劉 亞 濤

(太原市熱力公司，山西 太原　030002)

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談電纜選型及敷設方式

劉 亞 濤

(太原市熱力公司，山西 太原030002)

摘要：從導體材料、芯數(shù)、絕緣水平、絕緣材料、護層等方面，介紹了電纜的類型及選擇原則，并闡述了電纜截面與電纜敷設方式的選擇方法，有利于保證電纜運行的安全可靠性。

關鍵詞：電纜，電纜截面，敷設方式，電流

0引言

隨著我國近年來城鎮(zhèn)化建設的快速發(fā)展，各種高樓大廈和工業(yè)建筑在祖國大地上拔地而起，各種型號和種類的電力電纜越來越多的出現(xiàn)在我們生產(chǎn)與生活中的各領域。與此同時，因電纜絕緣老化、受潮、擊穿；電纜回路過負荷、過電壓或者電纜受到機械損傷所引起的事故也頻頻發(fā)生，所以正確選擇電纜的型號及敷設方式已成為電氣設計中的重要內(nèi)容。

1電纜類型的選擇

1.1電纜導體材料的選擇

用作電纜的導體材料，通常有銅和鋁兩種。銅材在導電率、載流量、機械性能、延展性及加工和安裝上與鋁材相比都具有優(yōu)勢。鋁材尤其在連接性能上有著天然的劣勢，在做電纜接頭的時候，很容易快速產(chǎn)生氧化鋁，導致在連接過程中產(chǎn)生虛接，從而引起接觸電阻加大及電纜接頭部位發(fā)熱等問題。在配電設計的電纜選型中，除了對銅有腐蝕而對鋁腐蝕相對較輕的環(huán)境；氨壓縮機房；架空輸電線路和較大截面的中頻線路四種情況外，絕大多數(shù)情況下都會選擇銅材作為電纜的導體材料。

1.2電纜芯數(shù)的選擇

電纜芯數(shù)是由配電系統(tǒng)的系統(tǒng)制式?jīng)Q定的。35 kV交流系統(tǒng)一般為三相系統(tǒng)，采用3×1單芯電纜；6 kV～10 kV交流系統(tǒng)也為三相系統(tǒng)，采用3芯多芯電纜；1 kV以下交流系統(tǒng)可分為三相四線制、三相三線制和單相兩線制三種，分別采用4芯或5芯多芯電纜、3芯或4芯多芯電纜和3芯多芯電纜。

1.3電纜絕緣水平的選擇

3 kV～35 kV系統(tǒng)一般采用中性點不接地或者經(jīng)高阻抗接地系統(tǒng)，其單相接地故障會持續(xù)較長時間，在系統(tǒng)運行中時常發(fā)生絕緣擊穿故障，所以必須選用比相電壓U0高一檔的電壓等級，即第Ⅱ類U0。比如在10 kV系統(tǒng)中，應該選擇電纜的額定電壓為8.7 kV/10 kV，而不能選擇6 kV/10 kV。220 V/380 V系統(tǒng)，在《低壓配電設計規(guī)范》中明確規(guī)定對于單相接地故障的切斷時間不應大于5 s，所以可以選擇第Ⅰ類U0。

1.4絕緣材料的選擇

最常見的絕緣材料是聚氯乙烯和交聯(lián)聚乙烯兩種。由于交聯(lián)聚乙烯比聚氯乙烯有著更高的長期允許工作溫度、短路熱穩(wěn)定允許溫度、同等截面積下更高的載流量，而且交聯(lián)聚乙烯不含鹵素更符合環(huán)?；厔荩栽趦煞N材料價格逐漸縮小的情況下，應優(yōu)先選擇交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜。需特別指出在以下四種情況下，不宜選擇聚氯乙烯絕緣電纜：

1)60 ℃以上的高溫場所；

2)6 kV及以上配電系統(tǒng)；

3)-15 ℃以下低溫環(huán)境；

4)對防火有低毒性要求的場所。

1.5電纜護層類型選擇

電纜外護層的選擇與電纜的敷設方式及環(huán)境條件有直接的關系。各種電纜外護層及鎧裝的適用敷設場合，可在《工業(yè)與民用配電手冊》第三版，表9-6中查找。

2電纜截面的選擇

電纜截面的選擇需要考慮允許長期工作溫度、經(jīng)濟電流密度、短路熱穩(wěn)定和電壓損失等方面。下面舉例說明電纜截面的選擇步驟和方法。

例：有一臺6 kV電動機采用銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜供電，電纜埋地敷設，環(huán)境溫度30 ℃，纜芯最高溫度90 ℃，電機最大負荷利用小時Tmax=3 000 h，當?shù)仉妰r為0.5元/kWh,YJV最小截面35 mm2。電纜的熱穩(wěn)定系數(shù)c=137,短路電流Ik=12 kA,0.2 s切斷短路。配電線路長度為200 m，允許電壓降為5%，電動機額定功率315 kW，cosφ=0.86,電動機效率η=93.4%。

1)按持續(xù)允許電流選擇電纜截面。

線路的工作電流等于電動機的額定電流:

《低壓配電設計規(guī)范》第3.2.2條中規(guī)定，按導體載流量不應小于計算電流。通過查找《工業(yè)與民用配電手冊》第三版表9-32，可得YJV-3×35 mm2電纜在環(huán)境溫度為30 ℃時的載流量120 A，符合規(guī)范要求。例題中只是單根電纜埋地敷設，如果是多根電纜在同一敷設方式下多回路敷設時，需要根據(jù)《工業(yè)與民用配電手冊》第三版表9-21～表9-26中的修正系數(shù)進行修正。

2)按經(jīng)濟電流密度選擇電纜截面。

由題目中給出的條件，從《工業(yè)與民用配電手冊》第三版圖9-32中，可查的經(jīng)濟電流密度J=1.5 A/mm2，題中給出YJV最小截面35 mm2，所以電纜截面取35 mm2。

按照經(jīng)濟電流密度選擇電纜截面介于電纜標稱截面檔次之間，選擇較近一檔截面，且宜偏小選取，這與我們平時選擇電纜的習慣有所不同，設計選型時需要注意。

3)按短路熱穩(wěn)定選擇電纜截面。

4)按電壓損失選擇電纜截面。

從《工業(yè)與民用配電手冊》第三版圖9-32中，可查的截面面積為50 mm2的6 kV交聯(lián)聚乙烯電力電纜的電壓損失為1.379%/(MW·km)，通過公式可算出，Δu=ΔupPl=1.379%×0.315×0.3=0.13%，滿足題中電壓降為5%的要求。

通過上面對四個不同選擇條件的計算后，得出電纜的截面面積為50 mm2。

5)按三次諧波電流大小選擇截面。

近30年來，電力電子裝置的應用日益廣泛，例如變頻調(diào)速裝置、晶閘管整流設備、氣體放電類電光源，包括家里的家用電器，使得電力電子裝置成為最大的諧波源。在三相不平衡系統(tǒng)中影響最顯著的是三次諧波。中性線三次諧波電流值等于相線諧波電流的3倍，也就是當三次諧波電流超過33.3%時，其引起的中性線電流就會超過相電流，需按照《低壓配電設計規(guī)范》第3.2.9條的規(guī)定，在三相四線制線路中應該中性線電流選擇截面。還是通過例題，看看三次諧波超過33.3%時，對電纜截面選擇的影響。

例：220 V/380 V三相平衡系統(tǒng)中，負載電流為50 A，采用聚氯乙烯絕緣電纜，環(huán)境溫度為35 ℃，沿墻明敷，求無諧波和三次諧波分別為30%，40%，60%，86%時的電纜截面。

根據(jù)《低壓配電設計規(guī)范》表3.2.9和《工業(yè)與民用配電手冊》第三版表9-36分別計算：

1)無諧波，電纜截面為10 mm2。

通過計算可以看到，當三次諧波分量越來越大，對截面的選擇有著很大的影響。在國家標準GB 17625.1—2003中，對于不大于25 W的氣體放電燈規(guī)定的三次諧波限制可達86%，通過上面的計算，可知電纜截面是無諧波時的5倍，這就是為什么在《建筑照明設計標準》中要求在選用不大于25 W的氣體放電燈時其鎮(zhèn)流器宜選用諧波含量低的產(chǎn)品。

3電纜敷設方式的選擇

電纜敷設方式的選擇應視敷設環(huán)境特點、工程施工條件和電纜敷設數(shù)量等因素，并遵循統(tǒng)一規(guī)劃、安全運行和經(jīng)濟合理的原則。電纜的敷設方式一般有地下直埋敷設、電纜溝敷設和保護管敷設等，在設計施工中時常出現(xiàn)多種電纜敷設方式同時存在的現(xiàn)象。

3.1地下直埋敷設

電纜直埋敷設施工土方量少、周期短，投資少，電纜散熱良好，因此在電纜根數(shù)小于8根時可以優(yōu)先考慮。直埋敷設的電纜不易更換電纜和尋找故障點，且易受到機械外力破壞,宜使用在不經(jīng)常性開挖、含有對電纜有腐蝕物質或地中電流的場所。施工中要求，電纜埋設深度為不應小于0.8 m，電纜上面、下面均覆蓋100 mm軟土或細沙層,并用保護蓋板保護，保護板要超過電纜兩側各50 mm。直埋敷設的電纜，禁止與地下其他管道平行敷設。電纜穿過建筑物基礎、散水和墻體處需穿管保護，且不應小于電纜外徑的1.5倍，并且管口應做好堵塞措施。

3.2電纜溝敷設

電纜敷設是按照設計要求開挖并砌筑，上面蓋以蓋板的地下溝道的一種敷設方式。一般分為無支架溝(電纜根數(shù)小于5根)、單側支架溝和雙側支架溝三種。屋內(nèi)電纜溝的蓋板應與室內(nèi)地坪相平，屋外電纜溝的溝口宜高出地面50 mm。電纜溝敷設施工方便,不易受到機械損傷，而且更換和維修電纜相對比較簡單；缺點是需要較大的地下空間;溝內(nèi)需采取防水設施，防止溝內(nèi)積水，且不易清除;溝內(nèi)電纜支架上并排敷設的電流較多，導致其散熱條件差,影響載流量;土建工程造價高。

3.3電纜保護管敷設

常用在地下管網(wǎng)比較密集的小區(qū)或工廠、道路挖掘困難的通道、地下電纜與公路或鐵路交叉和建筑物內(nèi)部的一種敷設方式。一般分為單根和排管兩種。保護管敷設要求保護管的內(nèi)徑不允許小于電纜外徑的1.5倍，且排管的管孔內(nèi)徑不能小于75 mm。在單根保護使用時，其彎頭不宜超過3個，直角彎不宜超過2個。保護管敷設便于電纜運行和維護，并且可預留電纜通道和通信管道，室外敷設時排管敷設相對于電纜溝敷設可適當減少征地；缺點是相對于直埋敷設，排管敷設用地范圍較大，成本較高；相對于電纜溝敷設，排管敷設時，電纜必須按照規(guī)定管孔敷設，電纜保護管內(nèi)電纜運行時產(chǎn)生的熱量不能及時散發(fā)，會影響電纜的載流量。

4結語

電纜的選擇由眾多因素所決定，如敷設環(huán)境、當?shù)仉妰r高低、設備的運行時間等。因此設計人員在選擇電纜的截面和敷設方式時，不僅要通過詳細的計算正確的選擇電纜的型號和截面，還要考慮施工和維修維護的方便，最重要的是要保證電纜運行的安全可靠。

參考文獻：

[1]工業(yè)與民用配電設計手冊.北京：中國電力出版社，2005.

[2]GB 50217—2007，電力工程電纜設計規(guī)范.

[3]GB 50054—2011，低壓配電設計規(guī)范.

Discussion on the cable type selection and laying method

Liu Yatao

(TaiyuanHeatingPowerCompany,Taiyuan030002,China)

Key words:cable, cable section, laying method, current

Abstract:From the conductor material, core number, insulation level, insulation material, sheath and other aspects, this paper introduced the cable types selection and selection principles, and elaborated the selection method of cable section and cable laying methods, to ensure the safety and reliability of cable operation.

文章編號：1009-6825(2016)14-0115-02

收稿日期：2016-03-01

作者簡介：劉亞濤(1982- )，男，工程師

中圖分類號：TM247

文獻標識碼：A