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標題: 交流供電電纜線徑選擇的十個誤區辨析 [打印本頁]
作者: 舟航    時間: 2009-6-9 19:19
標題: 交流供電電纜線徑選擇的十個誤區辨析
機房供配電系統設計有一定的規范，用戶新建機房供配電系統時，應通過設計單位選擇合適的交流線徑，嚴格按設計文件施工。對于現有機房新增一般性負載，往往由用戶自行設計并安裝。
$ L1 e8 q  n* K' V) m安全用電是動力設備安裝與維護人員的基本要求，所有安裝與維護人員都有必要了解交流電纜線徑選擇的方法和原則。維護人員在日常工作中不局限于發現設備潛在故障，也應關注線纜等配套設備存在的風險，實現精細化維護。在具體的安裝與維護工作中，不少工程師對電纜線徑的選擇存在著一些誤區，需要對這些誤區進行分析。選擇了錯誤的電纜線徑，輕則增加了建設或運行成本，重則可能帶來巨大的安全隱患。" i0 e2 d1 s3 d9 D& V" [( \- k8 r
本文列出的十個誤區都是工程與維護人員容易發生的，事實上導線線徑選擇還有更多的影響因素，具體選擇線徑時應根據環境溫度、允許溫升、敷設方式等查詢電工手冊或其它相關設計規范。
' Y5 S& }. \. S% t( i誤區一：經濟電流密度2~4A/mm2，選2偏安全，選4偏經濟" O1 a$ i# D1 N' ]0 H
按照經濟電流密度選擇交流線徑是通行的方法，銅質電纜經濟電流密度為2~4A/mm2。顯然，取經濟電流密度為2A/mm2時，線徑較粗，投資成本較高；取經濟電流密度為4A/mm2時，線徑較細較經濟。一些工程人員認為，按照經濟電流密度選擇電纜即可，選2A/mm2偏安全，選4A/mm2偏經濟，都是可行的選擇。
6 p, X. W& y% ]當電纜較細時，電纜比表面積大，對散熱有利；當電纜較粗時，電纜比表面積小，熱量不易散發，單位截面積導線通過相同的電流時，粗電纜溫度較高。如果電纜溫度超過允許值，就會發生危險。下表為在空氣中敷設的塑料絕緣銅芯電線長期連續負荷載流量（《電工手冊》第14章第99頁，上海科學技術出版社第四版，呂如良等主編，2002年1月），周圍環境溫度為25℃，線芯長期允許工作溫度為70℃。7 s$ a# f9 d' y7 f1 V
線徑（mm2）
1
2.5
4
6
10
16
25
50
120
150
185
安全載流量
20
34
45
56
85
113
146
225
400
450
505
每mm2電流
20
13.6
11.25
9.33
8.5
7.06
5.84
4.5
3.33
3
2.73

1 ]' D2 G: o2 M2 y0 S( _. w9 r由上表可見，較細的電纜每平方載流量遠大于4A，隨著電纜線徑的增加，每單位mm2載流量明顯下降。由于電纜不應一直運行于最高溫度，同時存在可能的過流或其它因素影響，選擇時導線載流量應小于上表載流量數值。, o6 R1 Y* C2 \% _2 \
由此看來，經濟電流密度理解為粗電纜取2、細電纜取4，比理解為選2偏安全、選4偏經濟更合乎實際。6 F& w# T, q: e
誤區二：只按經濟電流密度，不復核電纜壓降
0 a5 p3 p& j: L; @! }假定某單相交流負載最大電流不超過16A（單相負載電流通常不超過20A），按經濟電流密度法選用4mm2電纜，如果負載距離100米，銅電導率σ為57，電纜電阻為：
1 a' N7 \/ e$ t3 W7 N! {! m. S2 @R=L/（σS）=100×2/（57×4）=0.88Ω/ \; x& v1 o: I& V" `$ @( L7 Z
電纜上電壓降ΔU為3 Q" u7 c2 o  q
ΔU=IR=16×0.88=14.1V
3 X- k/ N, K( e' s7 h; q! g連接回路在最大工作電流作用下的電壓降，不得超過該回路允許值（《電力工程電纜設計規范》第6頁，GB50217-94），該例電纜上電壓降達到14.1/220=6.4%，超過多數設備線路上壓降不應大于5%的要求。負載工作電壓下降6.4%，相應的工作電流上升1A，需要選用更粗的電纜（如6mm2），重新計算電壓降，直至電壓降小于5%。
0 b+ T, ^$ |: u; m3 f% N6 Y誤區三：只選擇電線線徑，不考慮電線類型
# l/ g9 C. S& l4 t: G. N計算電纜線徑時，只確定了電纜金屬介質的截面積。只要截面積相同，不論何種絕緣層與護套，電纜本身性質完全相同（銅質，通信機房電力電纜一般不用鋁芯電線）。但正是由于絕緣層與護套的不同，散熱性能、允許溫升就有區別，如常用的VV（聚氯乙烯絕緣）電纜與JYV（交聯聚乙烯絕緣）電纜，前者允許溫度為70℃，后者可達90℃，因此JYV電纜允許的截流量更大，同樣的負載電流條件下，可以選擇較小的線徑。此外，單芯與多芯電纜（指內部含互相絕緣的多芯成套電纜）散熱條件不同，截流量也有區別。例如，銅芯導體截面為50mm2，單芯與多芯明敷電纜在環境溫度為25℃、導體溫度分別為70℃（VV電纜）和90℃（JYV電纜）時載流量規格如下表所示（數據來源：北京電纜網）。7 A4 t+ o1 s6 T
電纜類型
單芯
兩芯
三芯
四芯
VV
170
145
130
138
YJV
230
210
160
165
# @- O, n# I3 Q
由上表可知，多芯電纜載流量較單芯為小，VV電纜載流量較YJV電纜為小，設計電纜時需要計入這些因素。多根單芯電纜平行捆扎敷設時，計算載流量也應在單芯電纜的基礎上乘以一個小于1的降額矯正系數。下表為《工廠供電》中多根電纜并列時載流修正系數，電纜相距100mm。) j: Y& b; z1 c0 L5 z& k. r2 j
并列導線數
1
2
3
4
5
6
7
8
載流量修正系數
1
0.9
0.85
0.8
0.78
0.75
0.73
0.72
) ^" H; }* ?5 Z; B
誤區四：優先選擇長期安全載流量大的電纜
, F4 u0 P9 L. G- x$ v4 c一般地，從電纜的絕緣性能、環保性能和耐候性能等方面看，YJV電纜載流量大，在各方面比VV電纜性能更優異，應在工程設計中優先考慮。5 T" i& r. q4 J; c1 f# b
事實上，YJY電纜雖然具有載流量大、電纜直徑小、重量輕、方便安裝等優點，但在同等截面積條件下，YJY電纜比VV電纜流量大的原因僅僅是因為能承受的溫度高而已。截面積相同，銅的質量、導電率也相同，因而在輸送同等電流的情況下，選擇YJY電纜可以比選擇VV電纜細一些的線徑，但線路電阻增加，線損和電壓降也增加，長期運行不一定合算。
, J% c0 I+ ]0 ]: q! D7 ]5 L7 R電纜選擇必須全面考慮環境條件、使用場所、敷設方式、供電距離、長期運行的費用和電壓降，能用VV電纜的場所一般仍推薦用VV電纜。如果原行線架上已敷設VV電纜，新設計增加耐受溫升更高的JYV電纜是沒有意義的，平行捆扎走線的電纜只能按耐受溫升最低的電纜計算載流量。7 ~  b) F/ t% C2 {( Y! Z1 F
誤區五：并聯多大的導線，就相當于線徑增大多少平方8 O5 W( I8 `7 ]
大型機房負載容量大，需要提供很大的電流，如果選擇一根導線，無疑需要線徑很粗的供電電纜，施工并不方便，甚至沒有足夠粗的導線可供使用。多根導線并聯是允許的，由于線徑小的電線每平方載流量大于粗電線，并聯方式可能在經濟上更合算。
1 e( \$ U9 x3 B" z并聯電線之間的電流在理論上按截面積分配，只要是相同材質電線（如銅線），都可以直接并聯。但實際工程中，最好使用相同的線徑。如果線徑相差懸殊，可能由于接線端子存在一定電阻，以及與電纜截面積不成正比的感抗作用，導致電流分配偏差，一根導線可能分配電流過大，超過安全載流量。此外，如果采用不一致的線徑，需仔細復核電線上的電流是否小于安全載流量，細導線的單位載流量只能按粗導線計算。' ], Z- g5 o8 k$ o7 n& y* I6 T& [
因此，大小相差懸殊的電纜并聯使用，電纜載流量往往并不按照理想條件下的電流分配規律來分配，小電纜相對發熱明顯。兩線并聯時，粗的電纜不應大于細電纜的兩倍。
作者: moyfu    時間: 2009-8-6 09:49
學習了~~~2 S- l' R6 J, Q" d( S) E' N
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作者: sdlsjs    時間: 2009-8-26 20:18
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