经济电流密度课件.ppt（35页）

1、第七章 电线电缆的选择与敷设第一节第一节 概述概述主要内容主要内容 一、电线电缆的分类与结构一、电线电缆的分类与结构 二、电线电缆的绝缘材料及护套二、电线电缆的绝缘材料及护套第七章 电线电缆的选择与敷设一、电线电缆的分类与结构一、电线电缆的分类与结构供配电系统中，传输电能用的电线电缆有供配电系统中，传输电能用的电线电缆有裸导体裸导体、电力电力电缆电缆、绝缘导线绝缘导线、封闭母线封闭母线（母线槽）等。（母线槽）等。（一）裸导体没有绝缘层的导体，其中包括铜、铝、钢等各种金属圆单线、没有绝缘层的导体，其中包括铜、铝、钢等各种金属圆单线、各种结构的架空输电线用的绞线、软接线、型线材等。各种结构的架空输

2、电线用的绞线、软接线、型线材等。裸绞线（铜绞线裸绞线（铜绞线TJ、铝绞线、铝绞线LJ、钢芯铝绞线、钢芯铝绞线LGJ等）主等）主要用于架空线路。要用于架空线路。多股绞线的截面第七章 电线电缆的选择与敷设架空线路组成：导线、电杆、绝缘子和线路金具等元件；架空线路组成：导线、电杆、绝缘子和线路金具等元件；有些架空线路上还装设避雷线（架空地线有些架空线路上还装设避雷线（架空地线-镀锌钢绞线）；镀锌钢绞线）；裸型线材属于硬导体，其截面形状有管型、矩形及其他异形。裸型线材属于硬导体，其截面形状有管型、矩形及其他异形。配电装置中的汇流母线就是采用的硬导体。配电装置中的汇流母线就是采用的硬导体。接地系统与等电

3、位联结导体也多采用裸导体。接地系统与等电位联结导体也多采用裸导体。黄黄(A相相)、绿、绿(B相相)、红、红(C相相)、淡蓝、淡蓝(N线线)、黄绿双色、黄绿双色(PE线线)第七章 电线电缆的选择与敷设（二）、电力电缆（二）、电力电缆1、电缆的结构：缆芯、绝缘层、电缆的结构：缆芯、绝缘层、护套、铠甲、外保护层。护套、铠甲、外保护层。2、电缆的敷设方式有：直接埋、电缆的敷设方式有：直接埋地、电缆沟、电缆桥架和电缆地、电缆沟、电缆桥架和电缆隧道、建筑竖井内敷设等。隧道、建筑竖井内敷设等。5-外套外套(外护层外护层)1-缆芯缆芯(铜芯或铝芯铜芯或铝芯)2-相绝缘层相绝缘层3-护套护套(内护层内护层)4-

4、钢铠钢铠3-带绝缘层带绝缘层电缆直接埋地电缆直接埋地电缆在电缆沟内敷设电缆在电缆沟内敷设第七章 电线电缆的选择与敷设电缆排管电缆排管电缆隧道电缆隧道电缆桥架电缆桥架第七章 电线电缆的选择与敷设应用场合：适用于现代高层建筑应用场合：适用于现代高层建筑和工厂的一种新型垂直主电缆。和工厂的一种新型垂直主电缆。优点：经济优点：经济(工程造价约为母线工程造价约为母线槽的槽的5070)、缩短施工周期、缩短施工周期、高质量等。高质量等。缺点：分支电缆载流量只能做到缺点：分支电缆载流量只能做到1000A左右，引出的容量一旦确定左右，引出的容量一旦确定后就难以更改，灵活性不如母线后就难以更改，灵活性不如母线槽。

5、此外，各支点的尺寸一定要槽。此外，各支点的尺寸一定要比较准确。比较准确。YDF-ZR-YJV-395+250/325+216预制分支电缆预制分支电缆第七章 电线电缆的选择与敷设线槽布线和穿管布线的导线，线槽布线和穿管布线的导线，在中间不许直接接头，接头必须在中间不许直接接头，接头必须经过专门的接线盒。经过专门的接线盒。穿金属管时应将同一回路的所有穿金属管时应将同一回路的所有相线和中性线穿于同一管内。相线和中性线穿于同一管内。（三）、绝缘导线按绝缘材料分为橡皮绝缘和塑料绝缘；按绝缘材料分为橡皮绝缘和塑料绝缘；绝缘导线的敷设方式有绝缘导线的敷设方式有明敷明敷和和暗敷暗敷两种。明敷是导线直接两种。明

6、敷是导线直接在管子、线槽等的保护体内，敷设于墙壁、顶棚的表面及支在管子、线槽等的保护体内，敷设于墙壁、顶棚的表面及支架等处；暗敷是导线在管子、线槽等的保护体内，敷设于墙架等处；暗敷是导线在管子、线槽等的保护体内，敷设于墙壁、顶棚、楼板的内部。壁、顶棚、楼板的内部。第七章 电线电缆的选择与敷设由金属板（钢板或铝板）作为保护外壳、导电排、绝缘材料由金属板（钢板或铝板）作为保护外壳、导电排、绝缘材料及有关附件组成的母线系统。广泛用于发电机出线、变压器及有关附件组成的母线系统。广泛用于发电机出线、变压器出线、高压开关柜母线联络、建筑物的垂直干线系统中。出线、高压开关柜母线联络、建筑物的垂直干线系统中。

7、（四）、封闭母线（母线槽）馈电式母线槽馈电式母线槽第七章 电线电缆的选择与敷设母线槽按绝缘方式分：母线槽按功能分：密集绝缘母线槽密集绝缘母线槽 空气绝缘母线槽空气绝缘母线槽 空气附加绝缘母线槽空气附加绝缘母线槽 馈电式母线槽馈电式母线槽 插接式母线槽插接式母线槽 滑接式母线槽滑接式母线槽插接型封闭母线槽插接型封闭母线槽第七章 电线电缆的选择与敷设二、电线电缆的绝缘材料及护套（一）普通电线电缆普通电线电缆所用的绝缘材料一般有聚氯乙烯（普通电线电缆所用的绝缘材料一般有聚氯乙烯（VV）、交联）、交联聚乙烯（聚乙烯（YJV）、橡胶等。）、橡胶等。（二）阻燃电线电缆电线电缆的阻燃性电线电缆的阻燃性在规定

8、试验条件下，试样被燃烧，在在规定试验条件下，试样被燃烧，在撤去火源后，火焰的蔓延仅在限定范围内，且残焰和残灼能撤去火源后，火焰的蔓延仅在限定范围内，且残焰和残灼能在限定时间内能自行熄灭的特性。在限定时间内能自行熄灭的特性。阻燃电缆燃烧时烟气特性可分为一般阻燃型、低烟低卤阻燃阻燃电缆燃烧时烟气特性可分为一般阻燃型、低烟低卤阻燃型、无卤阻燃型三类。型、无卤阻燃型三类。（三）耐火电线电缆电线电缆的耐火性电线电缆的耐火性在规定试验条件下，试样在火焰中被在规定试验条件下，试样在火焰中被燃烧一定时间内能保持正常运行的性能。燃烧一定时间内能保持正常运行的性能。按绝缘材质可分为有机型和无机型两种。按绝缘材质可

9、分为有机型和无机型两种。第七章 电线电缆的选择与敷设（四）、（四）、民用建筑中电缆选择民用建筑中电缆选择：在室内正常条件下敷设，可选用聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护在室内正常条件下敷设，可选用聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套（套（VV型）的电缆型）的电缆；工作环境平均温度大于工作环境平均温度大于35或较大负荷的线路，可选用交或较大负荷的线路，可选用交联聚乙烯绝缘电缆联聚乙烯绝缘电缆（YJV型）型）；对消防要求高的建筑，如一类防火建筑、重要的公共场所对消防要求高的建筑，如一类防火建筑、重要的公共场所以及人员集中的地下层的非消防线路宜采用阻燃低烟无卤电以及人员集中的地下层的非消防线路宜采用阻燃低烟无卤电缆（缆（Z

10、R-YJV型）型）。矿物绝缘电缆消防用电设备、电梯用电、消防用电设备、电梯用电、应急照明或特殊用电等线路可应急照明或特殊用电等线路可选用耐火类电缆选用耐火类电缆（NH-YJV型）型）。第七章 电线电缆的选择与敷设1、LGJ-95 钢芯铝绞线，截面积为钢芯铝绞线，截面积为95 mm2。2、VLV-0.6/1kV(3120)铝芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆，额定电压铝芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆，额定电压0.6/1kV，3根截面为根截面为120mm2的相线。的相线。(P191)YDF-ZR-YJV-395+250/325+2163、BLV-450/750(335+125)-SC50-WC

11、 铝芯聚氯乙烯绝缘线，额定电压铝芯聚氯乙烯绝缘线，额定电压450/750V，3根截面为根截面为35mm2的相线和的相线和1根根25mm2的中性线，穿焊接钢管，管径的中性线，穿焊接钢管，管径50mm，暗敷在墙内，暗敷在墙内。4、LMY-3(100 10)+1(60 6)矩形硬铝母线，矩形硬铝母线，3根相线，宽根相线，宽100mm，高，高10mm，1根中性线宽根中性线宽60mm，高高6mm。理解导线标注的含义：理解导线标注的含义：第七章 电线电缆的选择与敷设第二节第二节 线路电压损失计算线路电压损失计算主要内容主要内容 一、一个集中负荷线路的电压损失一、一个集中负荷线路的电压损失 二、带多个集中负

12、荷线路的电压损失二、带多个集中负荷线路的电压损失第七章 电线电缆的选择与敷设线路的线路的电压降电压降：线路首端电压与末端电压的相量差。：线路首端电压与末端电压的相量差。线路的线路的电压损失电压损失：线路首端电压与末端电压的代数差。：线路首端电压与末端电压的代数差。一、一个集中负荷线路的电压损失dcadacabL、R、XP+jQAUBUS I cosaoBUAUURIXIjbcdgIesincosIXIR第七章 电线电缆的选择与敷设接有接有一个集中负荷一个集中负荷的三相线路的电压损耗的百分数：的三相线路的电压损耗的百分数：)(101%100%100%22QXPRUUQXPRUUUNNN)(101

13、%100)(%100%1221niiiiiNNniiiiiNXQRPUUXQRPUUU三相线路的电压损失三相线路的电压损失：sincos3IXIRUNNsincos3UUIXIRsin3cos3UIQUIPNUQXPR 结论公式结论公式二、带多个集中负荷线路的电压损失第七章 电线电缆的选择与敷设三、接有三、接有均匀分布负荷均匀分布负荷的三相线路的电压损失的三相线路的电压损失负荷大小相等，在一段范围内等距分布负荷大小相等，在一段范围内等距分布 带有均匀分布负荷的三相线路，在计算其电压损失时，可将其分布负荷集中于分布线段的中点，按集中负荷来计算。P+jQIADBCR,X,lADIP+jQJGJ16

14、-2008民用建筑设计规范民用建筑设计规范第第3.4.5条条 正常运行情况下，用电设备正常运行情况下，用电设备端子处电压偏差允许值端子处电压偏差允许值(以额定电压的百分数表示以额定电压的百分数表示)宜符合下列要求宜符合下列要求：1.一般电动机为一般电动机为5%。2.电梯电动机为电梯电动机为7%。3.照明：室内场所为照明：室内场所为5%；应急照明、景观照明、道路照明和警卫照明为；应急照明、景观照明、道路照明和警卫照明为+5%、-10%。4.其它用电设备，当无特殊规定时为其它用电设备，当无特殊规定时为5%。第七章 电线电缆的选择与敷设主要内容主要内容 一、导体截面选择的条件一、导体截面选择的条件

15、二、按发热条件选择电线电缆的导体截面二、按发热条件选择电线电缆的导体截面 三、按短路热稳定条件选择电线电缆的导体截面三、按短路热稳定条件选择电线电缆的导体截面 五、按经济电流条件选择电线电缆的导体截面五、按经济电流条件选择电线电缆的导体截面 六、低压配电系统中性线、保护线截面的选择六、低压配电系统中性线、保护线截面的选择第三节第三节 电线电缆导体截面选择电线电缆导体截面选择第七章 电线电缆的选择与敷设一、导体截面选择条件1.发热条件（允许温升条件）2.电压损失条件3.短路热稳定条件4.经济电流条件LalIIcal 或 al%UU 对绝缘电线、电缆和母线，kalminSS 所谓经济电流是按电缆的

16、初始投资与使用寿命期间的运行费用综合经济的原则确定的工作电流（范围）。5.机械强度条件 低压电线电缆导体截面还应满足过负荷保护配合的要求；TN系统中导体截面大小还应保证间接接触防护电器能可靠断开电路（见第八章）。如附表31（架空线）、32（绝缘导线）所列。电力电缆的最小截面，铜导体不宜小于2.5mm2，铝导体不宜小于4mm2。第七章 电线电缆的选择与敷设二、按发热条件选择电线电缆导体截面calII附表附表3639：绝缘导线的载流量。：绝缘导线的载流量。P325327附表附表4042：高低压电缆的载流量：高低压电缆的载流量 P327329 若敷设地点的环境温度与表中的温度不同，或有多根电缆并列敷

17、若敷设地点的环境温度与表中的温度不同，或有多根电缆并列敷设时，要考虑修正系数设时，要考虑修正系数P331334附表附表4553附表附表43：TMY型铜母线的载流量；型铜母线的载流量；P330附表附表44：LJ、LGJ型裸铝绞线的载流量；型裸铝绞线的载流量；P330导线在通过计算电流时产生的发热温度，导线在通过计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。不应超过其正常运行时的最高允许温度。导线的载流量导线的载流量：在规定的环境温度条件下，导线能够连续承：在规定的环境温度条件下，导线能够连续承受而不致使其稳定温度超过允许值的最大电流。受而不致使其稳定温度超过允许值的最大电流。第七

18、章 电线电缆的选择与敷设三、按短路热稳定条件选择电线电缆导体截面 1.高压绝缘导线和电缆的短路热稳定条件 K导体的热稳定系数，查附表导体的热稳定系数，查附表33 P324 32 33min10)(10KttIKQSSDkkt2.低压绝缘电线和电缆的短路热稳定条件1）当短路持续时间当短路持续时间0.1st0.1s时，满足短路热稳定的条件：时，满足短路热稳定的条件：kIStK短路电流交流分量有效短路电流交流分量有效值（值（A）短路电流持续时间（短路电流持续时间（s）。根据低）。根据低压保护电器的动作特性确定压保护电器的动作特性确定 2 2）当短路持续时间小于）当短路持续时间小于0.1s0.1s时，

19、满足短路热稳定的条件是：时，满足短路热稳定的条件是：K2S2I2t 该值从低压保护电器的该值从低压保护电器的技术数据中查找技术数据中查找 第七章 电线电缆的选择与敷设 某用户10/0.38kV变电所计算负荷为P=2400kW，Q=1100kvar，距离上级地区变电所3km，拟采用YJV22-8.7/10型3芯电缆直埋敷设供电。已知用户变电所10kV母线处三相短路电流为13.5kA，高压进线过电流保护动作时间为0.8s，断路器全开断时间0.1s。线路全长允许电压损失为5。试选择该用户高压进线电缆截面。解：（1）按短路热稳定条件选择电缆截面 查P324附表33得：K=137 22k3k332min

20、2(0.05)(13.5kA)(0.90.05)s101096mm137As/mmItSK初选高压电缆截面为120mm2。（2）按发热条件进行校验2222cn(2400kW)(1100kvar)=152.4A33 10kVPQIU例题例题7-17-12mm/As查P329附表42和49（假设有2根电缆并列敷设）Ial=2450.9=220.5AIc，满足发热条件。满足电压损失要求，因此选择高压电缆截面为120mm2。（3）按电压损失条件进行校验，查P312附表13：r=0.181/km，x=0.095/km562.1)10(10)3095.011003181.02400()(101%22QXP

21、RUUN第七章 电线电缆的选择与敷设221212cn()()3PPQQIU自学P213例题7-2思考：思考：可以用可以用 I30=I1+I2吗？吗？作业：作业：P224 习题习题7-7：按短路热稳定条件选择，校验发热和电压损失；按短路热稳定条件选择，校验发热和电压损失；习题习题7-8：按发热条件选择，校验短路热稳定和电压损失按发热条件选择，校验短路热稳定和电压损失第七章 电线电缆的选择与敷设五、按经济电流条件选择电缆导体截面电缆线路总费用与导体截面的关系曲线 经济截面 经济电流密度，经济电流密度，A/mm2。可查设计手册或相关技术规定。可查设计手册或相关技术规定。电缆线路电能损耗费用电缆线路电

22、能损耗费用 电缆线路初始投资电缆线路初始投资电缆线路经济寿命电缆线路经济寿命期内的总费用期内的总费用 算出Sec后，应选最接近的标准截面（可取较小的标准截面）。经济截面选择范围经济截面选择范围 eccecjIS第七章 电线电缆的选择与敷设表表5-3 导线和电缆的经济电流密度（单位：导线和电缆的经济电流密度（单位：A/mm2）线路类别线路类别导线材质导线材质年最大负荷利用小时年最大负荷利用小时Tmax3000h以下以下3000-5000h5000h以上以上架空线路架空线路铜铜3.002.251.75铝铝1.651.150.90电缆线路电缆线路铜铜2.502.252.00铝铝1.921.731.5

23、4第七章 电线电缆的选择与敷设六、低压配电系统中性线、保护线截面的选择1.中性导体（N导体）截面的选择序号线路类型选择条件1单相两线制线路2三相四线制线路3存在高次谐波的三相线路 1）相导体截面不大于16mm 2(铜)，中性导体（N）应和相导体具有相同截面中性导体（N）应和相导体具有相同截面 2）相导体截面大于16mm 2(铜)，且满足以下全部条件，中性导体截面可以小于相导体截面，但不应小于相导体截面的50且不应小于16mm 2：a.在正常工作时，中性导体导体预期最大电流（如有谐波电流应包括在内）不大于减少了的中性导体导体截面的允许载流量 b.已按规定进行了过电流保护 1）当谐波电流小于33时

24、，可按相导体电流选择导体截面，但计算电流应除以表7-1中的校正系数（即导体载流量降低系数）；2）当3次谐波电流超过33时，它引起的中性导体电流超过基波的相电流。此时，应按中性导体电流选择截面，计算电流同样除以表7-1中的校正系数第七章 电线电缆的选择与敷设表7-1 4芯和5芯电缆存在高次谐波的校正系数相导体电流中三次谐波含量（%）校 正 系 数按相导体电流选择截面按中性导体电流选择截面01515333345451.000.860.861.00注：1.三次谐波含量（%）是指相导体中三次谐波电流（有效值）相对于相导体基波电流（有效值）的百分值。2.表中数据适用于中性导体与相导体等截面的4芯或5芯电

25、缆及穿管绝缘电线，以3芯电缆或3根电线穿管的载流量为基础，把整个回路的导体视为一综合发热体考虑。331100%IHRII三次谐波含量第七章 电线电缆的选择与敷设2.保护导体（PE导体）截面的选择 （1）保护导体截面要满足线路发生单相短路故障时的单相短路热稳定性和保护灵敏度的要求。表7-2 保护导体（PE导体）截面选择相导体截面S（mm2）S1616S35S35PE导体截面（mm2）S16S/2 （2）电缆芯线以外的保护导体或与相导体不在同一外护物之内的保护导体，其截面不应小于：有机械保护时，2.5mm 2（铜）；无机械保护时，4mm 2（铜）。（3）当两个或更多个回路共用一个保护导体时，对应于

26、回路中的最大相导体截面，按表7-2选择。3.保护接地中性导体（PEN导体）截面的选择同时满足上述N导体和PE导体的要求，取其大者。且 （1）采用多芯电缆的干线，其PEN导体截面不应小于4mm2。（2）配电干线采用单芯电缆作PEN导体和电气装置中固定敷设的PEN导体，截面不应小于10mm2（铜导体）。第七章 电线电缆的选择与敷设计算条件的应用计算条件的应用P2111、发热条件发热条件:对负荷电流较大的对负荷电流较大的低压动力线路低压动力线路，按发热条件，按发热条件选择截面；再校验电压损失、机械强度和短路热稳定度等选择截面；再校验电压损失、机械强度和短路热稳定度等;2、电压损失电压损失：对负荷电流

27、不大而距离较长的：对负荷电流不大而距离较长的低压照明线路低压照明线路，按，按电压损失选择，再校验发热条件、机械强度和短路热稳定度；电压损失选择，再校验发热条件、机械强度和短路热稳定度；3、短路热稳定度：对于给变压器供电的高压电源进线，因短路、短路热稳定度：对于给变压器供电的高压电源进线，因短路容量大，一般先按短路热稳定度选择，然后校验发热条件；容量大，一般先按短路热稳定度选择，然后校验发热条件；4、经济电流经济电流：35kV及以上高压线路及以上高压线路或或35kV以下但以下但距离长距离长、电、电流大流大的线路可按经济电流条件选择截面，以使线路的年运行费的线路可按经济电流条件选择截面，以使线路的

28、年运行费用最小。用最小。企业及建筑园区内的线路通常不按此原则选择。企业及建筑园区内的线路通常不按此原则选择。5、机械强度机械强度：此条件一般用于校验。：此条件一般用于校验。第七章 电线电缆的选择与敷设第四节第四节 硬母线选择硬母线选择主要内容主要内容 一、裸母线截面积的选择一、裸母线截面积的选择 二、封闭母线（母线槽）的选择二、封闭母线（母线槽）的选择 第七章 电线电缆的选择与敷设一、裸母线截面选择（一）按发热条件选择母线截面高压高压开关柜内主母线的载流量宜与进线断路器额定电流相当开关柜内主母线的载流量宜与进线断路器额定电流相当；变压器低压侧与低压开关柜主母线的载流量应考虑变压器的变压器低压侧

29、与低压开关柜主母线的载流量应考虑变压器的过载系数（一般取过载系数（一般取1.21.3），但也不宜大于变压器低压侧额），但也不宜大于变压器低压侧额定电流的定电流的1.5倍。倍。变压器低压侧与低压开关柜内的变压器低压侧与低压开关柜内的N母线、母线、PE母线的截面不应母线的截面不应小于相母线截面的一半。小于相母线截面的一半。calII（二）按短路动、热稳定校验截面第七章 电线电缆的选择与敷设 （1）成套的高低压开关柜内母线的短路动、热稳定校验maxp3ii（2）现场安装的高低压配电母线的短路动、热稳定校验t310QSK短路动稳定条件为短路热稳定条件为 短路动稳定条件为短路热稳定条件为 cal222c

30、cf p31.7310lK iDW母线的最大允许应力母线的最大允许应力(Pa)。al=140MPa(TMY型型)；al=70MPa(LMY型型)。短路电流作用于母线的计算应力短路电流作用于母线的计算应力母线的额定短时耐受电流和母线的额定短时耐受电流和时间时间母线的额定峰值耐受电流母线的额定峰值耐受电流（kAkA）安装地点的最大三相短路电安装地点的最大三相短路电流峰值（流峰值（kAkA）)(232DkktttItI 参数含义见教材参数含义见教材P220P220第七章 电线电缆的选择与敷设二、封闭母线（母线槽）选择1.额定电压选择2.额定电流选择3.封闭母线（母线槽）的动、热稳定性校验maxp3i

31、i2ttI tQ4.电压损失校验 对较长距离的封闭母线（母线槽）还应校验其电压损失是对较长距离的封闭母线（母线槽）还应校验其电压损失是否满足要求。否满足要求。al211n1%10nni ii iiiUrPlxQlUU rmUUrcII第七章 电线电缆的选择与敷设民用建筑内线缆的敷设方式民用建筑内线缆的敷设方式 墙内埋管墙内埋管 楼板沟槽楼板沟槽 电缆桥架电缆桥架槽型桥架的走线槽型桥架的走线槽式、槽式、托盘式托盘式和梯架式等和梯架式等第五节第五节 线路敷设线路敷设第七章 电线电缆的选择与敷设梯架式电缆桥架的走线梯架式电缆桥架的走线托盘式电缆桥架的走线托盘式电缆桥架的走线第七章 电线电缆的选择与敷设第七章第七章 小结小结1、熟悉各类电线电缆的分类、结构特点和导线标注；、熟悉各类电线电缆的分类、结构特点和导线标注；P204 架空线路、电缆、绝缘导线、封闭式母线架空线路、电缆、绝缘导线、封闭式母线 2、掌握、掌握电线电缆截面的选择计算（发热条件、短路热稳定电线电缆截面的选择计算（发热条件、短路热稳定度、电压损失等）。度、电压损失等）。P215