高压电缆截面选择计算书.docx
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高压电缆截面选择计算书
技术资料
电缆截面选择计算
计算:
黄永青
2005年7月28日
1.计算条件
A.环境温度:
40℃。
B.敷设方式:
穿金属管敷设;金属桥架敷设;地沟敷设;
穿塑料管敷设。
C.使用导线:
铜导体电力电缆
6~10kV高压:
XLPE(交联聚乙烯绝缘)电力电缆。
380V低压:
PVC(聚氯乙烯绝缘)或XLPE电力电缆。
2.导线截面选择原则
2.1导线的载流量
1)载流量的校正
A.温度校正
K1=√(θn-θa)/(θn-θc)
式中:
θn:
导线线芯允许最高工作温度,℃;
XLPE绝缘电缆为90℃,PVC绝缘电缆为70℃。
θa:
敷设处的环境温度,℃;
θc:
已知载流量数据的对应温度,℃。
2)敷设方式的校正
国标《电力工程电缆设计规范》GB50217-94中给出了不同敷设方式的校正系数。
综合常用的几种敷设方式的校正系数,并考虑到以往工程的经验及经济性,取敷设方式校正系数
K2=0.7
3)载流量的校正系数
K=K1×K2
2.2电力电缆载流量表
表16~10kVXLPE绝缘铜芯电力电缆载流量表
3×95mm22991823×300mm2593363
表20.6/1kVPVC绝缘电力电缆载流量表
电缆规格
3×4mm2
空气中
空气中
电缆桥架中
电缆规格
40℃(A)
40℃(A)
26
18
3×70mm
32
22
3×95mm
46
32
3×120mm
60
42
3×150mm
77
54
3×185mm
95
67
3×240mm
115
81
3×300mm
40℃(A
145
102
185
130
210
147
245
172
280
196
335
235
375
263
2
电缆桥架中40℃(A)
3×6mm22
3×10mm22
3×16mm22
3×25mm22
3×35mm22
3×50mm22
表30.6/1kVXLPE绝缘电力电缆载流量表
电缆规格
3×4mm2
空气中
空气中
电缆桥架中
电缆规格
40℃(A)
33
40℃(A)
23
3×70mm
41
29
3×95mm
57
40
3×120mm
76
53
3×150mm
98
68
3×185mm
40℃(A
176
123
213
149
246
172
279
195
319
223
2
电缆桥架中40℃(A)
3×6mm22
3×10mm22
3×16mm22
3×25mm22
119
83
3×240mm
143
100
3×300mm
2.3短路保护协调
1)6~10kV回路电力电缆短路保护协调
S≥I×√t×102/C
式中:
S:
电缆截面,mm2;I:
短路电流周期分量有效值,A;t:
短路切除时间,秒。
C:
电动机馈线C=15320;其他馈线C=136662)380V低压回路电力电缆短路保护协调
配电线路的短路保护协调
S≥I×√t/K
式中:
S:
电缆截面,mm2;I:
短路电流有效值(均方根值),A;t:
短路电流持续作用时间,秒。
K:
PVC绝缘电缆K=115;XLPE绝缘电缆K=143
380V电动机回路短路保护协调
电缆的允许电流大于线路短路保护熔断器熔体额定电流的40%。
2.4电缆的最小截面
A.6~10kV电力电缆:
根据铜冶炼厂实际使用经验,采用断路器时,最小截面70~95mm2。
(在新设计的工程中应根据短路电流数据进行计算)
B.低压电力电缆:
最小截面:
4mm2。
对于二次配电的容量较小或小功率电动机的电缆线路其截面经校核后可选为2.5mm2。
C.交流控制回路的控制电缆最小截面
-电流回路:
最小截面:
≥2.5mm2;
-电压回路:
最小截面:
≥1.5mm2;
-其他回路:
最小截面:
1.5mm2。
D.数字信号和模拟信号控制电缆最小截面:
≥0.5mm2,有特殊要求的数字通信电缆按设备制造厂要求选择。
2.5线路的电压降
电动机起动时从配电盘到电动机端子之间线路的允许电压降在10~12%以内,正常运行时线路的电压降在2%以内。
线路电压降计算公式:
ΔU%=K(Rcosφ+Xsinφ)Il/10Un
式中:
ΔU%:
线路电压降百分数,%;Un:
标称电压,kV;
R,X:
线路单位长度的电阻和感抗,Ω/km;
I:
负荷计算电流,A;l:
线路长度,km;
cosφ:
功率因数。
其中:
X=2πfL
L=(2ln(Dj/r)+0.5)10-4L:
电缆每相单位长度电感量,H/km;f:
频率,Hz;
Dj:
几何均距,cm;r:
电缆主芯线半径,cm;
K值:
(1)
三相平衡负荷线路:
K=√3;
3.计算结果
(2)
(3)
(4)
接于线电压的单相负荷线路:
K=2;
接于相电压的两相-N线平衡负荷:
K=1.5√3。
接于相电压的单相负荷:
K=2,式中Un为标称相电压,kV。
6~10kV和380V电动机回路电缆截面选择见表4-1、表4-2和表5-1、表5-2。
4.几点说明
4.1关于电力电缆的载流量
表1~表3中的电缆载流量选自国内大生产厂家样本数据,但与《电力工程电缆设计规范》附录B中的数据有一定的偏差(偏小)。
4.2电缆允许最小截面
高压电缆是按《电力工程电缆设计规范》附录D计算满足热稳定条件的缆芯最小截面,
与用以前常用公式计算的截面相似。
确定低压电缆的最小截面时应考虑到单相接地故障保护要求(单相接地故障电流的数值主要由线路的长度和截面确定)。
对低压电动机线路是按采用熔断器做短路保护器件协调电缆载流量,此法较为简单,在以前的规范中也采用过。
有关低压电缆的热稳定校验参见《低压配电设计规范》GB50054-95。
需指出的是按《通用用电设备配电设计规范》GB50055-93只需对必须确保可靠的电动机线路进行热稳定校验。
在爆炸和火灾危险场所的电缆最小截面应按《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》
GB50058-92的相关条款规定选择。
控制电缆的最小截面是参照有关规程条款要求,也是在工程中通常采用的,但对交流电流回路的控制电缆截面在实际工程设计中仍应按有关规范要求进行必要的校验,以确保测量或保护的精度。
4.3低压电力电缆的选型
通过比较相同截面的低压XLPE电缆和PVC电缆,虽然XLPE电缆的允许载流量较PVC电缆大,但两者单位长度的线路阻抗值是近似的,对同样长度、截面的线路进行电压降校验,XLPE电缆并无优势(参见表5-1和表5-2)。
考虑到经济性,在低压电缆用量较大时本文推荐选择PVC电缆。
4.4电动机的额定电流
表4-1、表4-2和表5-1、表5-2中电动机的额定电流摘自设备手册和厂家样本资料数据,不同厂家、不同型号的电动机其额定电流值略有差异,需准确数据时应向制造厂查询。
4.5电动机起动时的线路电压降
直接起动的电动机,起动时的线路压降是按线路的芯线温度为40℃计算。
对降压起动的电动机,按在额定电流运行时计算线路电压降。
表4-16kV电动机回路电缆截面选择表
电动机功率
额定电流
线路长度
备注
(kW)
(A)
50m
300m
600m
220
26
95mm2
95mm2
最小截面
按
250
29
95mm2
95mm2
95mm2考虑。
280
33
95mm2
95mm2
315
37
95mm2
95mm2
355
41
95mm2
95mm2
400
46
95mm2
95mm2
450
50
95mm2
95mm2
500
57
95mm2
95mm2
560
63
95mm2
95mm2
630
71
95mm2
95mm2
800
90
95mm2
95mm2
1000
113
95mm2
95mm2
1250
140
95mm2
95mm2
1800
200
120mm2120mm2
2000
217
150mm2150mm2
2500
275
240mm2240mm2
2800309240mm2240mm2
3150
355
120mm
2X2
120mm
3550
388
120mm
2X2
120mm
4000
434
150mm
2X2
150mm
4500
486
185mm
2X2
185mm
5000
546
240mm
2X2
240mm
5600
612
240mm
2X2
240mm
6300
680
300mm
2X2
300mm
7100
770
240mm
2X3
240mm
8000
868
240mm
2X3
240mm
9000
970
300mm
2X3
300mm
10000
1076
300mm
2X3
300mm
2X2两根并用
2X2
2X2
2X2
2X2
2X2
2X2
2X3三根并用
2X3
2X3
2X3
注:
电动机外壳的接地线截面:
铜导体:
≥50mm2;钢导体:
≥120mm2。
表4-210kV电动机回路电缆截面选择表
电动机功率
(kW)
额定电流
(A)
线路长度
备注
50m300m600m
220
16
70mm2
70mm2
最小截面按
250
18
70mm2
70mm2
70mm2考虑。
280
20
70mm2
70mm2
315
22
70mm2
70mm2
355
25
70mm2
70mm2
400
28
70mm2
70mm2
450
31
70mm2
70mm2
500
45
70mm2
70mm2
560
50
70mm2
70mm2
630
55
70mm2
70mm2
800
67
70mm2
70mm2
1000
76
70mm2
70mm2
1250
92
70mm2
70mm2
1800
126
70mm2
70mm2
2000
139
95mm2
95mm2
2500
173
120mm2120mm2
2800
194
150mm2150mm2
3150
210
150mm2150mm2
3550
235
185mm2185mm2
4000
264
240mm2240mm2
4500
298
95mm2X2
95mm2X2
两根并用
5000
328
120mm2X2120mm2X2
56003
65120mm2X2
63004
16150mm2X2
71004
66185mm2X2
80005
23240mm2X2
90005
83240mm2X2
100006
43300mm2X2
140008
97240mm2X3
注:
电动机外壳的接地线截面:
铜导体:
≥50mm2;钢导体:
≥120mm2。
表5-1380V电动机回路PVC电缆截面选择表
电动机功率
额定电流
线路长度
备注
(kW)
(A)
50m
100m
150m
200m
250m
300m
<0.55
4mm2
4mm2
0.55
1.6
4mm2
4mm2
0.75
2.1
4mm2
4mm2
1.1
2.7
4mm2
4mm2
1.5
3.7
4mm2
4mm2
2.2
5
4mm2
4mm2
3.0
6.8
4mm2
4mm2
6mm2
4.0
8.8
4mm2
4mm2
6mm2
6mm2
4mm26mm2
10mm2
10mm
10mm2
10mm2
16mm2
16mm2
16mm2
16mm
25mm
16mm2
25mm2
25mm
25mm2
35mm
25mm2
35mm2
35mm2
50mm
35mm2
50mm2
50mm2
70mm
50mm2
70mm2
70mm2
95mm
70mm2
95mm2
95mm2
120mm
7.515.44mm22
11
22.6
10mm
15
30.3
10mm
18.5
35.9
16mm
22
42.5
25mm
30
56.8
25mm
37
70.4
35mm
45
84.2
50mm
55
102.5
70mm
75
139.7
120mm
90
164.3
150mm
22
22
22
22
22
22
22
22
2120mm2150mm2150mm2185mm2
2150mm2185mm2240mm2240mm2
表5-1续380V电动机回路PVC电缆截面选择表
电动机功率
(kW)
额定电流
(A)
线路长度
备注
50m100m150m200m250m300m
110202240mm2240mm2120mm2X2120mm2X2
132242120mm2X22-120mm2X2150mm2X2185mm2X2两根并用
160
294150mm2X2150mm2X2
185
331185mm2X2185mm2X2240mm2X2
200
358185mm2X2185mm2X2240mm2X2
220
388240mm2X2240mm2X2
250
440240mm2X2240mm2X2
280
497300mm2X2300mm2X2
315
557300mm2X2300mm2X2
400
693
宜采用6~10kV
450
785
高压电动机
500
860
560
969
630
1083
说明:
根据《低压配电设计规范》GB50054-95,相线芯线截面S(mm2)≤16,采用四芯等截面电缆;
相线芯线截面16<S(mm2)≤35,采用PE线截面为16(mm2)的四芯电缆;相线芯线截面S(mm2)>35,采用PE线截面为S/2(mm2)的四芯电缆。
表5-2380V电动机回路XLPE电缆截面选择表
电动机功率
(kW)
额定电流
(A)
线路长度
备注
50m100m150m200m250m300m
<0.554mm24mm2
0.551.64mm24mm2
0.752.14mm24mm2
1.1
2.7
4mm2
4mm2
1.5
3.7
4mm2
4mm2
2.2
5
4mm2
4mm2
3.0
6.8
4mm2
4mm2
6mm2
4.0
8.8
4mm2
4mm2
6mm2
6mm2
5.5
11.6
4mm2
4mm2
6mm2
6mm2
10mm
7.5
15.4
4mm2
4mm2
6mm2
10mm2
10mm
11
22.6
6mm2
6mm2
10mm2
10mm2
16mm2
16mm
15
30.3
10mm210mm216mm216mm225mm
18.5
35.9
16mm216mm225mm225mm
22
42.5
25mm225mm235mm
30
56.8
25mm225mm235mm235mm250mm
37
70.4
35mm235mm250mm250mm270mm
2
2
2
2
2
2
2
2
50mm2
70mm2
70mm2
95mm
70mm2
95mm2
95mm2
120mm
45
84.2
50mm
55
102.5
70mm
75
139.7
120mm
90
164.3
150mm
22
22
2120mm2150mm2150mm2185mm2
2150mm2185mm2240mm2240mm2
表5-2续380V电动机回路XLPE电缆截面选择表
电动机功率
(kW)
额定电流
(A)
线路长度
备注
50m100m150m200m250m300m
110
202
132
242
160
294
185
331
200
358
240mm2240mm2120mm2X2120mm2X2
120mm2X2120mm2X2150mm2X2185mm2X2两根并用
150mm2X2150mm2X2
185mm2X2185mm2X2240mm2X2
185mm2X22-185mm22-240mm2
220
388
250
440
280
497
315
557
400
693
450
785
500
860
560
969
630
1083
说明:
根据《低压配电设计规范》GB50054-95,相线芯线截面S(mm2)≤16,采用四芯等截面电缆;
相线芯线截面16<S(mm2)≤35,采用PE线截面为16(mm2)的四芯电缆;相线芯线截面S(mm2)>35,采用PE线截面为S/2(mm2)的四芯电缆。
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- 关 键 词:
- 高压 电缆 截面 选择 计算