廣東電纜廠:電纜截面估算
廣東電纜廠：電纜截面估算
先估算負(fù)荷電流
1.用途
這是根據(jù)用電設(shè)備的功率(千瓦或千伏安)算出電流(安)的口訣。
電流的大小直接與功率有關(guān)，也與電壓、相別、力率(又稱功率因數(shù))等有關(guān)。一般有公式可供計算。由于工廠常用的都是380/220伏三相四線系統(tǒng)，因此，可以根據(jù)功率的大小直接算出電流。
2.口訣
低壓380/220伏系統(tǒng)每千瓦的電流，安。
千瓦、電流，如何計算?
電力加倍，電熱加半。①
單相千瓦，4.5安。②
單相380，電流兩安半。③
3.說明
口訣是以380/220伏三相四線系統(tǒng)中的三相設(shè)備為準(zhǔn)，計算每千瓦的安數(shù)。對于某些單相或電壓不同的單相設(shè)備，其每千瓦的安數(shù)，口訣另外作了說明。
?、龠@兩句口訣中，電力專指電動機。在380伏三相時(力率0.8左右),電動機每千瓦的電流約為2安.即將”千瓦數(shù)加一倍”(乘2)就是電流，安。這電流也稱電動機的額定電流。
【例1】5.5千瓦電動機按“電力加倍”算得電流為11安。
【例2】40千瓦水泵電動機按“電力加倍”算得電流為80安。
電熱是指用電阻加熱的電阻爐等。三相380伏的電熱設(shè)備，每千瓦的電流為1.5安。即將“千瓦數(shù)加一半”(乘1.5)就是電流，安。
【例1】3千瓦電加熱器按“電熱加半”算得電流為4.5安。
【例2】15千瓦電阻爐按“電熱加半”算得電流為23安。
這句口訣不專指電熱，對于照明也適用。雖然照明的燈泡是單相而不是三相，但對照明供電的三相四線干線仍屬三相。只要三相大體平衡也可這樣計算。此外，以千伏安為單位的電器(如變壓器或整流器)和以千乏為單位的移相電容器(提高力率用)也都適用。即時說，這后半句雖然說的是電熱，但包括所有以千伏安、千乏為單位的用電設(shè)備，以及以千瓦為單位的電熱和照明設(shè)備。
【例1】12千瓦的三相(平衡時)照明干線按“電熱加半”算得電流為18安。
【例2】30千伏安的整流器按“電熱加半”算得電流為45安(指380伏三相交流側(cè))。
【例3】320千伏安的配電變壓器按“電熱加半”算得電流為480安(指380/220伏低壓側(cè))。
【例4】100千乏的移相電容器(380伏三相)按“電熱加半”算得電流為150安。
?、谠?/span>380/220伏三相四線系統(tǒng)中，單相設(shè)備的兩條線，一條接相線而另一條接零線的(如照明設(shè)備)為單相220伏用電設(shè)備。這種設(shè)備的力率大多為1，因此，口訣便直接說明“單相(每)千瓦4.5安”。計算時，只要“將千瓦數(shù)乘4.5”就是電流，安。
同上面一樣，它適用于所有以千伏安為單位的單相220伏用電設(shè)備，以及以千瓦為單位的電熱及照明設(shè)備，而且也適用于220伏的直流。
【例1】500伏安(0.5千伏安)的行燈變壓器(220伏電源側(cè))按“單相千瓦、4.5安”算得電流為2.3安。
【例2】1000瓦投光燈按“單相千瓦、4.5安”算得電流為4.5安。
對于電壓更低的單相，口訣中沒有提到?？梢匀?/span>220伏為標(biāo)準(zhǔn)，看電壓降低多少，電流就反過來增大多少。比如36伏電壓，以220伏為標(biāo)準(zhǔn)來說，它降低到1/6，電流就應(yīng)增大到6倍，即每千瓦的電流為6*4.5=27安。比如36伏、60瓦的行燈每只電流為0.06*27=1.6安，5只便共有8安。
?、墼?/span>380/220伏三相四線系統(tǒng)中，單相設(shè)備的兩條線都是接到相線上的，習(xí)慣上稱為單相380伏用電設(shè)備(實際是接在兩相上)。這種設(shè)備當(dāng)以千瓦為單位時，力率大多為1，口訣也直接說明：“單相380，電流兩安半”。它也包括以千伏安為單位的380伏單相設(shè)備。計算時，只要“將千瓦或千伏安數(shù)乘2.5”就是電流，安。
【例1】32千瓦鉬絲電阻爐接單相380伏，按“電流兩安半”算得電流為80安。
【例2】2千伏安的行燈變壓器，初級接單相380伏，按“電流兩安半”算得電流為5安。
【例3】21千伏安的交流電焊變壓器，初級接單相380伏，按“電流兩安半”算得電流為53安。
估算出負(fù)荷的電流后在根據(jù)電流選出相應(yīng)導(dǎo)線的截面,選導(dǎo)線截面時有幾個方面要考慮到一是導(dǎo)線的機械強度二是導(dǎo)線的電流密度(安全截流量),三是允許電壓降。
電壓降的估算
1.用途
根據(jù)線路上的負(fù)荷矩，估算供電線路上的電壓損失，檢查線路的供電質(zhì)量。
2.口訣
提出一個估算電壓損失的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，通過一些簡單的計算，可估出供電線路上的電壓損失。
壓損根據(jù)“千瓦.米”，2.5鋁線20—1。截面增大荷矩大，電壓降低平方低。①
三相四線6倍計，銅線乘上1.7。②
感抗負(fù)荷壓損高，10下截面影響小，若以力率0.8計，10上增加0.2至1。③
3.說明
電壓損失計算與較多的因素有關(guān),計算較復(fù)雜。
估算時，線路已經(jīng)根據(jù)負(fù)荷情況選定了導(dǎo)線及截面，即有關(guān)條件已基本具備。
電壓損失是按“對額定電壓損失百分之幾”來衡量的?？谠E主要列出估算電壓損失的最基本的數(shù)據(jù)，多少“負(fù)荷矩”電壓損失將為1%。當(dāng)負(fù)荷矩較大時，電壓損失也就相應(yīng)增大。因些，首先應(yīng)算出這線路的負(fù)荷矩。
所謂負(fù)荷矩就是負(fù)荷(千瓦)乘上線路長度(線路長度是指導(dǎo)線敷設(shè)長度“米”，即導(dǎo)線走過的路徑，不論線路的導(dǎo)線根數(shù)。)，單位就是“千瓦.米”。對于放射式線路，負(fù)荷矩的計算很簡單。對于其中5千瓦設(shè)備安裝位置的負(fù)荷矩應(yīng)這樣算：從線路供電點開始，根據(jù)線路分支的情況把它分成三段。在線路的每一段，三個負(fù)荷(10、8、5千瓦)都通過，因此負(fù)荷矩為：
第一段：10*(10 8 5)=230千瓦.米
第二段：5*(8 5)=65千瓦.米
第三段：10*5=50千瓦.米
至5千瓦設(shè)備處的總負(fù)荷矩為：230 65 50=345千瓦.米
下面對口訣進行說明：
①首先說明計算電壓損失的最基本的根據(jù)是負(fù)荷矩：千瓦.米
接著提出一個基準(zhǔn)數(shù)據(jù)：
2.5平方毫米的鋁線，單相220伏，負(fù)荷為電阻性(力率為1)，每20千瓦.米”負(fù)荷矩電壓損失為1%。這就是口訣中的2.5鋁線20—1。
在電壓損失1%的基準(zhǔn)下，截面大的，負(fù)荷矩也可大些，按正比關(guān)系變化。比如10平方毫米的鋁線，截面為2.5平方毫米的4倍，則20*4=80千瓦.米，即這種導(dǎo)線負(fù)荷矩為80千瓦.米，電壓損失才1%。其余截面照些類推。
當(dāng)電壓不是220伏而是其它數(shù)值時，例如36伏，則先找出36伏相當(dāng)于220伏的1/6。此時，這種線路電壓損失為1%的負(fù)荷矩不是20千瓦.米，而應(yīng)按1/6的平方即1/36來降低，這就是20*(1/36)=0.55千瓦.米。即是說，36伏時，每0.55千瓦.米(即每550瓦.米)，電壓損失降低1%。
“電壓降低平方低”不單適用于額定電壓更低的情況，也可適用于額定電壓更高的情況。這時卻要按平方升高了。例如單相380伏，由于電壓380伏為220伏的1.7倍，因此電壓損失1%的負(fù)荷矩應(yīng)為20*1.7的平方=58千瓦.米。
從以上可以看出：口訣“截面增大荷矩大，電壓降低平方低”。都是對照基準(zhǔn)數(shù)據(jù)2.5鋁線20—1而言的。
【例1】一條220伏照明支路，用2.5平方毫米鋁線，負(fù)荷矩為76千瓦.米。由于76是20的3.8倍(76/20=3.8)，因此電壓損失為3.8%。
【例2】一條4平方毫米鋁線敷設(shè)的40米長的線路，供給220伏1千瓦的單相電爐2只，估算電壓損失是：
先算負(fù)荷矩2*40=80千瓦.米。再算4平方毫米鋁線電壓損失1%的負(fù)荷矩，根據(jù)“截面增大負(fù)荷矩大”的原則，4和2.5比較，截面增大為1.6倍(4/2.5=1.6)，因此負(fù)荷矩增為
20*1.6=32千瓦.米(這是電壓損失1%的數(shù)據(jù))。最后計算80/32=2.5，即這條線路電壓損失為2.5%。
②當(dāng)線路不是單相而是三相四線時，(這三相四線一般要求三相負(fù)荷是較平衡的。它的電壓是和單相相對應(yīng)的。如果單相為220伏，對應(yīng)的三相便是380伏，即380/220伏。)同樣是2.5平方毫米的鋁線，電壓損失1%的負(fù)荷矩是①中基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的6倍，即20*6=120千瓦.米。至于截面或電壓變化，這負(fù)荷矩的數(shù)值，也要相應(yīng)變化。
當(dāng)導(dǎo)線不是鋁線而是銅線時，則應(yīng)將鋁線的負(fù)荷矩數(shù)據(jù)乘上1.7，如“2.5鋁線20—1”改為同截面的銅線時，負(fù)荷矩則改為20*1.7=34千瓦.米，電壓損失才1%。
【例3】前面舉例的照明支路，若是銅線，則76/34=2.2，即電壓損失為2.2%。對電爐供電的那條線路，若是銅線，則80/(32*1.7)=1.5，電壓損失為1.5%。
【例4】一條50平方毫米鋁線敷設(shè)的380伏三相線路，長30米，供給一臺60千瓦的三相電爐。電壓損失估算是：
先算負(fù)荷矩：60*30=1800千瓦.米。
再算50平方毫米鋁線在380伏三相的情況下電壓損失1%的負(fù)荷矩：根據(jù)“截面增大荷矩大”，由于50是2.5的20倍，因此應(yīng)乘20，再根據(jù)“三相四線6倍計”，又要乘6，因此，負(fù)荷矩增大為20*20*6=2400千瓦.米。
最后1800/2400=0.75，即電壓損失為0.75% ③以上都是針對電阻性負(fù)荷而言。對于感抗性負(fù)荷(如電動機)，計算方法比上面的更復(fù)雜。但口訣首先指出：同樣的負(fù)荷矩——千瓦.米，感抗性負(fù)荷電壓損失比電阻性的要高一些。它與截面大小及導(dǎo)線敷設(shè)之間的距離有關(guān)。對于10平方毫米及以下的導(dǎo)線則影響較小，可以不增高。
對于截面10平方毫米以上的線路可以這樣估算：先按①或②算出電壓損失，再“增加0.2至1”，這是指增加0.2至1倍，即再乘1.2至2。這可根據(jù)截面大小來定，截面大的乘大些。例如70平方毫米的可乘1.6，150平方毫米可乘2。
以上是指線路架空或支架明敷的情況。對于電纜或穿管線路，由于線路距離很小面影響不大，可仍按①、②的規(guī)定估算，不必增大或僅對大截面的導(dǎo)線略為增大(在0.2以內(nèi))。
【例5】若20千瓦是380伏三相電動機，線路為3*16鋁線支架明敷，則電壓損失估算為：已知負(fù)荷矩為600千瓦.米。
計算截面16平方毫米鋁線380伏三相時，電壓損失1%的負(fù)荷矩：由于16是2.5的6.4倍，三相負(fù)荷矩又是單相的6倍，因此負(fù)荷矩增為：20*6.4*6=768千瓦.米600/768=0.8
即估算的電壓損失為0.8%。但現(xiàn)在是電動機負(fù)荷，而且導(dǎo)線截面在10以上，因此應(yīng)增加一些。根據(jù)截面情況，考慮1.2，估算為0.8*1.2=0.96，可以認(rèn)為電壓損失約1%。
以上就是電壓損失的估算方法。最后再就有關(guān)這方面的問題談幾點：
一、線路上電壓損失大到多少質(zhì)量就不好?一般以7~8%為原則。(較嚴(yán)格的說法是：電壓損失以用電設(shè)備的額定電壓為準(zhǔn)(如380/220伏)，允許低于這額定電壓的5%(照明為2.5%)。但是配電變壓器低壓母線端的電壓規(guī)定又比額定電壓高5%(400/230伏)，因此從變壓器開始至用電設(shè)備的整個線路中，理論上共可損失5% 5%=10%，但通常卻只允許7~8%。這是因為還要扣除變壓器內(nèi)部的電壓損失以及變壓器力率低的影響的緣故。)不過這7~8%是指從配電變壓器低壓側(cè)開始至計算的那個用電設(shè)備為止的全部線路。它通常包括有戶外架空線、戶內(nèi)干線、支線等線段。應(yīng)當(dāng)是各段結(jié)果相加，全部約7~8%。
二、估算電壓損失是設(shè)計的工作，主要是防止將來使用時出現(xiàn)電壓質(zhì)量不佳的現(xiàn)象。由于影響計算的因素較多(主要的如計算干線負(fù)荷的準(zhǔn)確性，變壓器電源側(cè)電壓的穩(wěn)定性等)，因此，對計算要求很精確意義不大，只要大體上胸中有數(shù)就可以了。比如截面相比的關(guān)系也可簡化為4比2.5為1.5倍，6比2.5為2.5倍，16比2.5倍為6倍。這樣計算會更方便些。
三、在估算電動機線路電壓損失中，還有一種情況是估算電動機起動時的電壓損失。這是若損失太大，電動機便不能直接起動。由于起動時的電流大，力率低，一般規(guī)定起動時的電壓損失可達(dá)15%。這種起動時的電壓損失計算更為復(fù)雜，但可用上述口訣介紹的計算結(jié)果判斷，一般截面25平方毫米以內(nèi)的鋁線若符合5%的要求，也可符合直接起動的要求：35、50平方毫米的鋁線若電壓損失在3.5%以內(nèi)，也可滿足;70、95平方毫米的鋁線若電壓損失在2.5%以內(nèi)，也可滿足;而120平方毫米的鋁線若電壓損失在1.5以內(nèi)。才可滿足。這3.5%，2.5%，1.5.%剛好是5%的七、五、三折，因此可以簡單記為：“35以上，七、五、三折”。
四、假如在使用中確實發(fā)現(xiàn)電壓損失太大，影響用電質(zhì)量，可以減少負(fù)荷(將一部分負(fù)荷轉(zhuǎn)移到別的較輕的線路，或另外增加一回路)，或者將部分線段的截面增大(最好增大前面的干線)來解決。對于電動機線路，也可以改用電纜來減少電壓損失。當(dāng)電動機無法直接啟動時，除了上述解決辦法外，還可以采用降壓起動設(shè)備(如星-三角起動器或自耦減壓起動器等)來解決
根據(jù)電流來選截面
1.用途
各種導(dǎo)線的截流量(安全用電)通?？梢詮氖謨灾胁檎摇５每谠E再配合一些簡單的心算，便可直接算出，不必查表。
線的截流量與導(dǎo)線的截面有關(guān)，也與導(dǎo)線的材料(鋁或銅)、型號(絕緣線或裸線等)、敷設(shè)方法(明敷或穿管等)以及環(huán)境溫度(25℃左右或更大)等有關(guān)，影響的因素較多，計算也較復(fù)雜。
2.口訣
鋁心絕緣線截流量與截面的倍數(shù)關(guān)系：S(截面)=0.785*D(直徑)的平方
10下5，100上二，25、35，四三界，70、95，兩倍半。①
穿管、溫度，八九折。②
裸線加一半。
銅線升級算。
3.說明
口訣是以鋁芯絕緣線、明敷在環(huán)境溫度25℃的條件為準(zhǔn)。若條件不同，口訣另有說明。
絕緣線包括各種型號的橡皮絕緣線或塑料絕緣線。
口訣對各種截面的截流量(電流，安)不是直接指出，而是用“截面乘上一定倍數(shù)”來表示。為此，應(yīng)當(dāng)先熟悉導(dǎo)線截面(平方毫米)的排列：
11.52.54610162535507095120150185.......
生產(chǎn)廠制造鋁芯絕緣線的截面通常從2.5開始,銅芯絕緣線則從1開始;裸鋁線從16開始，裸銅線則從10開始。
①這口訣指出：鋁芯絕緣線截流量，安，可以按“截面數(shù)的多少倍”來計算。口訣中阿拉伯?dāng)?shù)字表示導(dǎo)線截面(平方毫米)，漢字?jǐn)?shù)字表示倍數(shù)。把口訣的“截面與倍數(shù)關(guān)系”排列起來便如下：
...10*516、25*435、45*370、95*2.5120*2......
現(xiàn)在再和口訣對照就更清楚了，原來“10下五”是指截面從10以下，截流量都是截面數(shù)的五倍。“100上二”是指截面100以上，截流量都是截面數(shù)的二倍。截面25與35是四倍和三倍的分界處。這就是口訣“25、35四三界”。而截面70、95則為二點五倍。從上面的排列可以看出：除10以下及100以上之處，中間的導(dǎo)線截面是每每兩種規(guī)格屬同一種倍數(shù)。
下面以明敷鋁芯絕緣線，環(huán)境溫度為25℃，舉例說明：
【例1】6平方毫米的，按“10下五”算得截流量為30安。
【例2】150平方毫米的，按“100上二”算得截流量為300安。
【例3】70平方毫米的，按“70、95兩倍半”算得截流量為175安。
從上面的排列還可以看出：倍數(shù)隨截面的增大而減小。在倍數(shù)轉(zhuǎn)變的交界處，誤差稍大些。比如截面25與35是四倍與三倍的分界處，25屬四倍的范圍，但靠近向三倍變化的一側(cè)，它按口訣是四倍，即100安，但實際不到四倍(按手冊為97安)，而35則相反，按口訣是三倍，即105安，實際則是117安，不過這對使用的影響并不大。當(dāng)然，若能“胸中有數(shù)”，在選擇導(dǎo)線截面時，25的不讓它滿到100安，35的則可以略為超過105安便更準(zhǔn)確了。同樣，2.5平方毫米的導(dǎo)線位置在五倍的最始(左)端，實際便不止五倍(最大可達(dá)20安以上)，不過為了減少導(dǎo)線內(nèi)的電能損耗，通常都不用到這么大，手冊中一般也只標(biāo)12安。
②從這以下，口訣便是對條件改變的處理。本名“穿管、溫度，八、九折”是指：若是穿管敷設(shè)(包括槽板等敷設(shè)，即導(dǎo)線加有保護套層，不明露的)，按①計算后，再打八折(乘0.8)。若環(huán)境溫度超過25℃，應(yīng)按①計算后再打九折(乘0.9)。
關(guān)于環(huán)境溫度，按規(guī)定是指夏天最熱月的平均最高溫度。實際上，溫度是變動的，一般情況下，它影響導(dǎo)體截流并不很大。因此，只對某些高溫車間或較熱地區(qū)超過25℃較多時，才考慮打折扣。
還有一種情況是兩種條件都改變(穿管又溫度較高)，則按①計算后打八折，再打九折。或者簡單地一次打七折計算(即0.8*0.9=0.72,約為0.7)。這也可以說是“穿管、溫度，八、九折”的意思。
例如：(鋁芯絕緣線)
10平方毫米的，穿管(八折)，
40安(10*5*0.8=40)
高溫(九折)
45安(10*5*0.9=45)
穿管又高溫(七折)
35安(10*5*0.7=35安)
95平方毫米的，穿管(八折)
190安(95*2.5*0.8=190)
高溫(九折)
214安(95*2.5*0.9=213.8)
穿管又高溫(七折)
166安(95*2.5*0.7=166.3)
③對于裸鋁線的截流量,口訣指出“裸線加一半”，即按①計算后再一半(乘1.5)。這是指同樣截面的鋁芯絕緣芯與裸鋁線比較，截流量可加一半。
【例1】16平方毫米裸鋁線，96安(16*4*1.5=96)
高溫，86安(16*4*1.5*0.9=86.4)
【例2】35平方毫米裸鋁線,158安(35*3*1.5=157.5)
【例3】120平方毫米裸鋁線,360安(120*2*1.5=360) ?、軐τ阢~導(dǎo)線的截流量,口訣指出“銅線升級算”，即將銅導(dǎo)線的截面按截面排列順序提升一級，再按相應(yīng)的鋁線條件計算。
【例1】35平方毫米裸銅線25℃。升級為50平方毫米，再按50平方毫米裸鋁線，25℃計算為225安(50*3*1.5)。
【例2】16平方毫米銅絕緣線25℃。按25平方毫米鋁絕緣線的相同條件，計算為100安(25*4)。
【例3】95平方毫米銅絕緣線25℃，穿管。按120平方毫米鋁絕緣線的相同條件，計算為192安(120*2*0.8)。
附帶說一下：對于電纜，口訣中沒有介紹。一般直接埋地的高壓電纜，大體上可采用①中的有關(guān)倍數(shù)直接計算，比如35平方毫米高壓鎧裝鋁芯電纜埋地敷設(shè)的截流量約為105安(35*3)。95平方毫米的約為238安(95*2.5)。
下面這個估算口訣和上面的有異曲同工之處：
二點五下乘以九，往上減一順號走。
三十五乘三點五，雙雙成組減點五。
條件有變加折算，高溫九折銅升級。
穿管根數(shù)二三四，八七六折滿載流。
2.5平方*94平方*86平方*7 10平方*616平方*525平方*435平方*3.5
50和70平方*395和120平方*2.5.....................
最后說明一下用電流估算截面的適用于近電源(負(fù)荷離電源不遠(yuǎn)),電壓降適用于長距離。