1、135KV 及以下导体及电缆的设计选择一、 导体设计选择的原则1、 环境条件对裸导体、电线、电缆及电器选择的环境条件，可查阅下列规范（1） 选择裸导体和电器的环境温度：3-110KV 高压配电装置设计规范 GB50060-1992 , 规范选编上册第 113 页，表 3.0.2；（2） 选择电缆、电线的环境条件：电力工程电缆设计规范 GB50217-1994 , 规范选编上册 285 页，表 3.7.5；注：有关全国主要城市的气象资料可查阅“工业与民用配电设计手册”第 808817页，表 16-32。有关温度的名词解释和应用说明见第 807 页，表 16-31。一般要求：有关内容见复习指导书第
2、 3 册，第 166167 页，其中表 10-1-2 硬导体的最大允许应力的单位为 MPa 这和第 182 页，表 10-3-5 是相同的，仅是单位为 N/cm2。 2、 低压导体的选择：选择导体截面应满足下列要求：（1） 要满足正常工作和起动时的允许电压降：有关允许电压降值可查阅“规范选编”第 1715 页；第 1044 页；第 1823 页；第 493页和钢铁企业电力设计手册上册第 262263 页，表 5-3 和表 5-4。（2） 按敷设方式及环境条件确定导体载流量：各种不同的校正系数见“规范选编”第 175177 页中有关内容。（3） 导体应满足动稳定与热稳定的要求：在工程中，在 6K
3、V 以上的导体按短路电流选择最小截面（ mm2） ，380V 系统一般不按动、热稳定选择最小截面。（4） 最小截面应满足机械强度可查阅“复习指导书”第 167 页，表 10-1.3 或“规范选编”第 1007 页，表 2.2.2。（5） 对不同冷却条件敷设电缆时，当冷却条件最坏段的长度超过 5m，要按该段条件选择电缆截面。3、 中性线（N） 、保护线（ PE）和保护中性线（PEN）的选择：参阅复习指导书第 3 册第 168 页，10.1.2.610.1.2.12 或“规范选编”第 1007 页，2.2.62.2.12。4、 电缆型号的含义：电缆型号标记方式：详见“电力工程电气设计手册（1） ，
4、第 930 页” 。-1 2 3 4 5 6 78其中：1-用途； 2-绝缘； 3-缆芯材料； 4-内护层； 5-特征，如 P 为屏蔽； 6-铠装层； 7-外被层； 8-电压。5、 电缆芯线材质：应采用铜芯者，见 10.2.2.1 和 10.2.2.2；宜采用铜芯者，见 10.2.2.36、 电力电缆的芯数：见 10.2.3.110.2.3.57、 电缆的绝缘水平见 10.2.4.110.2.4.4。8、 电缆绝缘类型：2见 10.2.5.110.2.5.8，要注意高温、低温，防火有低毒性要求和关于 6KV 回路时不能用聚氯乙烯绝缘电缆。9、 电缆外护层类型：见 10.2.6.110.2.6.
5、8。10、控制电缆及其金属屏蔽：见 10.2.7.110.2.7.8。二、 在不同环境温度下的电缆载流量的校正系数在表 10-2-7 中（第 176 页） ，空气中以 40时为 1，在土壤中直接埋设时以 25为1，其它不同环境温度时的载流量校正系数可以按下式求得：式中： -缆芯最高工作温度， ；12mKm-对应于额定载流量的基准环境温度，1-实际环境温度，。2例：求交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆 YJV-1000，1（3X240）mm 2 在敷设地点环境温度为 50时的载流量，从手册或样本中查得在 25空气中敷设的载流量为,线芯允许工作温度为 90，即 ， ， AI517290m5102所
6、以，在环境温度为 50时的校正系数：784.0259121 mKYJV-1000，1（3X240）mm 2 电缆在 50时的载流量为：AxI6784.02550三、 按短路热稳定选择电缆最小截面1、 计算电缆最小截面的公式：复习指导书第 177 页：因为 所以 210xCQStI2210xCtIS钢铁企业电力设计手册上册第 544 页：tImin电力工程电气设计手册（1）第 936 页和工业与民用配电设计手册第 174 页：3310xCtIxQSt三本参考书中出现不同的计算单位：结论：一般计算公式和实际使用热稳定系数 C，均为给定数据，如钢铁企业电力设计手册上册第 544545 页，3交联聚乙
7、烯绝缘电缆，铜芯为 C=135,铝芯为 C=80，工业与民用配电设计手册第 174 页：610KV 交联聚乙烯绝缘电缆，铜芯为 C=137,铝芯为 C=77所以，在工程设计中，一般均为直接查表取得 C 值。对公式： 和 是 I 的单位不同，前者是 A，后者是 KA；tIS310xCtIS对公式： ，是 I 的单位为 A，而 S 的单位是 cm2，也就是根据公式210xtI公式（10-2-4）第 177 页，求得的 C 是 cm2 为单()ln1pmKJqC位，化成 mm2 时应乘以 102 举例说明如下： 求热稳定系数设环境温度 ，缆芯允许最高温度C035CH09短路时允许最高温度 ，负荷电流
8、为 0.8m02I短路前缆芯最高工作温度IHPP 02200 84)1.(359)( 热稳定系数 )0(1lnpmKJqC)2084(39.15ln84.039.1 Xx12X4051x有关公式中各符号的说明和采用值见第 177178 页或电力工程设计手册（1）第 936页。注意：C 热稳定系数在这里是用 求出的数值，而电缆的截面是以 为单位，2cm2m所以在公式中要乘以 2104单位推算公式： 242311cmcqC所以公式：求出的电缆截面单位为CtISmin 2求出的电缆截面单位为2in10xtI 2m2.硬导体截面的校验：短路热稳定校验复习指导书第 181 页， 或CQSdCtI2式中
9、S导体的载流截面， 2m短路电流的热效应，dQSAC热稳定系数（查表 10-3-3）第 181 页若为铜导体，在 时的热稳定系数为 C=171，C07在不同环境温度时 C 值可按下式求得： 21412 0lnlnxtKxtK有关公式中各符号的说明和采用值见第 182 页。例：求铜导体在 时热稳定系数 C 值：08即 , (表 10-3-3)Ct01t023， )546cmSWxKJ0235所以 .168235ln106x结果与表 10-3-4 中完全相同,所以在校验铜导体的热稳定时可直接查表得 C 值四、按短路动稳定校验1、一般要求：短路时产生的机械应力一般按三相短路时冲击电流 验算，验算结果
10、chi5应满 足：xux式中： 导体材料的最大允许应力， ；当计及安全系数（对应于材料u 2cmN破坏应力时取 1.7；对应于材料屈服点时取 1.4）后，铜为 ；铝为 ,3107.x3109.6x2cmN短路时同相导体片间相互作用的机械应力，x 2cmN短路时导体相间产生的最大机械应力，2、导体短路电动力计算当三相导体位于同一平面时，短路电动力的计算公式：SchNialxF21037.6式中： F短路电动力，N；短路冲击电流，KA；chi与短路类型有关的系数，见表 10-3-6（第 183 页）5例：验算 10KV 高压柜上母线在短路时的最大允许应力：铜母线规格为 80x8 ,即 b=8cm，
11、h=0.8cm ；2m高压柜最大宽度为 1200mm，即支持点距离为 l=120cm；母线相间距离为 250mm，即 a=25cm;母线短路时的短路冲击电流 (根据短路电流计算)KAich41.3短路类型系数为 ，为当 和 t=0.01 秒时，在三相短路时中间相导体，5N05fT， （见 183 页，表 10-3-6） 。86.25当三相短路时中间相的电动力为： NxxF,7.1568.24.351037.2在铜母线每 上的最大允许应力为:cm，铜导体最大允许应力。)(0.3)(8.0622cmxcNxbhXu 3、导体短路时的机械应力计算：6单片矩形导体的机械应力：工程中常用的是计算绝缘子之
12、间的允许跨距 maxlxuwailch603.7max式中：a相间距离，cm；短路冲击电流，KA；chiw导体截面系数 ；见电力工程电气设计手册第 341 页表 8-13 或钢3cm铁企业电力设计手册上册第 350 页，表 13-16。导体的最大允许应力（表 10-3-5） ，铜为 , ;xu 41037.x2cmN例：以 80x8 铜导体，相间距离为 250mm，短路冲击电流 ，2 KAih.求绝缘子之间的最大跨距 ：maxla=25cm， h=8cm， b=0.8cm，w=0.0167 2b最大跨距 xuwailch603.7ax421037.8.1.25.4=299.73cm最大的高压柜
13、宽度五.交流三相回路电压降计算1. 电压降计算公式u%= IL(Rcos +sin )u3或 u%= IL = ILZ2XRu3式中： u%- 三相线路上的电压降；I - 计算工作电流(A);L - 供电线路长度 (Km);U- 线路工作电压(V);cos - 功率因数；R- 电缆单位长度电阻( /Km)；7X- 电缆单位长度电抗( /Km);Z- 电缆单位长度阻抗 ( /Km)。上式中的 R 和 X 一般可从手册或样本中查到（钢铁企业电力设计手册下册第 852 页）。也可以按下述的公式计算得到。2. 电阻计算：按钢铁企业电力设计手册上册 1026 页或工业与民用配电设计手册419 页。1）
14、电流电阻 ：R= 103 /KmSLt式中：L-供电线路长度(Km)S-电缆截面积(mm 2)t-温度为 toC 是的电阻率( mm2/m)电阻率 ：铜： cu 为 0.018 mm2/m(20oC 时)铝： AL 为 0.0295 mm2/m(20oC 时)电阻的温度系数：铜的电阻温度系数： cu=0.00395(1/oC)铝的电阻温度系数： AL=0.0041(1/oC)例：求 70 oC 时铜的电阻率cu= 201+ （t 70-t20）=0.00181+0.00395(70-20)=0.02155 mm2/m 注：求直流电阻的公式也可用钢铁企业电力设计手册上册 230 页的公式铜：R
15、T= ; 铝：R L=S4.21S4.35式中：R T-铜母线电阻（温度 70 oC 时） ，m ;RL-铝母线电阻（温度 70 oC 时） ，mL-母线长度(m)2） 交流电组交流电阻，主要是考虑集肤效应系数和邻近效应系数引起的交流电阻系数，根据工业与民用配电设计手册第 420 页。导线交流电阻：Rj=K jfKifR 式中：K jf-集肤效应系数。当电缆截面不超过 240mm2 时， Kjf=1，母线Kjf=1.0051.25（详见工业与民用配电设计手册第 421 页表 9-60）Kif-邻近效应系数，母线的 Kif 取 1.03有关交流电阻的计算方法，可详见工业与民用配电设计手册第 42
16、0 页的计算方法，在实际使用中可按指导书第 3 册供配电专业，第 178 页表 10-2-14，K 值选择用表查得（K 为缆芯导体的交流电阻与直流电阻的比值） 。对大截面的电缆的集肤效应系数可查电力工程电气设计手册（1）第 937 页，表 17-11。3） 当母线为水平或垂直排列时，尚需考虑有功功率由一相向另一相转移的因素，故每相母线的有效电阻将按下式计算。 （详见钢铁企业电力设计手册上册第1026 页）RP1=Ra+3.77X10-2RP2=RaRP3=Ra-3.77X10-28式中：R a-每相母线平均有效电阻（ Km）3. 电抗计算母线或电缆的感抗：X= L=2 fL L= Ln (电机
17、工程手册)2u0gD式中：L-母线或电缆的电感量（ H）u0-空气的导磁系数。 钢铁企业电力设计手册上册第 1388 页。u 0=4 X10-4(H/Km)D-母线相间的几何均距（互几何均距） ，D= ，当各相在同一平3acbD面，且间距相等时，D=1.26D abg-母线相线的几何均距（自几何均距） ，如矩形母线的宽与厚分别用 a 和 b 表示，则 g=0.2236(a+b)注：有关各种形状母线截面的几何均距可见钢铁企业电力设计手册上册第 1024页附录 20-1。所以：当 f 为 50 周时 X= L=100 L=100 Ln20ugD=100 Ln21044gD=200 Ln X10-4
18、=628 Ln X10-4 化成 Lg 对数，则gDX=628 2.303 Lg X10-4=0.145 Lg /Km 或 m /mD4. 三相母线电压降及换位计算三相不对称排列（垂直或水平排列）的母线，各相阻抗值相差较大，特别输送大电流和长距离的母线供电系统中（母线通廊） ，母线末端三相电压很不平衡。当企业内部610KV 系统的不平衡电压超过 2%时，应采取三相依次换位的措施，以达到平衡。换位时至少要互换一个循环，即要互换三次。在一般的情况下，当单回路供电线路长度不超过 300400m 时，可以不进行换位。1） 三相单回路母线电压降计算a） 当三相母线按等边三角形布置时（即 Dab=Dbc=
19、Dca）ua= ub= uc=Ra+j628IL2XR9式中：X=628 L n X10-4gDb） 当三相母线按水平或垂直布置时（即 Dab=Dbc=D，D ac=D）ua=(Ra+3.77 10-2)I1+j628 (Ln +0.346)I1 10-4gub=RaI2+ j628 I2Ln 10-4uc=(Ra-3.77 10-2)I3+j628 (Ln +0.346)I3 10-4gD在实际工程中，一般用下法进行计算： = IL%u2XR式中的 X 值（即三相母线之间感抗）可按下式进行计算：XP1=628(Ln +0.346) 10-4gDXP2=628Ln 10-4XP3=628(Ln
20、 +0.346) 10-4gD注意：公式中的 D 为母线相间中心距离 (cm) (详见钢铁企业电力设计手册上册第 1027 页) 。2） 单回路母线的计算实例补充说明（钢铁企业电力设计手册上册第 1030 页）母线电阻： Ra=(Kf+Kk)R0=(Kf+Kk) 10-3SLt式中：K f-集肤效应系数。查第 1023 页表 20-4，在 2（175 8 8）项中得 Kf=1.103KK-母线附近钢结构的附加损耗常数。对地面上母线通道：K K= Kg=1.5（见第 1026 页，公式 20-13 的说明）-母线温度在 70oC 时的电阻率。 =0.0354 mm2/m（铝母线） （见第tt10
21、26 页，公式 20-13 的说明）L-长度。这里 L=1Km=1S-铝母线截面积 (mm2)。 S=4880 mm2所以：R a=(1.103+1.5) 103=2.61 0.0072=0.01884805.RP1=Ra+0.037=0.0565 （第 1026 页，公式 20-16）RP2=Ra= RP1=0.0188 （第 1026 页，公式 20-17）10RP3=Ra-0.037=-0.0189 （第 1026 页，公式 20-18）母线电抗：X P1=628(Ln +0.346) 10-4 （第 1027 页，公式 20-27）gD式中： D-母线互几何均距。D=650mm=65c
22、mg-母线自几何均距。 在手册中说明有错误， “由附录式 20-80”应改为“由附录式 20-21” ；第 1036 页中附图 20-10 和附图 20-11 的图形应对换。双槽形母线的自几何均距是按矩形母线的形状（附图 20-12）求出的，为：g=0.5812b也就是附 20-21 公式中的 gA=0.5812b。所以：g=0.5812h=0.5812 17.5=10.2 h-母线高度 h=175mm=17.5cm（这里 h 和 b 是相同的）XP1=628(Ln +0.346) 104 1=0.1382.1065XP2=628Ln 104 1=0.116XP3= XP1= 0.138母线电
23、压降： =I(RP1+jXP1)=I =4000 =596Vau21PXR22138.056.=I(RP2+jXP2)=I =4000 =470Vb 2=I(RP3+jXP3)=I =4000 =557Vc 3P 22.9.母线额定相电压：U =10000/ =5780V三相不平衡电压： = =2.17%2%uba5780496需采取换位措施，经换位后：RP1=RP2=RP3=0.0188XP1=XP2=XP3=628(Ln +0.231) 10-4 1 （第 1027 页，公式 20-32）gD=628(Ln +0.231) 10-4 1=0.13062.1065母线电压降： = = =I(
24、RP1+jXP1)=Iaubc 21PXR=4000 =527V221306.8.六、电缆敷设的设计要求有关电缆敷设的规范有二种：即“电力工程电缆设计规范”(GB50217-1994)和“低压配电设计规范”(GB50055-1993)。二种规范的内容基本相同，但有的表示得详细一些，有的则简单些，但也有内容不同的地方，这一点必须引起重视。现将二种规范的不同之处作重点11介绍：注：以下的条文是按复习指导书第 3 册来表注；A 是“电力工程电缆设计规范”的条文；B是“低压配电设计规范 ”的条文：1、第 10.5.1.1 条，电缆的路径选择应符合下列规定：在 A5.1.1 条中，增加“充油电缆线路通过
25、起伏地形时，使供油装置较合理配置” 。2、第 10.5.1.2 条，有关电缆的弯曲半径可以查阅 B5.6.39 条比较详细。3、第 10.5.1.3 条，电缆在多层电缆桥架敷设，对不同电压、用途在电缆桥架上的排列顺序，在 A5.1.3 条中，增加：当水平通道中含有 35KV 以上高压电缆，或为满足引入柜盘的电缆符合允许弯曲半径要求时， ，宜按“由下而上”的顺序排列。在 B5.6.19 条中， “在多层支架上敷设电缆时，电力电缆应放在控制电缆的上方”这对电缆的排列作了明确规定。4、第 10.5.1.4 条，同一层支架上电缆排列方式，即 A5.1.4 与 B5.6.9 条中，内容稍有不同，请注意核
26、对。5、第 10.5.1.5 条，再 A5.1.7 条规定明敷设电缆不宜平行敷设于热力管道上部，B5.6.10 条无此规定，当净距小于规定值时可以采取隔热措施。6、第 10.5.2.2 条，同一通路的电缆直埋敷设根数为少于 6 根，在 B5.6.29 条中为不宜超过8根。7、第 10.5.3.3 和 10.5.3.4 条，直埋电缆的埋置深度可与 B5.6.30 条核对，如其中的“不宜小于 1m”和“不应小于 1m”。8、第 10.5.3.5 条，直埋电缆与管道、道路、构筑物等相互间容许最小距离，在表 10-5-2 中和 B5.6.32 条中之表 5.6.32 中之净距有以下不同之处：（略）9、
27、第 10.5.3.6 条，直埋电缆与铁路、公路或街道交叉时穿管保护，保护管应超出路面为0.5m以上，在 B5.6.35 条中为 1m。10、电缆敷设于电缆构筑物（电缆沟、电缆隧道）中：（1）电缆沟、电缆隧道的高、宽尺寸见：A5.5.1A5.5.3 条和 B5.6.17,B5.6.25 条。（2）电缆沟、电缆隧道的防水、排水措施见 A5.5.4A5.5.5 条和 B5.6.18 条。（3）可开启的混凝土盖板的重量不宜超过 50Kg。（4）电缆隧道长度大于 7m 时要两个出口，两个出口之间距离超过 75m 时，尚应增加出口。人孔井可作为出口，人孔井直径不应小于 0.7m。（5）在 B5.6.27
28、条中，电缆隧道内应设照明，其电压不应超过 36V；当照明电压超过 36V时，应采取安全措施。11、电缆支架（直接支持电缆用）（1） 电缆支架的长度（伸出部分）：电缆沟内不宜大于 350mm，在隧道内不宜大于500mm。（2） 电缆支架或固定点间的最大间距（允许距离）：在 A6.1.2 条和 B5.6.21 条的表中有关尺寸不一样，使用时要注意。12、电缆支架和电缆桥架的防腐处理在二种规范中有些差别：（1） 在 A6.2.3 条中：在密集场所或重要回路的钢制电缆桥架要选用适合的防腐处理方式。在强腐蚀环境，宜采用热浸锌等耐久性较高的防腐处理。对钢制臂式支架，轻腐蚀环境或非重要性回路的电缆桥架，可用涂漆处理。12（2）在 B5.6.6 条中：支撑电缆的构架，采用钢质材料时，应采取热镀锌等防腐措施；在有较严重腐蚀的环境中，应采取相适应的防腐措施。13、室内敷设电缆：见 B5.6.8B5.6.11 条。
