导线和电缆截面的选择计算

(二) 中性线和保护线截面的选择 1. 中性线（N线）截面的选择 三相四线制中的中性线，要通过系统的不平衡电流和零序电流，因此中性线的允许载流量，不应小于三相系统的最大
不平衡电流，同时应考虑系统中谐波电流的影响。 (1) 一般三相四线制系统中的中性线截面 A0 它不应小于相线截面A 的50%，即
(2) 两相三线线路及单相线路的中性线截面A0 面 A 相同，即
A0 0.5 A
(5-3)
由于其中性线电流与相线电流相等，因此其中性线截面 A0 应与相线截
A0 A
(5-4)
(3) 三次谐波电流突出的三相四线制线路的中性线截面A0 由于各相的三次谐波电流都要通过中性线，使得中性线电 流可能甚至超过相线电流，因此中性线截面 A0 宜等于或大于相线截面 A ，即
APE A APE 16mm 2 APE 0.5 A
(5-6) (5-7) (5-8)
注意：GB50054-1995还规定：当PE线采用单芯绝缘导线时，按机械强度要求，有机械保护的PE线，不应小于 2.5mm2；无机械保护的PE线，不应小于4mm2。
3. 保护中性线（PEN线）截面的选择 保护中性线兼有保护线和中性线的双重功能，因此保护中性线截面选择应同时满足上述保护线和中性线的要求，取其中 的最大截面。 注意：按GB5004-1995规定：当采用单芯导线作PEN线干线时，铜芯截面不应小于10mm2，铝芯截面不应小于16mm2； 采用多芯电缆芯线作PEN线干线时，其截面不应小于4mm2。 例5-1 有一条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) 相线截面的选择 查附录表19-1得环境温度为30℃时明敷的BLX-500型截面为50mm2 的铝芯橡皮线的 Ial 163A I30 150A，满足发热条 件。因此相线截面选为 A 50mm2 。
线的允许载流量应乘以以下温度校正系数：
K
al 0' al 0
(5-2)
式中 al
为导线额定负荷时的最高允许温度； 0
为导线的允许载流量所采用的环境温度；
' 0
为导线敷设地点实际的环境温度。
这里所说的“环境温度”，是按发热条件选择导线所采用的特定温度：在室外，环境温度一般取当地最热月平均最高气
温；在室内，则取当地最热月平均最高气温加5℃。对土中直埋的电缆，则取当地最热月地下0.8～1m的土壤平均温度，亦 可近似地取为当地最热月平均气温。
按发热条件选择三相系统中的相线截面时，应使其允许载流量I al 不小于通过相线的计算电流 I30 ，即
Ial I30
(5-1)
所谓导线的允许载流量（allowable current-carrying capacity），就是在规定的环境温度条件下，导线能够连续承受而 不致使其稳定温度超过允许值的最大电流。如果导线敷设地点的环境温度与导线允许载流量所采取的环境温度不同时，则导
附录表16列出了LJ型铝绞线和LGJ型钢芯铝绞线的允许载流量，附录表17列出了LMY型矩形硬铝母线的允许载流量， 附录表18列出了10kV常用三相电缆的允许载流量及校正系数，附录表19列出了绝缘导线明敷、穿钢管和穿塑料管时的允许 载流量，供参考。
按发热条件选择的导线和电缆截面，还必须用后面的式（6-4）或式（6-15）来校验它与其相应的保护装置（熔断器或 低压断路器的过流脱扣器）是否配合得当。如果配合不当，则可能发生导线或电缆因过电流而发热起燃但保护装置不动作的 情况，这当然是不允许的。
三. 按经济电流密度选择导线截面和电缆的截面 导线（包括电缆，下同）的截面越大，电能损耗越小，但是线路投资、维修管理费用和有色金属消耗量都要增加。因此 从经济方面考虑，可选择一个比较合理的导线截面，既使电能损耗小，又不致过分增加线路投资、维修管理费用和有色金属 消耗量。 图5-29是线路年运行费用C与导线截面A的关系曲线。其中曲线1表示线路的年折旧费（即线路投资除以折旧年限之值） 和线路的年维修管理费之和与导线截面的关系曲线。曲线2表示线路的年电能损耗费与导线截面的关系曲线。曲线3为曲线1 与曲线2的叠加，表示线路的年运行费用（包括线路的年折旧费、维修管理费和电能损耗费）与导线截面的关系曲线。由曲 线3可以看出，与年运行费最小值Ca（a点）相对应的导线截面Aa 不一定是很经济合理的导线截面，因为a点附近，曲线比较 平坦，如果将导线再选小一些，例如选为Ab（b点），年运行费Cb比Ca增加不多，但Ab却比Aa减小很多，从而使有色金属消 耗量显著减少。因此从全面的经济效益考虑，导线截面选为Ab看来比选为Aa更为经济合理。这种从全面的经济效益考虑， 既使线路的年运行费用接近于最小又适当考虑有色金属节约的导线截面，称为经济截面（economic section），用符号Aec 表示。
下面分别介绍按发热条件、经济电流密度和电压损耗选择计算导线和电缆截面的问题。关于机械强度，对于工厂电力线 路，一般只需按其最小允许截面（附录表14、15）校验就行了，因此不再赘述。
二. 按发热条件选择导线和电缆的截面 (一) 三相系统相线截面的选择 电流通过导线（包括电缆、母线，下同）时，要产生电能损耗，使导线发热。裸导线的温度过高时，会使其接头处的氧 化加剧，增大接触电阻，使之进一步氧化，如此恶性循环，最终可发展到断线。而绝缘导线和电缆的温度过高时，还可使其 绝缘加速老化甚至烧毁，或引发火灾事故。因此，导线的正常发热温度一般不得超过附录表13所列的额定负荷时的最高允 许温度。
2. 保护线（PE线）截面的选择
A0 A
保护线要考虑三相系统发生单相短路故障时单相短路电流通过时的短路热稳定度。
根据短路热稳定度的要求，保护线（PE线）的截面APE，按GB50054-1995《低压配电设计规范》规定：
(5-5)
(1) 当 A 16 mm2 时 (2) 当16mm2 < A ≤35mm2 时 (3) 当 A > 35mm2 时
(2) 中性线截面的选择
按 A0 0.5A ，选 AA 35mm2 ，故选 APE 0.5A 25mm2 。 所选导线型号可表示为：BLX-500-（3×50+1×25+PE25）。 例5-2 上例所示TN-S线路，如果采用BLV-500型铝芯塑料线穿硬塑料管埋地敷设，当地最热月平均气温为+25℃。试按 发热条件选择此线路导线截面及穿线管内径。 解：查附录表19-3得+25℃时5根单芯线穿硬塑料管（PC）的BLV-500型截面为120mm2 的导线允许载流量 Ial 160 A I30 150 A 。 因此按发热条件，相线截面选为120mm2。 中性线截面按 A0 0.5A ，选为70mm2。 保护线截面按 APE 0.5A ，选为70mm2。 穿线的硬塑料管内径，查附录表19-3中5根导线穿管管径为80mm。 选择结果可表示为：BLV-500-（3×120+1×70+PE70）-PC80。