張鵬迪，劉森，張艷梅，徐自強

1 前言

近年來，隨著公司在北美及中南美洲項目的逐步開展，基于美國電氣標準和規(guī)范（以下簡稱“美標”）的項目投標和執(zhí)行也逐漸增多。美國標準中，電壓等級、頻率、接地形式、線規(guī)等與IEC標準和中國標準都不盡相同，造成產(chǎn)品的規(guī)格、參數(shù)、產(chǎn)品標準等也有很大差異。因此，項目電氣設計在執(zhí)行美國標準前，需要對美國設計標準、設備標準和安全標準等進行詳盡的了解。

應用最為廣泛的美國電氣標準是由美國國家防火協(xié)會（NFPA）所制訂的NEC-NFPA70《美國電氣安裝規(guī)范》；另外，美國電氣設備標準大多要求設備帶UL認證。基于此，本文將介紹符合美國標準的常用電纜選型設計思路，以供廣大設計者在執(zhí)行美國標準項目中參考。

2 AWG線規(guī)

IEC標準、中國標準以及其他一些國家的電氣標準采用公制的mm2來表示導體的截面大小，而美標中導線規(guī)格采用AWG（美國線規(guī)號）和MCM（千圓密爾）兩種表示方式，“中小截面導線（≤107.2mm2）用 AWG，大截面導線（≥126.7mm2）用MCM”。

美國AWG線規(guī)是一種反向線規(guī)，即AWG值越大，導體的截面積越小。導線截面積從小到大，線規(guī)號依次為28、27、26、······、3、2、1（常用規(guī)格為18號以下的偶數(shù)號），再大就是0、00、000、0000（表示為1/0、2/0、3/0、4/0）。AWG是一個關于導體直徑（與絕緣層厚度無關）的函數(shù)，假設導體直徑為A（單位為英寸），則AWG=-19.931 568 57×lg（A）-9.737 24，計算結(jié)果取整即為對應的AWG號數(shù)。

美標中還習慣用mil（密爾）為單位（1mil=0.001in=0.025 4mm）表示導線線芯的直徑d，導線截面積用d2表示，其單位為CM（圓密爾）或MCM（千圓密爾），1CM=0.000 506 7mm2、1MCM=0.506 7mm2。MCM表示的常見導線規(guī)格從小到大依次為250、300、350、······、1 500、1 750、2 000 MCM。表1列出了一些常用的線材線規(guī)對照值供參考。

3 電纜材料及截面積選擇

美標中電線電纜用的導體有銅、銅合金、銅包鋼、鍍層銅（鍍錫、鍍鎳、鍍銀等）、鋁、鋁合金和鋁包鋼等多種。多數(shù)項目設計中采用銅芯電纜，但如果業(yè)主要求降低電纜成本，也可采用鋁芯或銅包鋁芯電纜。美標電線電纜用導體結(jié)構(gòu)按產(chǎn)品用途細分為AA類、A類、B類、······、V類多種，在UL1581-1997等專業(yè)標準中，對導體有相應的規(guī)定，具體可查閱相關標準。

美標中電纜截面積等于AWG線號對應截面積與芯數(shù)之積。電纜截面選擇需考慮的因素很多，如電壓等級、導體及絕緣材質(zhì)、環(huán)境溫度變化、電纜敷設及排列方式等都對電纜的允許載流量有影響。目前設計中，電纜截面主要還是按照長期允許載流量進行選擇，再根據(jù)網(wǎng)絡允許電壓降來進行校驗。如果壓降過大，則要增大電纜截面以減小電壓降。表2所示為在環(huán)境溫度為40℃時，單芯裸銅導體在不同電壓等級、導體溫度90℃和105℃時的載流量大小，更多導體載流量速查表詳見“NEC-NFPA70-ARTICLE310”。

如為多芯電纜，電纜載流量使用校正比例如表3所示。

表1 常用線材線規(guī)對照表[1]

表2 不同電壓及導體溫度條件下單芯銅導線載流量參照表[2]（環(huán)境溫度40℃）

表3 多芯電纜載流量校正系數(shù)參照表[2]

4 UL電線電纜標志及選型

UL是美國保險商試驗室（Underwriter Laborato?ries Inc.）的簡寫，是美國最權(quán)威、也是世界上從事安全試驗和鑒定的較大的民間機構(gòu)，主要關注工業(yè)民用領域的消防安全。一般來說，ANSI市場只接受UL對于電纜及設備的認證，不接受其他第三方實驗室的認證。

美標電線電纜分為很多型號，每個型號所對應的UL線規(guī)不盡相同，且每種型號又可細分為許多子型號。一般情況下，UL電線電纜型號用英文名稱的每個單詞第一個字母組合而成，由導體材料、電纜結(jié)構(gòu)、絕緣或護套材料、耐溫等級、燃燒特性、耐潮、耐油、耐光等各種特性英文單詞首字母組合而成。因此，UL電線電纜的型號比較復雜，電纜選型要根據(jù)具體的應用特性、場合等查閱相應的UL標準手冊，通常美標電線電纜對應UL1582標準。另外，UL還有一個技術(shù)規(guī)范“Subject-758”，這個規(guī)范中電線電纜沒有型號，只用一個阿拉伯數(shù)字代碼表示不同用途。

美標中根據(jù)電纜用途、絕緣類型、電纜結(jié)構(gòu)特征以及溫度等級等建立了一個詳細的編碼系統(tǒng)，對于常用的電纜類型，如交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜、鎧裝電力電纜、變頻電力電纜、控制電纜、計算機屏蔽電纜、補償導線、阻燃電纜等都有涵蓋，并且劃分更為詳細。美標電纜選型設計時，首先要明確電纜用途，確定是用做電源線、電子線還是信號線；其次確定電纜使用條件及其配套設備，確定是直埋還是架空、是否變頻、是否需要信號屏蔽等；最后，考慮該電纜的應用特性，如耐火、耐油、耐溫等級等。具體電纜選型時，還需要根據(jù)實際項目情況選擇相應的UL產(chǎn)品標準和試驗方法標準。

5 結(jié)語

美標電氣規(guī)范標準與IEC標準及中國標準差異較大，美標重視產(chǎn)品的材料及質(zhì)量檢驗，在電氣安全和人員防護等方面尤為重視。另外，美國幾大專業(yè)協(xié)會制定的標準各有差異，不同的州對產(chǎn)品的要求也有所不同。具體到美標電纜選型應用，筆者認為可以在總結(jié)以往設計經(jīng)驗和相關規(guī)范的基礎上，與美標電纜規(guī)范進行橫向比較，對一些常規(guī)參數(shù)進行比較替換，就能將美國標準很好地應用于實際工作中?！?/p>