电气设计 | 电缆截面积的四种选择方法

电气设计 | 电缆截面积的四种选择方法

在电气设计和技术改造中，如何科学地选择电缆截面积是一个常见问题。本文系统地介绍了四种选择电缆截面积的方法，包括长期允许载流量、经济电流密度、电网压降和热稳定系数，并通过具体案例进行说明。这些方法不仅实用，而且科学严谨，能够帮助电气工程师更好地完成电缆选型工作。

一. 按照长期允许载流量选择电缆截面积

为了保证安全和电缆的使用寿命，通电后的电缆温度不应超过规定的长期允许工作温度，聚氯乙烯绝缘电缆为70度，交联聚乙烯绝缘的电缆为90度，根据这一原则，很简单的查表选择电缆就很简单了。

举例说明：某厂变压器容量为2500KVa,采用10KV供电，若采用交联聚乙烯绝缘电缆在桥架中敷设，电缆的截面积选择多大的？

1. 第一步：计算额定电流
   [2500/10.5/1.732=137A]

2. 第二步：查电缆选型手册得知

• YJV-8.7/10KV-3X25载流量为120A
• YJV-8.7/10KV-3X35载流量为140A

3. 第三步：这里选择YJV-8.7/10KV-3X35的电缆载流量大于137A，理论上就可以满足要求了，

注意：这种方法不考虑动稳定和热稳定的要求。

二. 按照经济电流密度选择电缆截面积

简单的理解经济电流密度，电缆的截面积影响线路的投资及电能损耗，为了节省投资，希望电缆截面积小一些；为了降低电能损耗，希望电缆截面积大一些；综合以上考虑，确定一个合理的电缆截面积，称为经济截面积，对应的电流密度称为经济电流密度。

方法：按照设备的年运行小时数，查表得到经济电流密度。单位：A/mm

举例:设备的额定电流为150A，年运转时间8000小时，铜芯电缆截面积选择多大的？

1. 根据上表C-1可知，8000小时，经济密度选择1.75A/mm²
2. S=150/1.75=85.7A

结论：我们根据电缆规格可选择的电缆截面积为95mm

三. 根据电网压降选择电缆截面积

当我们用第一种和第二种方法选择出的电缆截面积，如果电缆很长，运转和启动时会产生了一定的压降，设备侧的电压低于一定的范围，会导致设备发热。

根据《电工手册》要求，400V线路的压降不能低于7%，即380VX7%=26.6V，压降计算公式（此处只考虑纯电阻性压降）：

[∆U=I×ρ×L/S]
[S=I×ρ×L/∆U]

其中，∆U为压降，I为设备额定电流，ρ为导体电阻率，S为电缆截面积，L为电缆长度。

举例：380V设备额定电流为150A，采用铜芯电缆（铜的ρ=0.0175Ω.mm/m），要求压降小于7%（∆U=26.6V），电缆长度600米，电缆截面积S选择多大？

1. 根据公式
   [S=I×ρ×L/∆U=150×0.0175×600/26.6=59.2mm]

结论：电缆截面积选择为70mm

四. 根据热稳定系数选择电缆截面积（即根据短路电流大小选择电缆截面积）

1. 对于0.4KV电缆在用空气开关进行保护时，一般电缆都能满足热稳定要求，不用按此方法去校验。
2. 对于6KV以上电缆，用上述方法选好电缆截面积后，必须按下面的公式校验是否满足热稳定要求，如不满足，需选择更大的截面积。

公式：
[Smin=Id×Ti/C]

其中，Ti为断路器的分断时间，取0.25S，C为电缆热稳定系数，取80，Id为系统三相短路电流值。

举例说明：系统短路电流为18KA时，电缆截面积如何选择。

1. 根据公式
   [Smin=18000×√0.25/80=112.5]

结论：如果系统短路电流达到18KA，即使设备额定电流再小，电缆截面积应不小于120mm²。