电缆截面的选择原则与技巧

电缆截面的选择原则：

（1）按长期允许载流量选择电缆截面。
（2）按经济电流密度选择电缆截面（对3kV及以上高压电缆供电线路）。
（3）根据网络允许电压降来校验电缆截面。

电力电缆截面选择，是电气（供配电）设计的主要内容之一。

传统的电缆截面选择方法是按技术体选择，可分为4类：①按允许发热条件选择，也就是按允许载流量选择；②按允许电压损失校验；③按短路热稳定校验；④按保护灵敏度校验。另一种电缆截面选择方法是按经济电流选择，过去由于缺乏基本数据，设计人员难以在这方面着手，长期没有很好解决。

理论上，无论根据哪种方法选择的电缆截面，都应该用其他方法去校核，亦即应根据各种方法分别求出最小截面积，然后从中选择最大值为最终选定值。 电缆截面应如何选择？这个问题非常专业，也非常有用。

电缆、电线等截面选择的原则：电缆、电线等截面选择，应考虑的因素很多，如多根在空中并列敷设，直埋地下并列敷设，穿管敷设、架空敷设，环境温度变化等，都对它们的允许载流量有影响，但主要的应遵循经济电流密度，线路电压降，导线机械强度等原则选取导线。

经济电流密度原则：电缆、电线的额定长期连续负荷允许载流量不应小于用电负荷的最大计算电流，能保证其工作在允许温升范围之内，如果电缆、电线的截面选小了，允许载流量小于负荷电流，温升将超过允许值，加速绝缘老化，使线间绝缘程度降低，威胁用电安全；反之电缆、电线的截面选大了，将加大工程成本，造成材料资金的浪费。

线路电压原则。

导线机械强度原则：敷设的导线应足以经受正常的拉力和电动力，不应产生缩径，断裂等现象，以保证电能安全输送，规范要求绝缘导线的最小截面积不应小于相关的规定。

容量电缆、电线单相负荷主要指照明和单相用电设备，计算容量是把所有额定容量加在一起乘以同时使用系数Ke，一般可取0.6。
Pj=P总*Ke

单相负荷采用三相电源供电时，应将所有单相符合均匀分配到各相，如分配不平衡时，以最大负荷相功率乘以3进行计算。

长期工作设备，如水泵等，其计算容量包所有额定容量加在一起乘以同时使用系数Ke，一般可取0.7
Pj=P总*Ke

反复时工作制设备，如焊机等，其视在容量Se和负荷持续率Zce。计算容量时应进行换算，换算至负荷持续率为100%时的有功功率，在乘以利用系数Ke，一般可取0.45，功率因数COSφ；一般取0.45。
（Pj/ Se总*COSφ*Ke ）2= Zce

电流选择电缆电线截面时肯定不能少了考虑电流的大小。
单相电流计算：I=P/Ue* COSφ
式中Ue为额定电压，考虑各方面因素，单相负荷每千瓦估算为4.5A。
三相电流计算：I=P/3Ue* COSφ
式中Ue为线电压，考虑各方面因素，三相负荷每千瓦估算为2A。
电压通过计算电压来选择电缆也是非常必要的。电压计算公式：ΔU=Ue-Ui
式中Ue为额定电压，Ui为设备端电压
线路电压降原则选择电缆电线截面积公式：S=Pj*L/C*ΔU%
式中S导线截面，单位mm2；Pj为计算容量，单位kW； L为线路长度，单位m；C为材料内部系数，铜取77，铝取46.3；ΔU%为电压损耗百分比，一般取5%。

计算出来的结果，按电缆电线的截面系列，选取导线。

经济选型的概念按经济电流选择电力电缆截面的方法是经济选型。所谓经济电流是“寿命期内，投资和导体损耗费用之和最小的适用截面所对应的工作电流”。

按载流量选择线芯截面时，只计算初始投资；按经济电流选择线芯截面时，除计算初始投资外，还要考虑经济寿命期内导体损耗费用，二者之和应最小。当减小线芯截面时，初始投资减少，但线路损耗费用增加；反之，增加线芯截面时，线路损耗减少，但初始投资增加。某一截面区间内，二者之和总费用最少，就是我们追求的目标——经济选型。

说明：①线芯截面选择时，技术和经济是一件事情的两个方面，相互依存。②经济截面和经济电流都是有一定范围的，因为电缆线芯截面是非连续的。图1给出了VV-1电缆线芯截面与总费用的关系曲线。图1中，曲线2代表初始费用，它包括电缆及附件与敷设费用之和。当截面增大时，投资费用随之增大。曲线3代表损耗费用，当截面增大时，损耗减少，损耗费用随之减少。曲线1代表总费用，是曲线1、2的叠加。曲线1的最低点就是总费用最少的一个截面80 mm2。显然，选择70～95 mm2它的总费用TOC都非常接近最经济截面80 mm2，因此，经济截面是一个区间。

同样，经济电流也有一定范围。③在经济截面的范围内，可选择较小截面。
推广经济选型的原因按经济选型来确定电缆截面，可以节约电力运行费用和总费用，可以节省能源、改善环境，还可以提高电力运行的可靠性。我国在两网改造之前，农村电网的线路损耗达20%～30%，城市线损也在10%以上。全国装机容量已超过3亿kW，也就是说，电厂发出的电能有数千万千瓦白白地消耗在电网中。目前，我国已进入市场经济的发展时期，工程投资越来越注重整体和长远的经济性。

因此，经济选型必须提到议程上来了。

总费用最小法则CT=CI+CJ式中，CT为总费用；CI为电缆主材、附件费用及施工费用之和；CJ为损耗费用，它与负载（电流）大小、年运行时间、电价、电缆电阻（截面）、使用寿命等因素有关，Imax为第一年的最大负载电流；RL为计算各种因素（如集肤效应、邻近效应、护层电流等）后的实际交流电阻值；F为综合系数，它包含8个方面的内容：①回路数Nc和导体的数量Np；②年最大负荷损耗小时τ（单班制约为1 400 h，两班制约为2 400 h，三班制约为4 500 h）；③电价P；④附加发电成本D=252元/kW·年， 是由于线路损耗而导致额外供电容量的成本；⑤负荷增长率a;⑥能源增长成本b（一般为2%）；⑦贴现率i, 即损耗是投产后直至电缆经济寿命终了之间逐年产生的费用，都必须根据银行利率等因素折算到当前的“现值”，i=10%;⑧经济寿命N，根据国家电力公司动力经济研究中心建议，N=30年。

在一定的敷设条件下，每一线芯截面都有一个经济电流范围，IEC 287-3-2—1995提供了这一范围上、下限值的计算公式是Iec（下限）=〔CI－CI1/F·L（R1－R）〕0.5?
Iec（上限）=〔CI2－CI/F·L（R－R2）〕0.5

式中，CI为某一截面电缆的总投资（包括了主材、附件及施工费）；CI1为比CI小一级截面电缆的总投资；CI2为比CI大一级截面电缆的总投资；F为综合系数；L为电缆长度，km；R为CI对应截面电缆单位长度的交流电阻，Ω/km；R1为CI1对应截面电缆单位长度的交流电阻，Ω/km；R2为CI2对应截面电缆单位长度的交流电阻，Ω /km。

IEC 287-3-2—1995的适用范围是中、低压电力电缆，它不同于前苏联的方法，也不同于原我国水电部的规定，后者都是适用于高压架空线。

常用电缆的经济电流范围根据IEC标准中关于导体经济电流和经济截面选择的原理和方法，笔者编制了各种不同类别电缆的经济电流范围表。

其中的部分内容如下：
①6～10 kV交联聚乙烯电缆的经济电流范围表，见表1。②1 kV低压电缆的经济电流范围表，见表2。③架空绝缘电缆的经济电流范围表，见表3、表4。并对以上各表作了如下的限定：①取高电价区域华东、华南地区代表电价为05元/kWh，取中电价区域华北、华中、东北地区代表电价为04元/kWh，取低电价区域西南、西北地区代表电价为03元/kWh。②τ是最大负荷损耗小时数，为符合使用习惯，表中转化为最大负荷利用小时数取Tmax。当cosф=0.9时，单班制τ=1 400 h，对应Tmax=2 000　h；两班制τ=2 400 h，对应Tmax=4 000 h；三班制τ=4 500 h，对应Tmax=6 000 h。

只要根据电价、Tmax和计算电流3个参数，从表1～4中便可快捷求取经济截面。如果已知条件不像经济电流范围表格中所列的那么典型，就应当先以相应的经济电流密度曲线中查得其对应的经济电流密度j，再通过计算求取经济截面。　

如某一负荷，计算电流Ij=150 A，T=3 000 h，当地的电价P=07元/kWh，求其经济截面的方法：从0.6/1 kV低压电力电缆经济电流密度曲线中可查得T=3 000 h，P=07元/kWh时经济电流密度j=1?6 A/mm2，则经济截面取相近截面95 mm2。