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電纜知識

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關于低壓配電設計中電線電纜的選擇-上海起帆電線電纜有限公司

發布時間:2019-12-02 0次瀏覽

  由于電線電纜過載或短路而引起的火災是建筑物發生火災的一個重要因素,所以在供配電設計中正確選擇電線電纜型號和規格是十分重要的,因為它是滿足供配電設計安全可靠的一個必要因素。

1 電線電纜類型的選擇

 (1)首先應根據場所和負荷性質選擇銅芯或鋁芯電線電纜。由于銅的導電率高,損耗較低,機械性能延展性好,便于加工和安裝及抗疲勞強度高,所以規范要求易燃易爆場所、重要的公共建筑和居住建筑、特別潮濕場所和對鋁有腐蝕的場所、人員聚集較多的場所、重要的資料室、計算機室和重要的庫房、移動設備或有劇烈振動的場所及其它有特殊規定的場所中的配電線路、控制和測量線路均應采用銅芯導體;而鋁材由于比重小重量輕,在架空輸電線路及較大截面的中頻線路中大部分采用鋁芯電線電纜,并且由于鋁材的造價低,在許多場所也得到廣泛運用。

 (2)根據敷設方式和環境條件選擇導體的絕緣類型。由于聚氯乙烯(PVC)電線電纜具有造價低,耐酸堿等優點適用于一般工程。但火災中PVC電線電纜燃燒時會產生濃烈的毒性煙氣,使人中毒窒息,且煙氣的沉淀物有導電和腐蝕性,因此對有低毒難燃性防火要求的場所可采用交聯聚乙烯、乙丙橡膠不含鹵素的電線電纜;對于消防供電及控制線路,應根據火災自動報警系統保護對象的級別相應采用礦物絕緣電纜或有機絕緣耐火類電線電纜,其分支線宜選用與干線或分支干線耐火等級降一級的電線電纜。對于一類高層建筑及重要的公共場所等要求高的建筑物,應采用阻燃低煙無鹵交聯聚乙烯絕緣電力電纜、電線或無煙無鹵電力電纜、電線。

 (3)正確選擇電線電纜的額定電壓。絕緣導體應符合工作電壓的要求,室內敷設塑料絕緣電線不應低于0.45/0.75kV,電力電纜不應低于0.6/1kV.而控制電纜額定電壓的選擇,應不低于該回路的工作電壓,一般宜選用0.45/0.75kV.當外部電氣干擾影響很小時,可選用較低的額定電壓。

2 電線電纜截面的選擇  

 《民用建筑電氣設計規范》JGJ16-2008(以下簡稱《民規》)第7.4.2條指出,低壓配電導體截面的選擇應符合下列要求:1)按敷設方式、環境條件確定的導體截面,其導體載流量不應小于預期負荷的最大計算電流和按保護條件所確定的電流;2)線路電壓損失不應超過允許值;3)導體應滿足動穩定與熱穩定的要求;4)導體最小截面應滿足機械強度的要求,配電線路每一相導體截面不應小于表1的規定。這是電線電纜截面選擇的基本原則,當電線電纜截面選擇不當時,將會影響供配電系統的可靠運行和電線電纜的使用壽命甚至危及安全。

在低壓配電設計時,我們通過對負荷的計算得出線路的計算電流,按照Iz≥In≥Ijs及1.45Iz≥I2(Iz—考慮了各校正系數后的導體允許持續載流量;In—保護開關整定額定電流或熔斷器熔體的額定電流;Ijs—線路的計算負荷電流;I2—保證保護電器在約定時間內可靠動作的電流)的原則,根據GB/T 16895.15—2002《建筑物電氣裝置 第5部分:電氣設備的選擇和安裝 第523節:布線系統載流量》(以下簡稱《布線系統載流量》)進行電線電纜規格的選擇?!恫季€系統載流量》這個標準是在正常工作情況下,以電流持續期間產生的熱效應為條件,為了導線和絕緣的合理壽命提供載流量。標準中各表的導體截面并未考慮電擊防護、熱效應保護、過電流保護、電壓降和導線相聯設備端子上溫度限制等一系列因素。在選擇電線電纜截面時,我們應考慮影響電線電纜載流量的各種因素。

2.1 影響電線電纜載流量的因素

(1)絕緣材料的最高運行溫度

電線電纜載流量與絕緣材料的最高運行溫度有關,導體的負荷電流在正常持續運行中產生的溫度不應超過表2中的溫度限值。

表2列出的是額定電壓不超過交流1kV或直流1.5kV無鎧裝電纜和絕緣導線的最高運行溫度。電線電纜的溫度與施加在電線電纜上的電壓無關,只與通過的電流有關。電流使導體產生熱效應,導體溫度升高,所以在選擇電線電纜時必須滿足導線或電纜的絕緣介質允許承受的最高溫度大于載流導體表面的最高溫度,才能使絕緣介質不燃燒,不加速老化。

 (2)環境溫度

 顯然環境溫度越高,電線電纜的允許載流量越小?!恫季€系統載流量》中的載流量值參考基準環境溫度為:空氣中的絕緣導體與電纜(與敷設方法無關)為30℃;埋地電纜(直埋地中或敷設在地下管道中的電纜)為20℃.如果電線電纜敷設的環境溫度不同時,則電線電纜的實際載流量應為:把《布線系統載流量》表52-C1至表52-C12中給出的載流量值乘以表52-D1(《民規》表7.4.3-1)和表52-D2(《民規》表7.4.3-2)中合適的溫度較正系數。

需要強調的是,原規范規定“配電線路沿不同環境條件敷設時,電線電纜的載流量應按最不利的條件確定,當該條件的線路不超過5m(穿過道路不超過10m),則應按整條線路一般環境條件確定載流量……”,按新的《民規》,此條改為“當沿敷設路徑各部分的散熱條件不同時,電纜的載流量應按最不利的部分選取”。有的設計者,一個配電線路全程有多種散熱條件不同的敷設方式,僅標出最長部分的敷設方式,而忽略了線路較短但散熱更不利的敷設方式,以至僅根據最長部分的敷設方式來選擇載流量而不是按最不利的部分選取,這是不能滿足規范要求的。

(3)土壤的熱阻系數

《布線系統載流量》表內的埋地電纜載流量值,對應的土壤熱阻系數是2.5K.m/W,當工程實際的土壤熱阻系數與載流量對應的熱阻系數不同時,用于埋地管道中電纜載流量應根據表52-D3(《民規》表7.4.3-3)中的系數進行校正。當不能明確土壤類型及地理位置時土壤熱阻系數可取2.5K.m/W.

(4)電線電纜的敷設方式

 1)電線電纜敷設方式非常多,以橋架為例,可敷設在無孔托盤內、有孔托盤內、托架上、梯架上,有蓋或無蓋。敷設方式不同,校正系數也不同。多回路或多根多芯電纜成束敷設的載流量降低系數,應符合《布線系統載流量》表52-E1(《民規》表7.4.4-1)的規定,表中的系數適用于尺寸和負荷相同的電線束或電纜束。電纜束的降低系數是基于束中所有導體長期穩態100%負荷率運行,由于裝置運行條件的變化,負荷率小于100%時,則電纜束的降低系數可高些?!恫季€系統載流量》所列電線電纜的可能敷設方式達50種之多,但可供直接查取載流量值的敷設方式不到十種,A1、A2、B1、B2、C、D、E、F、G敷設方式的載流量是已經過試驗或計算方法確定了的。這就需要我們針對現有的實際敷設方式,正確查取載流量值的參考敷設方式,詳見《布線系統載流量》表52-B1及表52-B2。如在吊裝的封閉金屬線槽或槽式橋架內敷設的電線或電纜,其參考的敷設方式為B1(絕緣導線敷設在木質墻上的導管內)或B2(多芯電纜敷設在木質墻上的導管內),再根據參考的敷設方式查出其載流量Ixu.對于多回路或多根多芯電纜成束敷設于封閉金屬線槽或槽式橋架內時,其最終載流量Iz等于Ixu乘以表52-E1中相應的降低系數。需要指出的是,有的設計人員認為無論什么敷設方式多回路或多根多芯電纜成束敷設的載流量,都是按電纜在空氣中敷設的載流量來乘以降低系數,顯然這是錯誤的。當不希望增大電線電纜截面時,也可以將置于橋架內的各相鄰電纜水平間距保持>2d(d為電纜外徑),而敷設于封閉金屬線槽內的多回路電線應每回路綁成一束,各相鄰‘電線束’水平間距保持>2d(d為‘電線束’外徑),這樣電纜電線的載流量就可以不需要考慮降低系數,但其橋架應相應放寬??傊?,在線槽、橋架內敷設電線電纜時,都應說明其排列方式,因它關系到校正系數的取值問題。工程中大量采用有蓋無孔托盤式橋架,這對電纜散熱是不利的。在不需要電磁屏蔽、不需要防小動物的場所,建議采用無蓋有孔托盤式橋架;當電纜垂直敷設時,可采用梯級式橋架。

2)其它常見的敷設方式有:多回路直埋電纜的校正系數應符合《布線系統載流量》表52-E2(《民規》表7.4.4-2);敷設在埋地管道內多回路電纜的降低系數應符合《布線系統載流量》表52-E3(A表為單路管道內的多芯電纜,B表為單路管道內的單芯電纜);敷設在自由空氣中多根多芯電纜束的降低系數應符合《布線系統載流量》表52-E4;敷設在自由空氣中單芯電纜多回路成束敷設的降低系數應符合《布線系統載流量》表52-E5。

3)當線路中存在高次諧波時,在選擇導線截面時應對載流量加以校正,校正系數應符合《民規》中表7.4.4-3.

2.2 《布線系統載流量》的修正

《布線系統載流量》載流量的修正問題應引起足夠重視。許多的火災事故表明引發火災的原因是電線、電纜的接地故障或短路所導致的,而造成接地故障或短路的原因又是電線電纜的絕緣損壞或老化。電線電纜的絕緣損壞或老化的原因很多,但很大的原因是由于電線電纜的長期過負荷運行。民用建筑電氣設備負荷不定因素較多,由于使用者大多為非專業人員,后期為了增加負荷,隨意放大回路保護開關規格,但電線電纜規格并沒有隨之放大更換,造成電線電纜的長期過負荷運行狀況。這其中我們在電氣設計中沒有對電線電纜合理排列及未根據載流量的較正系數對電線電纜載流量進行準確、合理地修正,這也是很大的原因。

中性線導體與保護線導體截面的選擇應符合《民規》第7.4.5條規定。當保護導體與相導體使用相同材料時,保護導體截面不應小于表9的規定。

由于線路存在著阻抗,負荷電流通過線路時則產生電壓損失,電線電纜截面的選擇應滿足線路電壓損失的允許值。用電設備的端電壓偏移有一定的允許范圍,《民規》第3.4.5條規定:①對于照明、室內場所宜為±5%;對于遠離變電所的小面積一般工作場所,難以滿足上述要求時,可為+5%、-10%;應急照明、景觀照明、道路照明和警衛照明宜為+5%、-10%;②一般用途電動機宜為±5%;③電梯電動機宜為±7%;④其它用電設備無特殊規定時宜為±5%.

 3 結束語

隨著經濟的發展和人們生活水平的提高,用電量的猛增往往超出設計者的預見,這就需要我們電氣設計者具有前瞻性。電線電纜的載流量與環境溫度、敷設方式、電線電纜絕緣材料的允許工作溫度等因數有關,所以電氣設計人員應做全面考慮,正確合理選用電線電纜的型號和規格。

 

參考文獻

  1 《民用建筑電氣設計規范》(JGJ16-2008[S]

  2 《建筑物電氣裝置 第5部分:電氣設備的選擇和安裝 第523節:布線系統載流量》(GB/T 16895.15——2002[S]


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