大型公建低压配电电缆截面选择

刘利萍

重庆市设计院有限公司 重庆 400015

引言

随着我国经济、社会的快速发展，各地的城市建设发展也很迅速。建筑工程体量较大、功能复杂，配电系统中单台变压器容量较大，对小功率负荷配电电缆截面选择应引起重视，将直接影响整个工程低压配电系统的安全性和可靠性。

1 问题提出

在近年的从业过程中发现部分设计对低压配电电缆截面选择有一些疏忽，主要集中在小负荷的情况下，电缆截面选择过小。在当前设计过程中多数都忽略了热稳定和电压损失的计算，所选电缆仅满足载流量的需求；当小负荷回路供电距离较短时，所选电缆不满足热稳定要求，当供电距离较长时，不能满足电压降的要求，这样就降低了配电系统的安全性和可靠性。

基于当前建筑设计中低压配电电缆截面选择存在的上述问题，结合工程实例分析供同行们探讨。

2 低压配电电缆截面选择

低压配电电缆截面的选择必须满足用电设备对供电安全性、可靠性和电能质量的要求，尽量节省投资，降低年运行费用。

2.1 在设计选型的过程中，配电电缆选择应满足如下条件[1-2]

①应满足正常负荷长期运行要求。②应能承受故障时的故障电流，尤其是短路电流的短时作用。③满足电压降的要求。④满足机械强度要求。⑤应考虑线路的经济运行。

2.2 要满足上述条件，设计时就应按下列要求选择电缆截面[1-2]

2.2.1 按机械强度条件选择。为保证线缆在正常生产、运输、安装和运行过程中不受机械力的作用而损坏，必须满足机械强度要求。设计中所选电缆的截面面积均应大于等于机械强度允许的最小截面面积。

2.2.2 按载流量选择电缆截面。为保证线缆的实际工作温度不超过正常运行时的最高允许温度，以防止线缆因过热而引起绝缘损坏或老化，线缆的载流量不应小于线路的计算电流。通常设计可以根据电缆载流量表进行电缆截面的选择，当实际运行条件与表中给定的条件不同时，需要做相应的修正。

2.2.2.1 当敷设处的环境温度不同于载流量表中给出的环境温度时，载流量应乘以校正系数，计算公式如下：

2.2.2.2 当有多回或多根电缆并列敷设时，电缆的散热将会受到影响，电缆的实际载流量应乘以《工业与民用配电设计手册》（第四版）表9.3-2～表9.3-6的校正系数。

2.2.3 按经济电流密度选择截面。从线缆选择的经济性出发，既要考虑初始投资又要考虑寿命期内线路损耗费用，两者之和应最小。在设计中可以通过查《工业与民用配电设计手册》（第四版）表16.4-2进行电缆截面的选择[3]。

2.2.4 按电压损失校验电缆截面。由于线路有阻抗，在负荷电流通过线路时有一定的电压损失，用电设备端电压实际值偏离额定值时，其性能将受到影响，影响的程度由电压偏差的大小和持续时间而定，当电压偏移超过允许值时将严重影响电气设备的正常运行。

线路的电压损失计算公式如下：

P－负荷有功功率，kW；

在低压配电设计中，按电压损失校验截面时，应使用电设备端电压符合电压偏差允许值。

选择耐火电缆应注意，因着火时线芯温度急剧升高导致电压损失增大，应按着火条件核算电压损失，以保证重要设备连续运行。

2.2.5 按短路条件校验电缆截面。低压配电系统中电缆均为可挠，力效应不明显，一般不需要进行动稳定校验；由于低压配电电缆一般都是成束或桥架敷设，同一敷设路径线缆较多，散热较差，应做热稳定校验。满足热稳定要求电缆的最小截面为：

3 工程实例

计算三相短路电流，把10kV高压侧当作∞容量系统，高压侧系统不计阻抗，短路点的电弧电阻、导线连接点、开关设备和电器的接触电阻、母线电阻均可忽略不计。

图1 短路计算示意图

变压器T1阻抗：

A点（末端）短路：

变电所配电箱回路 WDZB-YJY-5X16 电缆长 = 30m

r=1.161 mΩ/mx=0.083 mΩ/m

对低压电缆进行热稳定校验，热稳定系数C=143， ＝0.15s。

故所选电缆不满足热稳定要求。

调整为WDZB-YJY-4X25+1x16，r=0.743mΩ/m，x=0.0833mΩ/m，采用上述同样的方法计算，Smin≥27mm2，仍然不满要求。调整为WDZB-YJY-4X35+1x16，r=0.5307mΩ/m，x=0.0808mΩ/m，采用上述方法计算，Smin≥35mm2，满足要求。详细计算结果见表1。

表1 30m长线路热稳定校验计算结果

按式（2）计算电压损失：

采用上述计算方法，各个规格电缆电压损失计算结果详见表2，所选电缆电压损失均小于1，满足要求。

表2 30m长线路电压损失计算结果

根据上述计算结果表明：当线路上负荷电流较小，且供电距离较短时，如果按照载流量选择电缆截面，则不能满足热稳定要求，应进行热稳定校验，通过计算热稳定来选择配电电缆截面的大小。

按式（2）计算电压损失，电压损失计算结果详见表3。

表3 250m长线路电压损失计算结果

采用案例一的短路电流计算方法，按照式（3）对低压电缆进行热稳定校验，热稳定系数C=143， ＝0.15s，线路热稳定校验计算结果详见表4。

表4 250m长线路热稳定校验计算结果

根据上述计算结果表明：当线路上负荷电流较小，且供电距离较长时，如果按照载流量选择电缆截面，则不能满足用电设备端电压偏差允许值，应进行电压损失校验，通过计算线路电压损失来确定电缆截面面积。

4 结束语

由于低压配电线路中负荷电流相对较大，短路电流较小且故障切除时间较短，线缆截面选择主要考虑能否长期承受正常工作电流，故一般以载流量条件选择线缆截面，用其他条件进行校验。在建筑工程中，当负荷电流较大时，一般按载流量选择的电缆截面均能满足其他几个条件的要求；当线路上负荷电流较小且供电距离较短时，则应进行热稳定校验，根据热稳定校验结果最终确定电缆的截面；当线路上负荷电流较小且供电距离较长时，则应进行电压损失校验，通过计算线路电压损失确定最终确定电缆的截面面积。