通信工程供电配电电线电缆选择选型

电线电缆选择通信电源工程设计中交、直流电力线的设计摘要：本文介绍了通信电源工程设计中交、直流电力线的计算方法

一、交、直流电力线简介

在直流供电系统的接线中，根据各段导线所起的作用不同，可分为充电线、放电线和供电线。这里，整流器经直流屏到蓄电池的导线称为充电线；蓄电池组经直流屏到通信设备的导线称为放电线；整流器经直流屏到通信设备的导线称为供电线。在通信电源直流供电系统中，一般不单设充电线，而是充电线和放电线合为一体。故此，供电线就泛指直流供电系统中的全部电力线了。

交流电力线的选择，首先要根据导线使用环境条件、敷设方式、使用电流和电压等条件，确定导线的型号。其次要根据技术经济要求计算并选择导线的规格截面。计算选择导线截面的方法有多种，我们目前主要采用的是按照载流量来选择导线截面，具体计算方法将在下面介绍。

二、直流供电回路电力线的选择与计算

1、直流供电回路电力线的组成

直流供电回路的电力线，包括除远供电源架出线以外的所有电力线，如蓄电池组至直流配电设备，直流配电设备至变换器、通信设备、电源架、列柜、安装在交流屏上的事故照明控制回路进线端子和高压控制或信号设备的接线端子，电源架、列柜和变换器至通信设备，事故照明控制回路出线端子至事故照明设备，列柜至信号设备，以及各种整流器至直流配电设备或蓄电池的导线等等。

上述各段导线中，蓄电池到用电设备的导线按照容许电压降选择。

2、直流供电回路电力线的截面计算

根据允许压降计算选择直流供电回路电力线的截面，一般有三种方法，即电流矩法、固定分配压降法和最小金属用量法，目前最常用的是电流矩法，下面的内容主要介绍如何电流矩法计算直流供电回路电力线的截面及各段压降。

（1）电流矩法

采用电流矩法计算导线截面，是按容许电压降来选择导线的方法。它以欧姆定律为依据。在直流供电回路中，某段导线通过最大电流I时，根据欧姆定律，该段导线上由于直流电阻造成的压降可按下式计算：

γ

ρ

S IL S

L I IR

U =

==? （1-1）

式中：△U ——导线上的电压降（V ）； I ——流过导线的电流（A ）； R ——导体的直流电阻（Ω）； ρ——导体的电阻率（Ω˙mm 2/m ） L ——导线长度（m ） S ——导体截面面积（mm 2） γ——导体的电导率（m/Ω˙mm 2）

导体的电导率是其电阻率的倒数。不同材质的电导率也不相同，例如：γ铜=57；γ铝=34；单股的钢导体γ钢=7。

对于单条分段线路，不论分段各点有无负荷，线路的导体总压降都可用下式表示：

∑

==?++?+?+?=?n

i i

Si IiLi

Un

U U U U 1

321γ 总 （1-2）

式中：△U 总——单条分段线路导体总压降（V ）；

△U1、△U2····△Un ——导体第一段、第二段、第n 段的压降（V ）； Ii 、Li 、γi 、Si ——不同段落各段倒替通过的电流、导线长度、电导率和导体截面面积。

根据式（1-2）进行等值变换，可以导出靠近直流电源设备的第一段导线的截面面积，其计算公式如下：

总

U IiLi

S n

i ?=

∑=11

1γ （1-3）

式中： S1——靠近电流电源设备第一段导体的截面面积计算值（mm 2）；

γ1——靠近直流电源设备第一段导体的电导率（m/Ω˙mm 2）；

Ii 、Li 、△U 总——见式（1-2）。

按照式（1-3）计算得出的导体截面面积S1，未必恰好是产品规格数据，为此，宜选取规格导线中导体截面略大于S1的导线，设其截面面积为S1＇，则该段导线的实际压降值必定比计算值略小。其计算公式为：

111

1'

=

'?S L I U γ （1-4） 式中：△U ＇——靠近电源第一段导线压降（V ）； I1、L1、S1＇、γ1——见式（1-1）。

靠近电源第二段及其以下的导线实际允许压降，可按下式计算：

∑='?-?=?n

i U U U 212总 （1-5）

式中：△Ui ——除靠近电源第一段导线以外，不同段落各段导体上的压降（V ）；

△U 总见式（1-2）； △U1＇见式（1-4）。

靠近电源第二段导体的截面可按下式计算其面积：

()

12222

22

'?-?=

?=

∑∑∑===U U IiLi

Ui

IiLi

S n

i n

i n

i 总γγ （1-6）

式中： S2——靠近电流电源设备第二段导体的截面面积计算值（mm 2）；

γ2——靠近直流电源设备第二段导体的电导率（m/Ω˙mm 2）；

Ii 、Li 、——除靠近电源第一段导线以外，不同段落各段通过电流及导体长度，单位见式（1-2）。

△U 总见式（1-2）； △U ＇见式（1-4）；

△Ui 见式（1-5）。

根据式（1-6）计算的结果和导线规格程式，可以确定靠近电源第二段导体的截面面积。

用同样的方法可以计算选择第三段、第四段····第n 段导线的截面面积。 对于有多条分支或同时兼有若干分流（负荷）点的线路，也可通过等值变换，导出和式（1-3）一样的关系式，用以计算选择靠近直流电源设备第一段导体的截面面积。并且用同样的方法和步骤，依次计算选择各段导线的导体截面面积，选择出适用的导线。

必须注意，所谓线路导体的总压降△U 总，是指从直流电源设备（如蓄电池、变换器等）的输出端子到用电设备（如变换器、通信设备等）的进线端子的最大允许压降中，扣除设备和元器件的实际压降后，所余下的那一部分。

表1-1 直流-48V 供电回路全程允许压降分配表

3、直流供电回路电力线的截面计算应用举例

例：直流供电回路各段负荷电流、长度（回路长度需乘以2）见下图，请计算出红色线段直流电力线的线径和压降。

10条

10条

10条

10条

计算过程：

首先确定全程压降为3.2V ，除去设备压降，线路段压降为2.4V ，即ΔU 总=2.4V 。 （1）先计算第一段（蓄电池——直流配电屏）线缆线径

总

U IiLi

S n

i ?=

∑=11

1γ=（500×20×2+100×50×2+150×30×2+150×40×2+100×50×

2+10×10×2×10+15×10×2×10+10×5×2×10+10×10×2×10）/（57×2.4）=（20000+10000+9000+12000+10000+2000+3000+1000+2000）/（57×2.4）≈504mm2

经计算，S1段线径为504mm2，即S1＇可以采用63×8的铜母线。 （2）计算第一段压降（蓄电池——直流配电屏）

111

1'

=

'?S L I U γ=（500×20×2）/（57×504）≈0.70（V ） （3）计算第二段（直流配电屏——高阻柜）线缆线径

第二段线缆由四部分组成，分别从直流配电屏到高阻柜（PDF1-4），所以需要分段计算，此时的全程压降为ΔU 总-ΔU1＇=1.7V 。我们以红色线段为例，即直流配电屏到PDF1段。

()

12222

22

'?-?=

?=

∑∑∑===U U IiLi

Ui

IiLi

S n

i n

i n

i 总γγ=（100×50×2+10×10×2×10）/（57×1.7）≈124mm2

经计算，S2为124 mm2，我们选择S2＇为150 mm2的线缆。 （4）计算第二段压降 222

2'

=

'?S L I U γ=（100×50×2）/（57×150）≈1.17（V ） 由于表（1-1）中规定直流配电屏到PDF 段的压降不能超过0.6V ，所以此段压降过高，需要重新选定电缆，加粗电缆到240 mm2，经过计算压降降到0.73V ，即S2＇=240mm2，ΔU2＇=0.73V 基本可以满足要求。

按照（3）、（4）的顺序方法计算直流配电屏到其他三个PDF的线缆线径和压降。

（5）计算第三段（PDF——通信设备）的线缆线径

第三段线缆由四部分组成，分别从高阻柜（PDF1-4）到各通信设备，所以需要分段计算，我们以红色线段为例，即PDF1到第一架通信设备，此段的压降为ΔU3=ΔU总-ΔU1＇-ΔU2＇=0.97V。

S3=（I3×L3）/（γ3×ΔU3）=（10×10×2）/（57×0.97）≈4 mm2

经过计算，红色直流电力线各段线径及压降如下表：

三、交流供电回路电力线的选择与计算

1、交流供电回路电力线的选择

交流供电回路，这里仅指配电工程中的低压电力线。

2、交流供电回路电力线的计算

（1）按发热情况（载流量）选择导线截面

各类导线通过电流时，由于导线电阻功率损耗使之发热，温度升高。导线温度过高，会使绝缘破坏、起火，也会使导体变软，机械强度降低，接头处氧化加剧。因此，制造厂家对各种导线连续发热的容许温升都作出规定，并且根据散热条件制定了各类导线的持续容许电流及各种敷设条件下的修正系数。按发热量情况计算导线截面应满足下式：

KI≥Ijs

式中：Ijs——最大计算负荷电流（A）；

I——考虑标准敷设条件（空气温度为25℃，土壤温度为15℃）及导线连续发热的容许温升而制定的导线持续容许电流（A）；常用导线的持续容许电流见附表1；

K——考虑不同敷设条件的修正系数。

不同敷设条件的修正要考虑的因素很多，主要因素由下式表示：

K=Kt·K1·K2

式中：Kt——温度校正系数，见附表2；

K1——电缆直埋地敷设多根并列校正系数，见附表3；

K2——电缆穿管多根并列在空气中敷设校正系数，见附表4。附表1

表5 铜芯聚乙烯绝缘电缆在空气中敷设的载流量（A）

（环境温度按30℃考虑，取Kt=0.935(65℃芯线工作温度)

截面（mm2）主芯线 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 中性线 2.5 4 6 6 10 10 16 25 35 35 50 50

1kV(四芯) 28 36 48 67 87 111 139 172 211 243 281 322

6kV(三芯) 52 68 88 110 138 169 203 234 271 311 365 注：表1仅作为参考，不同厂家生产的电缆在不同条件下的载流量不同，所以在做工程设计时要根

据实际情况来确定。

附表2、附表3、附表4如下：

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