谈电缆选型及敷设方式

刘 亚 涛

(太原市热力公司，山西 太原　030002)



谈电缆选型及敷设方式

刘 亚 涛

(太原市热力公司，山西 太原030002)

摘要：从导体材料、芯数、绝缘水平、绝缘材料、护层等方面，介绍了电缆的类型及选择原则，并阐述了电缆截面与电缆敷设方式的选择方法，有利于保证电缆运行的安全可靠性。

关键词：电缆，电缆截面，敷设方式，电流

0引言

随着我国近年来城镇化建设的快速发展，各种高楼大厦和工业建筑在祖国大地上拔地而起，各种型号和种类的电力电缆越来越多的出现在我们生产与生活中的各领域。与此同时，因电缆绝缘老化、受潮、击穿；电缆回路过负荷、过电压或者电缆受到机械损伤所引起的事故也频频发生，所以正确选择电缆的型号及敷设方式已成为电气设计中的重要内容。

1电缆类型的选择

1.1电缆导体材料的选择

用作电缆的导体材料，通常有铜和铝两种。铜材在导电率、载流量、机械性能、延展性及加工和安装上与铝材相比都具有优势。铝材尤其在连接性能上有着天然的劣势，在做电缆接头的时候，很容易快速产生氧化铝，导致在连接过程中产生虚接，从而引起接触电阻加大及电缆接头部位发热等问题。在配电设计的电缆选型中，除了对铜有腐蚀而对铝腐蚀相对较轻的环境；氨压缩机房；架空输电线路和较大截面的中频线路四种情况外，绝大多数情况下都会选择铜材作为电缆的导体材料。

1.2电缆芯数的选择

电缆芯数是由配电系统的系统制式决定的。35 kV交流系统一般为三相系统，采用3×1单芯电缆；6 kV～10 kV交流系统也为三相系统，采用3芯多芯电缆；1 kV以下交流系统可分为三相四线制、三相三线制和单相两线制三种，分别采用4芯或5芯多芯电缆、3芯或4芯多芯电缆和3芯多芯电缆。

1.3电缆绝缘水平的选择

3 kV～35 kV系统一般采用中性点不接地或者经高阻抗接地系统，其单相接地故障会持续较长时间，在系统运行中时常发生绝缘击穿故障，所以必须选用比相电压U0高一档的电压等级，即第Ⅱ类U0。比如在10 kV系统中，应该选择电缆的额定电压为8.7 kV/10 kV，而不能选择6 kV/10 kV。220 V/380 V系统，在《低压配电设计规范》中明确规定对于单相接地故障的切断时间不应大于5 s，所以可以选择第Ⅰ类U0。

1.4绝缘材料的选择

最常见的绝缘材料是聚氯乙烯和交联聚乙烯两种。由于交联聚乙烯比聚氯乙烯有着更高的长期允许工作温度、短路热稳定允许温度、同等截面积下更高的载流量，而且交联聚乙烯不含卤素更符合环保化趋势，所以在两种材料价格逐渐缩小的情况下，应优先选择交联聚乙烯绝缘电缆。需特别指出在以下四种情况下，不宜选择聚氯乙烯绝缘电缆：

1)60 ℃以上的高温场所；

2)6 kV及以上配电系统；

3)-15 ℃以下低温环境；

4)对防火有低毒性要求的场所。

1.5电缆护层类型选择

电缆外护层的选择与电缆的敷设方式及环境条件有直接的关系。各种电缆外护层及铠装的适用敷设场合，可在《工业与民用配电手册》第三版，表9-6中查找。

2电缆截面的选择

电缆截面的选择需要考虑允许长期工作温度、经济电流密度、短路热稳定和电压损失等方面。下面举例说明电缆截面的选择步骤和方法。

例：有一台6 kV电动机采用铜芯交联聚乙烯绝缘电缆供电，电缆埋地敷设，环境温度30 ℃，缆芯最高温度90 ℃，电机最大负荷利用小时Tmax=3 000 h，当地电价为0.5元/kWh,YJV最小截面35 mm2。电缆的热稳定系数c=137,短路电流Ik=12 kA,0.2 s切断短路。配电线路长度为200 m，允许电压降为5%，电动机额定功率315 kW，cosφ=0.86,电动机效率η=93.4%。

1)按持续允许电流选择电缆截面。

线路的工作电流等于电动机的额定电流:

《低压配电设计规范》第3.2.2条中规定，按导体载流量不应小于计算电流。通过查找《工业与民用配电手册》第三版表9-32，可得YJV-3×35 mm2电缆在环境温度为30 ℃时的载流量120 A，符合规范要求。例题中只是单根电缆埋地敷设，如果是多根电缆在同一敷设方式下多回路敷设时，需要根据《工业与民用配电手册》第三版表9-21～表9-26中的修正系数进行修正。

2)按经济电流密度选择电缆截面。

由题目中给出的条件，从《工业与民用配电手册》第三版图9-32中，可查的经济电流密度J=1.5 A/mm2，题中给出YJV最小截面35 mm2，所以电缆截面取35 mm2。

按照经济电流密度选择电缆截面介于电缆标称截面档次之间，选择较近一档截面，且宜偏小选取，这与我们平时选择电缆的习惯有所不同，设计选型时需要注意。

3)按短路热稳定选择电缆截面。

4)按电压损失选择电缆截面。

从《工业与民用配电手册》第三版图9-32中，可查的截面面积为50 mm2的6 kV交联聚乙烯电力电缆的电压损失为1.379%/(MW·km)，通过公式可算出，Δu=ΔupPl=1.379%×0.315×0.3=0.13%，满足题中电压降为5%的要求。

通过上面对四个不同选择条件的计算后，得出电缆的截面面积为50 mm2。

5)按三次谐波电流大小选择截面。

近30年来，电力电子装置的应用日益广泛，例如变频调速装置、晶闸管整流设备、气体放电类电光源，包括家里的家用电器，使得电力电子装置成为最大的谐波源。在三相不平衡系统中影响最显著的是三次谐波。中性线三次谐波电流值等于相线谐波电流的3倍，也就是当三次谐波电流超过33.3%时，其引起的中性线电流就会超过相电流，需按照《低压配电设计规范》第3.2.9条的规定，在三相四线制线路中应该中性线电流选择截面。还是通过例题，看看三次谐波超过33.3%时，对电缆截面选择的影响。

例：220 V/380 V三相平衡系统中，负载电流为50 A，采用聚氯乙烯绝缘电缆，环境温度为35 ℃，沿墙明敷，求无谐波和三次谐波分别为30%，40%，60%，86%时的电缆截面。

根据《低压配电设计规范》表3.2.9和《工业与民用配电手册》第三版表9-36分别计算：

1)无谐波，电缆截面为10 mm2。

通过计算可以看到，当三次谐波分量越来越大，对截面的选择有着很大的影响。在国家标准GB 17625.1—2003中，对于不大于25 W的气体放电灯规定的三次谐波限制可达86%，通过上面的计算，可知电缆截面是无谐波时的5倍，这就是为什么在《建筑照明设计标准》中要求在选用不大于25 W的气体放电灯时其镇流器宜选用谐波含量低的产品。

3电缆敷设方式的选择

电缆敷设方式的选择应视敷设环境特点、工程施工条件和电缆敷设数量等因素，并遵循统一规划、安全运行和经济合理的原则。电缆的敷设方式一般有地下直埋敷设、电缆沟敷设和保护管敷设等，在设计施工中时常出现多种电缆敷设方式同时存在的现象。

3.1地下直埋敷设

电缆直埋敷设施工土方量少、周期短，投资少，电缆散热良好，因此在电缆根数小于8根时可以优先考虑。直埋敷设的电缆不易更换电缆和寻找故障点，且易受到机械外力破坏,宜使用在不经常性开挖、含有对电缆有腐蚀物质或地中电流的场所。施工中要求，电缆埋设深度为不应小于0.8 m，电缆上面、下面均覆盖100 mm软土或细沙层,并用保护盖板保护，保护板要超过电缆两侧各50 mm。直埋敷设的电缆，禁止与地下其他管道平行敷设。电缆穿过建筑物基础、散水和墙体处需穿管保护，且不应小于电缆外径的1.5倍，并且管口应做好堵塞措施。

3.2电缆沟敷设

电缆敷设是按照设计要求开挖并砌筑，上面盖以盖板的地下沟道的一种敷设方式。一般分为无支架沟(电缆根数小于5根)、单侧支架沟和双侧支架沟三种。屋内电缆沟的盖板应与室内地坪相平，屋外电缆沟的沟口宜高出地面50 mm。电缆沟敷设施工方便,不易受到机械损伤，而且更换和维修电缆相对比较简单；缺点是需要较大的地下空间;沟内需采取防水设施，防止沟内积水，且不易清除;沟内电缆支架上并排敷设的电流较多，导致其散热条件差,影响载流量;土建工程造价高。

3.3电缆保护管敷设

常用在地下管网比较密集的小区或工厂、道路挖掘困难的通道、地下电缆与公路或铁路交叉和建筑物内部的一种敷设方式。一般分为单根和排管两种。保护管敷设要求保护管的内径不允许小于电缆外径的1.5倍，且排管的管孔内径不能小于75 mm。在单根保护使用时，其弯头不宜超过3个，直角弯不宜超过2个。保护管敷设便于电缆运行和维护，并且可预留电缆通道和通信管道，室外敷设时排管敷设相对于电缆沟敷设可适当减少征地；缺点是相对于直埋敷设，排管敷设用地范围较大，成本较高；相对于电缆沟敷设，排管敷设时，电缆必须按照规定管孔敷设，电缆保护管内电缆运行时产生的热量不能及时散发，会影响电缆的载流量。

4结语

电缆的选择由众多因素所决定，如敷设环境、当地电价高低、设备的运行时间等。因此设计人员在选择电缆的截面和敷设方式时，不仅要通过详细的计算正确的选择电缆的型号和截面，还要考虑施工和维修维护的方便，最重要的是要保证电缆运行的安全可靠。

参考文献：

[1]工业与民用配电设计手册.北京：中国电力出版社，2005.

[2]GB 50217—2007，电力工程电缆设计规范.

[3]GB 50054—2011，低压配电设计规范.

Discussion on the cable type selection and laying method

Liu Yatao

(TaiyuanHeatingPowerCompany,Taiyuan030002,China)

Key words:cable, cable section, laying method, current

Abstract:From the conductor material, core number, insulation level, insulation material, sheath and other aspects, this paper introduced the cable types selection and selection principles, and elaborated the selection method of cable section and cable laying methods, to ensure the safety and reliability of cable operation.

文章编号：1009-6825(2016)14-0115-02

收稿日期：2016-03-01

作者简介：刘亚涛(1982- )，男，工程师

中图分类号：TM247

文献标识码：A