配电保护断线和负荷计算及导线截面选择.docx

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配电保护断线和负荷计算及导线截面选择

配电系统保护导体带电（TN-C系统的零线，接地线）

保护导体带电除可能导致电气设备外壳带电外，还可能引发火灾的危险性。

在下列情况下，保护导体可能带电：

（1）接地方式与接零方式混合使用，且接地的设备漏电；

（2）保护导体（包括PE线和PEN线）断开（或接触不良）,且后方有接地的设备漏电；

（3）TN-C系统中保护导体（PEN线）断开（或接触不良）,且后方有不平衡负荷；

（4）保护导体（包括PE线和PEN线）阻抗太大,末端接零设备漏电；

（5）TN-C系统中的PEN线阻抗较大,且不平衡负荷太大；

（6）在TN-S系统中，单相负荷接在相线和PE线上；

（7）某一相线故障接地；

（8）某一相线经负载接地；

（9）保护导体与其他系统的保护导体连通,其他系统的保护导体带电；

（10）感应带电。

电气线路安全条件

电气线路应满足供电可靠性或控制可靠性的要求,应满足经济指标的要求,应满足维护管理方便的要求,还必须满足各项安全要求。

这些要求对于保证电气线路运行的可靠性及其他要求在不同程度上也是有效的。

导电能力

导线的导电能力包含发热、电压损失和短路电流等三方面的要求。

1.发热条件

为防止线路过热，保证线路正常工作，导线运行最高温度不得超过下列限值：

橡皮绝缘线65℃

塑料绝缘线70℃

裸线70℃

铅包或铝包电缆80℃

塑料电缆65℃

因为电流产生的热量与电流的平方成正比，所以，各种导线的许用电流（即安全载流量）也有一定的限制。

根据发热与散热平衡的原则，可计算导线的许用电流。

由于导线运行温度受很多因素的影响，许用电流的理论计算比较复杂。

为了方便,按照不同的导电材料、不同的绝缘材料、不同的规格、不同的安装方式、不同的环境条件提供有很多许用电流的表格。

橡皮绝缘电线的安全载流量大约比聚氯乙烯绝缘电线的大5%；穿钢管电线的安全载流量大约比穿硬塑料管的大10%；明敷电线的安全载流量大约比穿硬塑料管电线的大55%。

如实际环境温度与表中所给环境温度不一致时,许用电流应按公式换算:

略。

当铝导线截面积《1Omm2时,每平方毫米的许用电流约为5A；当铝导线截面积≥100平方时,每平方毫米的许用电流约为2A；当铝导线截面积《25mm2＞10mm2时,每平方毫米的许用电流约为4A；当铝导线截面积≥35mm2、<70mm2时,每平方毫米的许用电流约为3A；当铝导线截面积为70mm2和95mm2时，每平方毫米的许用电流约为2.5A；

如穿管敷设，应打8折；如环境温度超过35度,应打9折；

铜导线的许用电流大约与较大一级铝导线的许用电流相等；裸导线许用电流可提高50%。

附：

低压配电及线路敷设负荷计算和导线选择

负荷计算

7.1.1进行负荷计算的主要目的是:

一、计算最大负荷,作为按发热条件选择配电变压器、馈电线路及电器元件的根据。

二、计算尖峰电流,作为检验电压水平和选择保护设备的依据。

三、计算平均负荷,作为计算电能消耗和选用补偿装置的依据。

为运算简单,设计时可以根据最大负荷乘以平均负荷系数的方法求出的功率因数来确定补偿容量。

7.1.2负荷计算方法宜按下述原则选取：

一、对于民用建筑,可采用单位面积耗电量法或需要系数法。

二、对于工业企业,可采用单位产品耗电量法,需要系数法,二项式法及利用系数法等。

7.1.3在初步设计阶段,宜采用单位指标法及需要系数法。

7.1.4用电设备台数较多,各台设备容量相差不太悬殊时,宜采用需要系数法或利用系数法。

7.1.5当用电设备台数较少,各台设备容量相差悬殊时,干线、支干线的负荷宜采用二项式法计算。

7.1.6对新工艺或具有特殊使用要求的建筑物,应采取典型调查及实测的方法确定计算负荷。

7.1.7对于具有冲击性负荷的用电设备,应根据工艺资料及负荷曲线进行特殊计算。

7.1.8进行负荷计算时,应将不同工作制下用电设备的额定功率换算为统一的计算功率:

一、长期工作制电动机的设备容量等于其铭牌上的额定功率。

二、短时或反复短时工作制的电动机,其设备容量是指将额定功率换算到统一负载持续率下的有功功率。

1.当采用需要系数法或二项式法计算时,应统一换算到负载持续率为25%时的有功功率。

2.当采用利用系数法计算时,应统一换算到负载持续率为100%时的有功功率。

三、电焊机及电焊变压器的设备容量,是指将额定功率统一换算到负载持续率为100%时的有功功率。

四、照明用电设备的设备容量系指：

1.白炽灯是指灯泡标出的额定功率〈瓦〉。

2.气体放电灯除指灯泡的功率外,还应考虑镇流器功率损耗。

五、成组用电设备的设备容量是指不包括备用设备在内的各个单体用电设备的额定功率之和。

7.1.9单相负载应逐相均匀分配。

当回路中的单相负荷的总容量小于该回路三相对称负荷总容量的15%肘,全部按三相对称负荷计算,当超过15%时,应将单相负荷换算为等效三相负荷,再同三相负荷相加。

等效三相负荷可按下述方法计算：

一、单相负荷既有线间负荷又有相负荷时,应先将线间负荷换算为相负荷,然后各相负荷分别相加,选取出最大相负荷乘8倍作为等效三相负荷。

二、在下述情况下单相负荷换算为等效三相负荷时,可简化计算：

1.只有相负荷时,等效三相负荷取最大相负荷的8倍。

2.只有线间负荷时,等效三相负荷为=单台时取线间负荷的根号8倍；多台时取最大线间负荷的8倍。

7.1.10对用电设备进行分组计算时,应按下述条件考虑：

一、每组用电设备在三台及以下,其计算负荷即等于这些用电设备额定容量之总和；三台以上时,其计算负荷应通过计算确定。

二、类型完全相同的设备,它们的总容量可以用算数加法求得。

三、类型完全不同的设备,它们的总容量应分别按有功和无功负荷计算。

（二）导线选择

7.1.11选择导线和电缆的型号,应满足工作电压和使用环境的要求。

选择导线和电缆截面时应满足下列条件：

一、导线和电缆的长期允许电流不应小于线路负荷计算电流；

二、线路电压损失应符合允许值；

三、导线最小裁面应符合机械强度要求；

四、应按照本章第四节配电线路的保护要求进行校验。

7.1.12对明敷设的电缆,选择时应符合下述条件：

一、在生产厂房内明敷的电缆,一般应采用裸铠装电缆。

当敷设在无机械损伤可能的场所,允许采用无铠装电缆。

二、在有腐蚀性介质的房屋内明敷的电缆,应视介质性质的不同采用塑料护套电缆或防腐型电缆。

三、在建筑物外面和敞露的天棚下非燃性结构明敷时,宜采用有外护层的电缆。

7.1.13电力负荷为长期工作制的用电设备,其电线或电缆的截面按用电设备的额定电流选择。

7.1.14电力负荷为反复短时工作制的用电设备（即一个周期的总时间不超过10分钟,工作时间不超过4分钟〉,其电线或电缆的允许电流按下列情况确定：

一、截面小子或等于6平方毫米的铜线以及截面小于或等于10平方毫米的铝线,其允许电流按长期工作制的允许电流确定。

二、裁面大于6平方毫米的铜线以及截面大于10平方毫米的铝线,其允许电流为长期工作制的允许电流乘以反复短时工作制的校正系数。

其校正系数应根据电线和电缆发热时间常数τ,负荷持续率FC和全周期时间T按表7-1选用。

发热时间常数τ见表7-3。

7.1.15电力负荷为短时工作制的用电设备（即其工作时间不超过4分钟,停歇时间内电线或电缆能冷却到周围环境温度时）,电线或电缆的允许电流按短时工作制的规定计算,即长期工作制的允许电流乘以短时工作制的校正系数,

反复短时负载下绝缘导线和电缆载流量的校正系数（Kj）

表7-1

发热时间常数

τ=（10分）

负荷持续率

Т=10分

Т=5分

FC=

10%

FC=

15%

FC=

20%

FC=

25%

FC=

40%

FC=

50%

FC=

60%

FC=

65%

2

4

8

≥16

2

4

≥8

1.59

2.04

2.47

2.78

1.37

1.71

2.04

2.28

1.25

1.53

1.80

1.99

1.18

1.41

1.63

1.74

1.07

1.20

1.35

1.45

1.04

1.13

1.24

1.31

1.00

1.09

1.16

1.22

1.00

1.09

1.16

1.22

注：

1.反复短时负载下的线芯允许最高温度与长期负载的线芯最高温度相等。

当T＞10分或FC＞65%时，校正系数取1。

1－е－T/τ

2.校正系数按Kj=1－е－FCT/τ

按上式计算。

短时负载下绝缘导线和电缆载流量的校正系数（KJ）

表7.2

发热时间常数τ

（分）

工作时间t（分）

0.5

1

2

4

8

16

32

2

4

8

16

32

2.45

3.36

4.70

6.54

9.25

1.84

2.45

3.36

4.70

6.54

1.45

1.84

2.45

3.36

4.70

1.24

1.45

1.84

2.45

3.36

1.15

1.24

1.45

1.84

2.45

1.00

1.15

1.24

1.45

1.84

1.00

1.00

1.15

1.24

1.45

注：

1.当t≤4τ时，短时负载的线芯允许最高温度比长期负载的线芯最高工作温度大15摄氏度。

2.

1.15

校正系数按Kj=

1—e–t/τ

3.当两次工作之间停止时间小于3τ时，校正系数取1，或根据本章7.1.14条规定的条件采用反复短时负载下的校正系数。

各种绝缘电线的发热时间常数τ（分）表7-3

线芯

种类

绝缘导线的截面（毫米2）

发热时间常数

τ

单芯塑料或橡皮绝缘电缆

塑料或橡皮绝缘电力电缆架空敷设

油浸纸绝缘电力电缆架空敷设

架空

敷设

穿管敷设

两根

三根

四根

两芯

三、四芯

两芯

三、四芯

铝芯

铜芯

4-16

4-10

2.5

1.0-2.5

1.0-1.5

1.0

2

2

铝芯

铜芯

25-50

16-35

4-16

4-10

2.5-10

2.5-10

2.5-6

1.5-4

1-10

1-4

1-6

1-4

2.5-10

2.5-10

2.5-6

2.5-6

4

4

铝芯

铜芯

70-185

50-100

25-50

25-35

16-35

16-25

6-25

6-16

16-35

6-25

10-25

6-16

16-70

16-50

10-35

10-25

8

8

铝芯

铜芯

240-400

150-400

70-150

50-120

50-120

35-50

35-70

25-50

50-150

35-120

35-120

25-95

95-150

70-150

50-150

35-95

16

16

铝芯

铜芯

500

150

150

95-150

95-150

70-150

150

150-240

120-240

185-240

120-240

32

32

注：

本表仅用于校正导线的载流量。

其校正系数应根据电线和电缆发热时间常数τ和工作时间t按表7-2选用。

发热时间常数τ见表7－3。

7.1.16按本章7.1.14和7.1.15条校正后,电线和电缆的允许载流量不应小于用电设备在额定负载持续率下的额定电流或短时工作电流。

7.1.17室内配电线路一般宜采用铝芯导线,但下述场所应采用铜芯导线：

一、特等建筑（具有重大纪念性、历史性、国际性和国家级的各类建筑）。

二、重要的公共建筑和居住建筑。

三、重要的资料室（档案室、书库等）,重要的库房。

四、影剧院等人员聚集较多的集会场所。

五、移动用的导线或敷设在有剧烈震动的场所。

六、特别潮湿场所和有严重腐蚀性场所。

七、易燃易爆的场所。

八、有特殊规定的其他场所。

7.1.18操作回路在下列情况下应采用多芯控制电缆：

一、线路复杂,数量多而集中。

二、重要的联锁与操作回路。

7.1.19根据机械强度要求,绝缘导线战面应不小于表7-4所列数值。

7.1.20绕线型电动机转子与起动变阻器之间的导线的载流量应符合下述要求：

一、电动机装有短路电刷并在起动后有运行人员能即时操作其短路电刷时,其载流量应按轻载起动不小于转子额定电流的35%,重载起动不小于转子额定电流的50%确定；当导线小于16平方毫米以下时宜选大一级。

二、电动机无短路电刷或虽有电刷但在电动机起动后就地无专门人员操作电刷时,可按长期工作制考虑,转子的导线应按转子的额定电流选择。

绝缘导线最小允许截面（毫米2）表7-4

序号

用途

线芯的最小截面

铜芯软线

铜线

铝线

1

照明用灯头线

（1）民用建筑屋内

（2）工业建筑屋内

（3）屋外

0.4

0.5

1.0

0.5

0.8

1.0

2.5

2.5

2

移动式用电设备

（1）生活用

（2）生产用

0.2

1.0

3

架设在绝缘支持件上的绝缘导线其支持点间距

（1）2米及以下，屋内

（2）2米及以下，屋外

（3）6米及以下

（4）12米及以下

1.0

1.5

2.5

2.5

2.5

2.5

4

6

4

穿管敷设的绝缘导线

1.0

1.0

2.5

5

塑料护套沿墙明敷设

1.0

2.5

6

板孔穿线敷设的导线

1.5

2.5

7.1.21沿不同冷却条件的路径敷设绝缘导线和电缆时,如冷却条件最坏段的长度超过5米,则应按该条件选择导线和电缆截面,但也可对该段采用大截面的绝缘导线和电缆。

7.1.22导线的长期允许负荷电流应根据敷设处的环境温度进行校正，其校正系数见表7-5。

7.1.23确定配电线路的截面时，亦将工艺设计中已经明确需要发展的用电设备的负荷考虑在内。

7.1.24当按载流量确定配电线路的截面时，宜计入低压移相电容器补偿的效果（当仅装一组电容器柜时例外）。

导线载流量的温度校正系数表7-5

额定工作

环境温度

（C0）

线芯最高

工作温度

（C0）

当工作环境温度（C0）

+25

+30

+35

+40

+45

+50

+55

+60

+65

+70

+75

+25

+60

+65

+70

1.0

1.0

1.0

0.93

0.94

0.94

0.85

0.87

0.89

0.76

0.79

0.82

0.65

0.71

0.75

0.53

0.61

0.67

--

0.5

0.58

--

--

0.47

--

--

--

--

--

--

--

--

--

+45

+65

+70

+85

+85

--

--

--

--

1.32

1.27

1.20

1.17

1.23

1.19

1.14

1.12

1.12

1.10

1.07

1.06

1.0

1.0

1.0

1.0

0.87

0.90

0.93

0.94

0.71

0.78

0.85

0.87

--

0.63

0.76

0.79

--

--

0.66

0.71

--

--

0.53

0.61

--

--

--

0.5

第二节低压配电系统

（一）一般规定

7.2.1配电系统的设计应根据工程规模、设备布置、负荷性质及用电容量等条件确定。

7.2.2确定低压配电系统时，应满足下述要求：

一、满足供电可靠性和电压质量的要求；

二、系统接线简单并要有一定灵活性；

三、操作安全、检修方便；

四、节省有色金属消耗，减少电能损耗，降低运行费用。

7.2.3低压配电一般采用380/220伏中性点直接接地系统。

照明和电力设备一般由同一台变压器供电。

当电力负荷所引起的电压波动值超过照明或其他用电设施电压质量要求时,可分别设置电力和照明变压器。

7.2.4低压配电级数,由变压器二次侧至用电设备点一般不超过三级。

低压配电屏或低压配电箱应根据发展需要留有适当的备用回路。

7.2.5变电所的低压配电系统之间,在下述情况下宜设联络线：

一、为节假日节电和检修的需要。

二、有较大容量的季节性负荷。

三、周期性用电的科研单位和实验室。

四、由于供电可靠性的要求。

7.2.6由建筑物外引来的电源线路,应在屋内靠近进线点便于操作维护的地方,装设进线开关和保护设备。

7.2.7单相用电设备应均匀地分配到三相线路中,由单相负荷不平衡引起的中性线电流,对Y/Yο-12接线的三相变压器,中性线电流不得超过低压绕组额定电流的25%,且其任一相电流在满载时不得超过额定电流值。

但对某些新型变压器,在其技术数据中明确提出允许超过上述限值肘,可不受此条件限制。

（二）允许电压偏移和电压波动的范围

7.2.8用电设备的允许电压偏移值和允许电压波动范围,应按下述规定进行验算:

一、电动机的端子电压允许偏移值,正常情况下为。

7-1.5各种规格导线的安全载流量和铜丝的熔断电流

表7-15直接敷设在地中的低压绝缘电缆（铜、铝）

安全载流量（安）

标称截面

（毫米2）

双芯电缆

三芯电缆

四芯电缆

铜

铝

铜

铝

铜

铝

1.5

13

9

13

9

2.5

22

16

22

16

22

16

4

35

26

35

26

35

26

6

52

39

52

39

52

39

10

88

66

83

62

74

56

16

123

92

105

79

101

75

25

162

122

140

105

132

99

35

198

148

167

125

154

115

50

237

178

206

155

189

141

70

286

214

250

188

233

174

95

334

250

299

224

272

204

120

382

287

343

257

308

231

150

440

330

382

287

347

260

185

431

323

396

297

240

448

336

表7-16塑料绝缘电线（铜、铝）安全载流量

线芯最高工作温度70C0周围环境温度35C0

标称

截面

毫米2

明线

敷设

穿管敷设

护套线

二根

三根

四根

二芯

三及四芯

铜

铝

铜

铝

铜

铝

铜

铝

铜

铝

铜

铝

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

1

1.5

2

2.5

3

4

5

6

8

10

16

20

25

35

50

70

95

3

5

7

8

10

12

15

18

22

26

30

32

40

45

50

63

75

100

110

130

160

200

255

310

17

30

23

24

30

34

39

48

55

75

85

100

125

155

200

240

15

18

20

26

29

38

42

44

56

68

80

90

100

125

163

202

243

13

15

20

22

29

31

34

43

51

61

70

80

96

125

156

187

14

16

17

25

27

33

37

41

49

56

72

80

90

110

142

182

227

12

13

19

20

25

28

31

39

42

55

65

75

84

109

141

175

13

15

16

23

25

30

34

37

43

49

64

74

85

105

120

161

197

11

12

17

19

23

25

28

34

37

49

56

65

75

89

125

152

3

4.5

6

7.5

8.5

10

11.5

14

18

20

22

25

33

37

41

51

63

14

16

19

21

25

28

31

39

48

2

3

4

5

6

8

10

11

12

14

19

22

25

28

31

40

48

10

12

15

17

20

22

24

30

37

表7-17橡皮绝缘电线（铜、铝）安全载流量（安）

标称

截面

毫米2

明线

敷设

穿管敷设

护套线

二根

三根

四根

二芯

三及四芯

铜

铝

铜

铝

铜

铝

铜

铝

铜

铝

铜

铝

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

1.0

1.5

2

2.5

3

4

5

6

8

10

16

20

25

35

50

70

95

120

150

17

20

24

28

30

37

41

46

58

69

92

100

120

148

185

230

290

355

400

15

18

21

22

28

31

36

44

51

69

78

92

115

143

185

225

270

310

14

16

18

24

27

35

39

40

50

63

74

83

92

115

150

186

220

260

290

12

14

18

20

26

28

31

40

47

56

65

74

88

115

144

170

200

230

13

15

1