交流電力線截面的選擇與計(jì)算(通信電源).doc

交流電力線截面的選擇與計(jì)算方法一：按發(fā)熱情況選擇導(dǎo)線截面(最常用方法，其余方法用于校驗(yàn))。各類(lèi)導(dǎo)線通過(guò)電流時(shí)，由于導(dǎo)線電阻功率損耗使之發(fā)熱，溫度升高。導(dǎo)線溫升過(guò)高，會(huì)使絕緣破壞、起火，也會(huì)使導(dǎo)體變軟，機(jī)械強(qiáng)大降低，接頭處氧化加劇。因此，制造廠家對(duì)各種導(dǎo)線連續(xù)發(fā)熱的容許溫升都做出了規(guī)定，并且根據(jù)散熱條件指定了各種導(dǎo)線的持續(xù)容許電流及各種敷設(shè)條件下的修正系數(shù)。因此，按發(fā)熱情況選擇導(dǎo)線截面應(yīng)滿足下式： 式中：最大計(jì)算負(fù)荷電流(A)； 考慮標(biāo)準(zhǔn)敷設(shè)條件(空氣溫度為25，土壤溫度為15)及導(dǎo)線連續(xù)發(fā)熱的容許溫升而指定的導(dǎo)線連續(xù)容許電流(A)，常用導(dǎo)線的持續(xù)容許電流參見(jiàn)附表； 溫度修正系數(shù)。不同敷設(shè)條件的修正要考慮的因素較多，主要因素可由下式表示：式中：溫度校正系數(shù)，參見(jiàn)附表；電纜直埋地敷設(shè)多根并列校正系數(shù)，參見(jiàn)附表；電纜穿管多根并列在空氣中敷設(shè)修正系數(shù)，參見(jiàn)附表。方法二：按電壓損失選擇導(dǎo)線截面。由于線路具有一定的阻抗，在電流流經(jīng)電流時(shí)必然產(chǎn)生電壓降，如果不考慮相位變化，線路始終與終端電壓矢量的代數(shù)差，即稱(chēng)為電壓損失，對(duì)用電設(shè)備有著重要意義。電壓損失以其對(duì)于額定電壓的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。從變壓器低壓側(cè)母線到用戶設(shè)備端的低壓線路電壓損失，一般不超過(guò)用戶設(shè)備額定電壓的5%；對(duì)視覺(jué)要求較高的照明線路為2%3%。在選擇導(dǎo)線截面時(shí)，必須使導(dǎo)線上的電壓損失不能超過(guò)上述范圍。根據(jù)線路負(fù)荷情況，通過(guò)線路電壓損失的計(jì)算公式，可以找到某段交流電路中線路導(dǎo)線截面的計(jì)算方法。1、無(wú)分支負(fù)荷平衡三相線路電壓損失計(jì)算不同配電方式的電壓損失，其計(jì)算結(jié)果是不一樣的。在三相交流線路中，當(dāng)各相負(fù)荷平衡時(shí)，可先計(jì)算一相的電壓損失，再按一般的方法換算到線電壓。終端有一集中負(fù)荷的三相電路，則可以終端相電壓為基準(zhǔn)，做出一相的電壓矢量圖。經(jīng)過(guò)推導(dǎo)可得：式中：線路電壓損失(V) P 三相有功功率(kW)， Q 三相無(wú)功功率(kVar), 線電壓(kV)2、有分支負(fù)荷平衡三相線路電壓損失計(jì)算式中： 第i段干線上有用功率負(fù)荷(kW)； 第i個(gè)負(fù)荷點(diǎn)到線路首端的電阻()； 第I端干線上無(wú)功功率負(fù)荷 (kVar)； 負(fù)荷功率因數(shù)角的余弦； 負(fù)荷功率因數(shù)角的正弦； 線路單位長(zhǎng)度的電阻()，參見(jiàn)附表；3、電壓損失的百分比表達(dá)式電壓損失往往是以其對(duì)額定電壓的百分比來(lái)表示的：如果導(dǎo)線截面相同，則：、是單位長(zhǎng)度導(dǎo)線的電阻與電抗值，單位是，是導(dǎo)線長(zhǎng)度，單位是km。4、感抗可忽略不計(jì)線路的計(jì)算在通信電源站中，輸配電線路距離都比較短，線路的電抗比電阻要小得多，可認(rèn)為，則：上式計(jì)算的是一個(gè)回路一根線的電壓損失，即相線與中性線間的電壓損失，在不同的線路配電方式中需經(jīng)換算才能得到線路的電壓損失。對(duì)單項(xiàng)電路而言有：對(duì)于三相電路則有：以三相交流電路為例，若負(fù)載功率用kW表示，線路電壓以kV表示，則由于，則，單位是V。在實(shí)際計(jì)算中，常以線路的額定電壓來(lái)代替負(fù)載上的實(shí)際電壓U，且電壓損失通常用占線路額定電壓的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示，則：Y因線路電阻則：式中：L導(dǎo)線長(zhǎng)度(m) A導(dǎo)線截面積(mm2) r導(dǎo)線材料的電導(dǎo)率() 25時(shí)，銅線r銅53，鋁線r鋁32 C電壓損失計(jì)算常數(shù)，(三相電路) M負(fù)荷距，如果有數(shù)個(gè)用電設(shè)備，負(fù)荷距為各用電設(shè)備負(fù)荷距的總和，用表示。這樣，根據(jù)不同的線路額定電壓，不同的導(dǎo)線材料便可以計(jì)算出相應(yīng)的電壓損失計(jì)算常數(shù)C，只要知道輸送的功率和距離及線路允許的電壓損失，便可以計(jì)算出所需導(dǎo)線截面的大小。導(dǎo)線工作溫度為50時(shí)的C值見(jiàn)下表：表4：電壓損失計(jì)算常數(shù)C線路額定電壓線路接線及電流類(lèi)別C的計(jì)算式C鋁線銅線0.22/0.38三相四線46.276.5兩相三線20.534.00.22單相及直流7.7412.80.111.943.21較長(zhǎng)的線路可按上述計(jì)算方法，即按電壓損失選取導(dǎo)線截面，如有必要，可用方法一互為校驗(yàn)。方法三：按照機(jī)械強(qiáng)度(外力+自重)選擇截面面積。電線由于本身的重量、故障情況下電流之間的作用力以及外部的冰雪風(fēng)雨等機(jī)械力作用，因之容易折斷，所以，導(dǎo)線選擇必須滿足機(jī)械強(qiáng)度的要求。故障情況下電流之間的作用力，一般都在導(dǎo)線敷設(shè)中予以考慮，茲不介紹。導(dǎo)線受溫度影響產(chǎn)生的應(yīng)力，在導(dǎo)線敷設(shè)中也已考慮，因此，按機(jī)械強(qiáng)度選擇導(dǎo)線截面主要考慮導(dǎo)線自重和可能受到的外力作用。屋外高、低壓架空線路的計(jì)算十分復(fù)雜，由于通信負(fù)荷這種線路較少，而且負(fù)荷一般不大，故不需做力學(xué)計(jì)算。因此，選擇導(dǎo)線時(shí)必須考慮導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度，不過(guò)由此而決定的導(dǎo)線截面對(duì)電源站供配電系統(tǒng)而言，一般勿需計(jì)算，只需按最小允許截面進(jìn)行校驗(yàn)就可以。各種情況下按機(jī)械強(qiáng)度選擇的電力線的最小截面見(jiàn)下表。表1：架空裸線的最小截面導(dǎo)線材料高壓低壓(mm2)居民壓(mm2)非居民壓(mm2)鋁及鋁合金線352516鋼芯鋁線251616銅線16163.2(直徑)注意：1、高壓線路不應(yīng)使用單股銅導(dǎo)線； 2、裸鋁線及鋁合金線不應(yīng)使用單股線； 3、避雷線均采用鍍鋅鋼絞線，其最小允許截面為25mm2。表2：絕緣導(dǎo)線線芯的最小截面用途或敷設(shè)方式線芯最小截面(mm2)銅芯鋁芯照明用燈頭引下線1.02.5敷設(shè)在絕緣支架上的絕緣導(dǎo)線，其支點(diǎn)間距L室內(nèi)L2m1.02.5室外L2m1.52.52mL6m2.546mL15m4615mL25m610穿管敷設(shè)、槽板、護(hù)套線扎頭明敷；線槽1.02.5PE和PEN線（保護(hù)地線）有機(jī)械保護(hù)時(shí)1.52.5無(wú)機(jī)械保護(hù)時(shí)2.54方法四：按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面。在長(zhǎng)距離的高壓線路中，按經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)選擇導(dǎo)線的截面時(shí)，必須從降低電能損耗、減少線路投資和節(jié)約有色金屬等方面綜合考慮。很明顯，降低電能損耗就要加大導(dǎo)線截面，這就與減少線路投資和節(jié)約有色金屬發(fā)生了矛盾。要處理好這一矛盾，必須按現(xiàn)行電價(jià)、這就修理費(fèi)的百分比、導(dǎo)線價(jià)格和最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)等因素，規(guī)定各種導(dǎo)線現(xiàn)行的經(jīng)濟(jì)電流密度。按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線計(jì)算公式如下：式中：導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)截面計(jì)算值(mm2)；最大負(fù)荷電流(A)；經(jīng)濟(jì)電流密度(A/mm2)，參見(jiàn)下表。表3：輸電線路經(jīng)濟(jì)電流密度 (A/mm2)最大負(fù)荷利用小時(shí)(小時(shí)/年)5000架空線裸鋁絞線、鋼芯鋁絞線1.651.150.90裸銅絞線3.02.251.75電纜鋁芯1.921.731.54銅芯2.52.252.0注意：按照此方法計(jì)算出的導(dǎo)線截面選取導(dǎo)線規(guī)格時(shí)，通常取相近截面中較小的截面作為所選導(dǎo)線的截面。按