏，每隔 1.5～3米有一人肩扛电缆，边放边拉，

慢慢施放。

16.机械施放电缆时，一般采用专用电缆敷设机并配备必要牵引工具，牵引力大小适当、控制均匀，以免损坏电缆。

17.施放电缆前，要检查电缆外观及封头是否完好无损，施放时注意电缆盘的旋转方向，不要压扁或刮伤电缆外护套，在冬季低温时切勿以摔打方式来校直电缆，以免绝缘、护套开裂。18敷设时电缆的弯曲半径要大于规定值。在电缆敷设安装前、后用 1000V兆欧表测量电缆各导体之间绝缘电阻是否正常，并根据电缆型号规格、长度及环境温度的不同对测量结果作适当地修正，小规格（10mm 2 以下实芯导体）电缆还应测量导体是否通断。

19.电缆如直埋敷设，要注意土壤条件，一般建筑物下电缆的埋设深度不小于0.3米，较松软的或周边环境较复杂的，如耕地、建筑施工工地或道路等，要有一定的埋设深度（0.7～1米），以防直埋电缆受到意外损害，必要时应竖立明显的标志

电力电缆截面选择方法的发展与应用摘要：文章分析介绍了按经济电流选择电力电缆截面的经济选型方法，并通过具体实例分析，对经济电流和经济截面如何进行选择及相关问题进行了分析。指出按经济电流选择电缆截面的方法可起到节约能源、改善环境、提高电力运行可靠性等多方面作用，应积极广泛推广该技术的发展与应用。

关键词：电力电缆；经济电流；经济截面；经济选型

电力电缆截面选择是一个大家十分关心的问题，因为它是电气（供配电）设计的主要内容之一。传统的电缆截面选择方法是按技术体选择，可分为4类：①按允许发热条件选择,也就是按允许载流量选择；②按允许电压损失校验；③按短路热稳定校验；④按保护灵敏度校验。另一种电缆截面选择方法是按经济电流选择，过去由于缺乏基本数据，设计人员难以在这方面着手，长期没有很好解决。

我国成为WTO成员国之后，电气设计领域也要与国际接轨，陆续等同、等效采用国际标准来充实或替代原有标准。在电力电缆截面选择标准方面，近年来有两大发展，一是低压电缆的载流量国家标准（GB/T 1689515—2002）问世了。它等同采用了IEC 60364-5-523—1999，从2003年3月1日开始实施，这个标准的问世，填补了我国此领域长期缺乏国家标准的空白。二是推广应用IEC 287-3-2—1995《电力电缆截面的经济最佳化》，也就是经济选型。

1 经济选型的概念

按经济电流选择电力电缆截面的方法是经济选型。所谓经济电流是“寿命期内，投资和导体损耗费用之和最小的适用截面所对应的工作电流”。

按载流量选择线芯截面时，只计算初始投资；按经济电流选择线芯截面时，除计算初始投资外，还要考虑经济寿命期内导体损耗费用，二者之和应最小。当减小线芯截面时，初始投资减少，但线路损耗费用增加；反之，增加线芯截面时，线路损耗减少，但初始投资增加。某一截面区间内，二者之和总费用最少，就是我们追求的目标——经济选型。

有几点需要加以说明：①线芯截面选择时，技术和经济是一件事情的两个方面，相互依存。②经济截面和经济电流都是有一定范围的，因为电缆线芯截面是非连续的。图1

给出了VV-1电缆线芯截面与总费用的关系曲线。图1中，曲线2代表初始费用，它包括电缆及附件与敷设费用之和。当截面增大时，投资费用随之增大。曲线3代表损耗费用，当截面增大时，损耗减少，损耗费用随之减少。曲线1代表总费用，是曲线1、2的叠加。曲线1的最低点就是总费用最少的一个截面80 mm2。显然，选择70～95 mm2它的总费用TOC都非常接近最经济截面80 mm2，因此，经济截面是一个区间。同样，经济电流也有一定范围。③在经济截面的范围内，可选择较小截面。

1—总费用；2—初始费用；3—电能损耗费

图1 VV-1电缆线芯截面与总费用的关系

2 推广经济选型的原因

按经济选型来确定电缆截面，可以节约电力运行费用和总费用，可以节省能源、改善环境，还可以提高电力运行的可靠性。我国在两网改造之前，农村电网的线路损耗达20%～30%，城市线损也在10%以上。全国装机容量已超过3亿kW，也就是说，电厂发出的电能有数千万千瓦白白地消耗在电网中。目前，我国已进入市场经济的发展时期，工程投资越来越注重整体和长远的经济性。因此，经济选型必须提到议程上来了。

3 历史回顾

1881年英国人Cord首先提出电缆经济截面的概念。1989～1991年Parr提出了较为完整的经济截面和经济电流的概念和计算方法。在上述基础上，IEC制定了《电力电缆线芯截面的经济最佳化》标准IEC287-3-2—1995。20世纪50年代，前苏联也进行了电力传输最佳经济截面的研究，但局限于高压架空线范畴。20世纪50年代，我国也开始研究这一课题。

80年代初，原水电部给出了架空导线的经济电流密度数据，但也局限于高压线路，中、低压线路不使用，也没有电缆线芯的经济电流和经济截面数据。1994～1995年的电力工程电缆设计规程GB 50217—1994中提出“宜选择经济截面，可按年费用支出B最小原则”，并给出了B=0.11 Z+1.11 N的计算公式，式中Z为投资，N为年运行费。但是存在2个问题：①年运行费N的计算涉及许多因素，没有提供这些数据，实际上无法进行计算；②该规程限定“较长距离的大电流回路或35 kV以上高压电缆，当符合载流量、电压损失、热稳定等技术条件时，宜选择经济截面”。这条限定是不恰当的。根据统计，我国实际使用的35 kV 及以下的电缆约占电缆总量的85%。很显然，针对15%的电缆进行经济核算，必定是事倍而功半。最近，该规范正在组织修订，笔者也诚恳地提出意见和建议，受到了编写单位的高度重视。

4 IEC标准中关于导体经济电流和经济截面选择的原理和方法简介

4.1 总费用最小法则

CT=CI+CJ

式中，CT为总费用；CI为电缆主材、附件费用及施工费用之和；CJ为损耗费用，它与负载（电流）大小、年运行时间、电价、电缆电阻（截面）、使用寿命等因素有关，可以用下面算式表示

式中，I max为第一年的最大负载电流；R L为计算各种因素（如集肤效应、邻近效应、护层电流等）后的实际交流电阻值；F为综合系数，它包含8个方面的内容：①回路数N c

和导体的数量N p；②年最大负荷损耗小时

τ（单班制约为1 400 h，两班制约为2 400 h，三班制约为4 500 h）；③电价P；④附加发电成本D=252元/kW·年，是由于线路损耗而导致额外供电容量的成本;⑤负荷增长率a;⑥能源增长成本b(一般为2%);⑦贴现率i, 即损耗是投产后直至电缆经济寿命终了之间逐年产生的费用，都必须根据银行利率等因素折算到当前的“现值”，i=10%;⑧经济寿命N，根据国家电力公司动力经济研究中心建议，N=30年。

4.2 经济电流范围

在一定的敷设条件下，每一线芯截面都有一个经济电流范围，IEC 287-3-2—1995提供了这一范围上、下限值的计算公式是

I ec(下限)=［CI－CI1/F·L（R1－R）］0.5

I ec(上限)=［CI2－CI/F·L（R－R2）］0.5

式中,CI为某一截面电缆的总投资（包括了主材、附件及施工费）；CI1为比CI小一级截面电缆的总投资；CI2为比CI大一级截面电缆的总投资；F为综合系数；L为电缆长度，km；R为CI对应截面电缆单位长度的交流电阻，Ω/km；R1为CI1对应截面电缆单位长度的交流电阻，Ω/km；R2为CI2对应截面电缆单位长度的交流电阻，Ω /km。

IEC 287-3-2—1995的适用范围是中、低压电力电缆，它不同于前苏联的方法，也不同于原我国水电部的规定，后者都是适用于高压架空线。

5 常用电缆的经济电流范围

根据IEC标准中关于导体经济电流和经济截面选择的原理和方法，笔者编制了各种不同类别电缆的经济电流范围表。其中的部分内容如下：①6～10 kV交联聚乙烯电缆的经济电流范围表，见表1。②1 kV低压电缆的经济电流范围表，见表2。③架空绝缘电缆的经济电流范围表，见表3、表4。并对以上各表作了如下的限定：①取高电价区域华东、华南地区代表电价为05元/kWh，取中电价区域华北、华中、东北地区代表电价为04元/kWh，取低电价区域西南、西北地区代表电价为03元/kWh。②τ是最大负荷损耗小时数，为符合使用习惯，表中转化为最大负荷利用小时数取T max。当cosф=0.9时，单班制τ=1 400 h，对应T max=2 000 h；两班制τ=2 400 h，对应T max=4 000 h；三班制τ=4 500 h，对应T max=6 000 h。

我们只要根据电价、T max和计算电流3个参数，从表1～4中便可快捷求取经济截面。如果已知条件不像经济电流范围表格中所列的那么典型，就应当先以相应的经济电流密度曲线中查得其对应的经济电流密度j，再通过计算求取经济截面。信息来

源:https://www.360docs.net/doc/5412708793.html,

如某一负荷，计算电流I j=150 A，T=3 000 h，当地的电价P=07元/kWh，求其经济截面的方法是：从0.6/1 kV低压电力电缆经济电流密度曲线中可查得T=3 000 h，P=07元/kWh 时经济电流密度j=1 6 A/mm2，

则经济截面，,取相近截面95 mm2。

6 经济电流的讨论

6.1 按经济条件选择与按技术条件选择截面的比较

举例说明：一台水泵电动机三相380 V，37 W，额定电流I N=714 A,启动电流I q=469 A，不频繁启动。馈线断路器整定电流85 A，瞬动电流850 A，年运行时间T=6 000 h,当地电价P=0.5元/kWh,由变电所直配,采用VV-1 3+1芯电缆单根架空明敷，电缆长度L=160 m，环境温度30℃，变电所低压母线短路电流有效值I k=24kA。

表1 6～10 kV交联聚乙烯绝缘电缆经济电流范围A

注:表中数据摘自国际铜业（中国）协会资料。表2 06/10 kV低压电缆经济电流范围表A

注：表中数据摘自国际铜业（中国）协会资料。表3 10 kV-3×单芯架空绝缘电缆经济电流范围表A

注：1．以铜芯JKYJ单芯电缆为计算依据，其余铜单芯架空电缆也可参考应用；

2．表中数据摘自国际铜业协会（中国）资料。

表4 1 kV-4×单芯架空绝缘电缆经济电流范围表A

信息来源:https://www.360docs.net/doc/5412708793.html,

注：以铜芯JKYJ单芯电缆为计算依据，其余铜单芯架空电缆也可参考应用。

(1) 按允许发热条件选截面：I N=71.4 A，查表S=3×16+1×10 mm2（对应允许电流80 A）。

(2) 按允许电压损失校验：设启动时cosΦ=0.3，I q=469 A，L=160m，电流矩为74.76 A-km，查表Δ

u=157%，不满足要求。

若按不频繁启动允许启动电压偏移-15%计，需选择

S=3×25+1×16 mm2，对应Δu=10.76%

同法，求得正常运行时Δu=3.62%，满足要求。

（3）按经济电流选择截面：根据I N=71.4 A，T=6 000 h，P=0.5元/kWh,查0.6/1 kV 低

压电缆经济电流范围表得S ec=3×70+1×35 mm2。

（4）按短路热稳定条件校验，设短路切除时间t=0.2 s，S min=I z×(t)0.5/C

式中,I z为短路电流周期分量有效值，A；t为短路切除时间；C为热稳定系数，对PVC 电缆C=114，将数值代入上式

S min=24 000×0.20.5/114=94.1 mm2，选取S=3×95+1×50 mm2。

（5）低压TN系统接地故障保护灵敏度校验：当S=3×16+1×10时，单相接地故障电流约300 A，断路器不动作。当S=3×70+1×35时，单相接地故障电流约1 100 A，断路器动作，灵敏度为1 100 A/850 A=130，大于125的要求。

最终决定截面大小的条件，仍然是短路热稳定条件。通过对以上例子的分析，我们可以得出以下结论：

①通常，按经济电流选择的线芯截面大于按载流量选择的截面。大多数情况，二者仅相差2级。换言之，大多数情况下，按载流量选择的截面，放大1～2级，会比较接近经济电流值。

②有时，按技术条件选择的截面会大于按经济电流条件所选择的截面。因此，“经济条件”是必要条件，但还不是充分条件，必须同时满足“技术条件”。

③电缆的经济电流范围表可见，T max愈大，经济电流值愈小。按此条件选择的线芯截面愈大，反则反之。

6.2 经济寿命变化时经济截面的变化

这是较为现实的问题，有可能出现。设N=30年，VV-1电缆寿命期效果见图2，图2中曲线1、2、3分别表示N=30、10、5年的状况。曲线的起点都是25 mm2，那是按载流量条件选择的线芯截面。3条曲线的纵坐标各不相同。但N=30年与10年横坐标相同，都是70 mm2，且选择经济截面的总费用TOC，大大小于按载流量所选截面，

经济效益很明显。

当N=5年时，经济截面左移至35 mm2，但与采用70 mm2截面相比，总费用TOC仅相差不到10%，仍然低于按载流量选择截面的TOC值。

1—30年；2—10年；3—5年

图2 VV-1电缆寿命期效果

6.3 年最大负荷利用小时数对经济截面的影响

从经济电流范围表很明显看到T max的影响，VV-1电缆不同运行时间总费用利用率见图3。图3中3条曲线分别代表T max=7000、4000、2000 h。曲线起点同样是按载流量所

选择的截面25 mm2，曲线的最低点（经济截面）分别是95、70、50 mm2。

1—T max=7 000 h；2—4 000 h；3—2 000 h

图3 VV-1电缆不同运行时间总费用利用率

曲线在最低点处变化很平坦，曲线3从50～70 mm2，TOC总费用只变化1.7%；曲线1从95～70 mm2，TOC总费用也仅相差7.7%，因此，在工程设计中，不必过分追求T的准确性，只需要根据不同行业年最大负荷利用小时数的统计数据就可以了，详见表5。

表5 不同行业的年最大负荷利用小时数

6.4 回收年限

由于按经济电流选择电缆截面时，截面较大，使初期投资增加，那么增加的投资要用多少年才能收回,让我们计算一个例子。

某一负载I N=90 A，选用VV-13芯电缆供电，电缆长100m，当地电价05元/kＷh，请分别绘制3 000、5 000、7 000 h不同小时数的TOC-N曲线。

经计算，按载流量选择截面为3×25 mm2。按经济电流选择截面分别为：3 000 h→3×50 mm2；5 000 h→3×70 mm2；7 000 h→3×95 mm2。

一班制、二班制、三班制时VV-1型电缆发热截面与经济截面的比较曲线图分别见图4～6，图中两曲线之交点表示总费用相等，它们对应回收年限分别为368、281、236年。

图4 VV-1型电缆发热截面与经济截面比较(一班制)

图5 VV-1型电缆发热截面与经济截面比较(两班制)

图6 VV-1型电缆发热截面与经济截面比较(三班制)

从图4～6可见：①T max愈大，回收年限愈短。②曲线在交点之后，每年都有节约，节约的数字逐年加大，经济效益十分明显，见表6。③如果预计工程的使用年份小于回收年限，则不必按经济电流来选择电缆截面，以免多增加的投资不能回收。

表6 逐年节约费用比较

7 采用经济选型的经济效益分析

（1）以VV-1三芯电缆为例，其负载电流总费用曲线见图7。设某负载电流为80 A，寿命期为30年，其节约的费用数据见表7。

由此可见，经济效益十分明显。

表7 负载电流80 A，寿命期30年电缆采用经济选型节约的费用数据

信息请登陆:输配电设备网

图7 VV-1电缆负载电流总费用曲线

（2） 2001年，全国35 kV及以下电力电缆产量约25万km，其中1 kV级约216万km，平均截面为70 mm2，采用经济选型后，平均截面增至约120 mm2，线损可节约42%；10～35 kV级约34万km，平均截面为120 mm2，采用经济选型后，平均截面约增至185 mm2，线损可节约35%。以上总计，全年节省损耗442万kW，年节电量为111亿kWh。按容量电价252元/kW·年，平均电度价04元/kWh计，每年节约电费约555亿，并可减少二氧化碳的年排放量390 000 t。可见，无论是从节约电能的角度，还是从环境保护的角度出发，我们都应该在电气工程中采用经济选型。

8 结论

（1）线芯截面选择时，技术和经济是相互依存的两个方面。电缆截面的经济选型是选择方法的重要发展。

（2）电缆截面经济选型的实用方法是非常方便的，很容易掌握。

（3）按经济电流选择电缆截面，通常大于按载流量所选的截面，但总费用支出会很小，