电气设计

电气设计

很多电气设计初学者在设计过程中经常都会遇到电缆和电线的选择和安全载流量的计算的问题，不同的电缆和电线是有很大的区别的，使用环境不同，条件不同，电缆和电线的要求就不同。我们如何去选择呢？下面会为大家图文+视频仔细讲解：（树上鸟教育电气设计）

一、导线材料选择

电缆导线一般采用铝芯线。下列场合应采用铜芯线：

（1）需要确保长期运行中连线可靠的回路。如:重要电源、重要的操作回路二次回路、电机的励磁、移动设备的线路以及剧烈振动场合的线路。

（2）对铝有严重腐蚀而对铜腐蚀轻微的场合。

（3）爆炸危险环境或火灾危险环境有特殊要求者。

（4）特别重要的公共建筑物。

（5）高温设备.

（6）应急系统,包括消防设施的线路。

此经全面技术经济分析确证宜采用铜芯导线电缆的。如高层建筑,大、中型计算机房的建筑,重要的公共建筑以及国外工程和外资工程等适应国外要求者。

图:铝花导线 图:铜花导线

二、电缆芯数选择

（1）电压1Kv及以下的三相四线低压系统,若第四芯为PEN线时,应采用四芯型电缆而不得用三芯电缆加单芯电缆组合成的回路的方式。当PE线作为专用线而与带电导体N线分开时,则应用五芯型电缆。若无五芯型电缆时可用四芯电缆加单芯电缆捆扎组合的方式。PE线也可利用电缆的打套、屏蔽层、铠装等电缆金属外护层等。如果是三相三线制系统则采用四芯电缆,第四芯为PE线。

（2）3-35KV交流系统应采用三芯电缆

（3）在水下或较长的重要线路中为避免或减少中间接头或单芯电缆比多芯电缆有较好的综合技术经济性时,可选用单芯电缆。但应注意用于交流系统的单芯电缆不得采用钢带铠装,应采用经隔磁处理的钢丝铠装电缆。

单芯 三芯 四芯 五芯

三、电缆载流量选择

电缆载流量是指一条电缆线路在输送电能时所通过的电流量,在热稳定条件下,当电缆导体达到长期允许工作温度时的电缆载流量称为电缆长期允许载流量。

估算口诀:

二点五下乘以九，往上减一顺号走。

三十五乘三点五，双双成组减点五。

条件有变加折算，高温九折铜升级。

穿管根数二三四，八七六折满载流。

注 ：口诀对各种绝缘线(橡皮和塑料绝缘线)的载流量(安全电流)不是直接指出,而是截面乘上一定的倍数来表示。

我国常用导线标称截面(平方毫米)排列如下：1、15、25、4、6、10、16、25、、50、70、95、120、150、185等...

（1）“二点五下乘以九,往上减一顺号走”说的是2.5mm'及以下的各种截面铝芯绝缘线,其载流量约为截面数的9倍。如2.5mm导线,载流量为2.5×9=22.5(A)。从4mm及以上导线的载流量和截面数的倍数关系是顺着线号往上排,倍数逐次减,即4×8、6×7、10×6、16×525×4。

（2）“三十五乘三点五,双双成组减点五”,说的是35mm”的导线载流量为截面数的3.5倍,即35×3.5=122.5A)。从50mm及以上的导线线号成一组,倍数依次减0.5。即50、70m'导线的载流量为截面数的3倍;95、120mm”导线载流量是其截面积数的2.5倍,依次类推。

（3）“条件有变加折算,高温九折铜升级”。上述口诀是铝芯绝缘线、明敷在环境温度25℃的条件下而定的。若铝芯绝缘线明敷在环境温度长期高

于25℃的地区,导线载流量可按上述口诀计算方法算出,然后再打九折即可;当使用的不是铝线而是铜芯绝缘线,它的载流量要比同规格铝线略大一些,可按上述口诀方法算出比铝线加大个线号的载流量。如16mm'铜线的载流量,可按25mm2铝线计算。

（4）"穿管根数二三八七六折满载流。意思是在穿管敷设两根、三根、四根电线的情况下,其载流量分别是电工口诀计算载流量(单根敷设)的80%、70%、60%。

国家规范有规定。运用时,负载所要求的最大负载电流,必须小于导线在空气中的长期允许载流量。例如:25平方毫米的铜芯线,在空中的长期允许载流量为100A,当你的主设备运行时,运行电流就只能小于或等于100A,决不能大于100A。

四、电缆绝缘水平选择

（1）电缆设计用缆芯对地(与绝缘屏蔽层或金属护套之间)的额定电压U。应满足所在电力系统中性点接地方式及其允许要求的水平。中性点非有效接地（包括中性点不接地）系统中的单相接地故障持续时间min到2h之间，必须选II累的U0。

U0仅当系统中的单相接地故障能很快切除。在任何愤况下,故障持续时间不超过1min时可选用第I类U0。一般情况下，220/380V系统只选用第I类的U0，3-35V系统应选用第II类的U0。

（2）电缆设计用缆芯之间的额定电压∪应按等于或大于系统标称电压U选择。

（3）电缆设计用缆芯之间的工频最高电压Uma应按等于或大于系统的最高工作电压Un选择。

（4）电缆设计用缆芯的雷电冲击耐受电压峰值U。应按下表选取。

（5）发也机回路等安全性要求较高的情况下,U宣采取173%的使用回路工作相电压。

单位为：KV

括号内数值只能用于建筑物的电气线路。不包括建筑物电源主进线,其中0.45/0.75Kv用于IT系统。电缆绝缘水平的选择见表。正确地选择电缆的额定电压U0值是确保长期安全运行的关键之一。

五、绝缘材料及护套选择

（1）聚氯乙烯绝缘及护套电力电缆(简称全塑电缆或塑料电缆)主要弯曲性能好接头制作简便,耐油耐酸碱腐蚀,不延燃,具有内铠装结构,使钢带或钢丝免受腐蚀,价格便宜。

尤其在线路高差较大或敷设在桥架槽盒內以及在含有酸碱等化学性腐蚀土质中直埋宜选用塑料电缆。

缺点是绝缘电阻较油浸低绝缘电缆低,介质损耗较高。由于普通聚氧乙烯在燃烧时散发有毒烟气,故对于需要在一旦着火燃烧时的低烟、低毒有严格要求的场合。如地下客运设施、地下商业区高层建筑和特殊重要公共设施等人流较密集场所,或者重要的厂房,不宜采用普通型氧乙烯绝缘或护套型电力电缆,而应采用低烟卤或无卤的难燃电缆。

普通型聚氯乙烯绝缘电缆的适用温度范围为+60℃-15℃之间低于以下环境,可采用耐寒型聚氯乙烯聚氯乙烯电力电缆。

普通型聚氟乙烯绝缘电缆不适用在含有苯及苯胺类酮类吡啶、甲醇乙醇、乙醛等化学剂土壤中。在含有三氯乙烯、三氯甲烷、四氯化碳、二硫化碳、醋酸酐、冰醋酸的环境也不宜采用。

近年我国聚氯乙烯电力电缆的线芯长期允许工作温度从65℃提高到70℃,载流量也相应提高。聚氯乙烯绝缘电力电缆在供电系统中使用很广泛。

图:聚氯乙烯绝缘电力电缆

（2）橡皮绝缘电力电缆

的弯曲性能较好,能够在严寒气候下敷设,特别适用于敷设线路水平高差和垂直敷设场合。它不仅适用于固定敷设线路,也可用于定期移动的非固定敷设线路。移动式电气设备的供电回路应采用橡皮绝缘橡皮护套软电缆简称橡套软电缆)。有屏蔽要求的回路,如煤炭采掘工作面供电电缆应具有分相屏蔽。

普通橡胶遇到油类及其化合物时会很快被损坏。因此」在可能经常被油浸泡的场所,宜采用耐油型橡胶护套电缆。

普通橡胶耐热性能差,允许运行温度较低。故对高温环境又有柔软性要求的回路,宜选用乙丙橡胶绝缘电缆丙橡胶绝缘电缆具有较优异的电气,机械特性,即使在潮湿环境下也具有良好的耐高温性能。线芯长期工作温度可达90℃。采用氯碳化氯乙烯护套的乙丙橡皮绝缘电缆可适用于要求阻燃的场所。

（3）架空绝缘电缆

它耐光老化性能较优,主要用于地下水位较高地方,有化学腐蚀液体溢流的场所。工厂区外需电缆数量不多又不便埋地下时,该电缆对城镇配电线路改建尤为适宜。架空绝缘电缆在我国被大量地使用。

图:橡皮绝缘电缆图、架空绝缘电缆

（4）交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套电力电缆它性能优良、结构简单、制造方便、外径小、重量轻、载流量大、敷设方便除不受高差限制外,其终端和接头连接方便,完全可以代替大部分低绝缘电缆。对于1k∨及635k∨电压级的非重要回路,可采用“非干式交联”工艺制作的电缆。对于635kV重要回路,应选用千式交联工艺制作的电缆,电气性能更优异。

（5）金属护套矿物绝缘电缆耐高温,外护层为铜或铝,绝缘库,高层建筑、核电站、采油平台、冷库等交流额定电压500直流电压1000V)及以下的高温、高湿、易燃、易爆环境。它的长期工作环境温度可达250℃400℃,是理想的耐高温电缆。

图:交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套电缆图、金属护套矿物绝缘电统

六、铠装选择

（1）直埋敷设

在土壤可能发生位移的地段。如流沙、回填土及大型建筑物、构筑物附近应选用能承受机械张力的钢丝铠装电缆或采取预留长度,用板桩或排桩加固土壤等措施,以减少或消除土壤移位而作用在电缆上的应力。

聚氯乙烯电缆直埋敷设时,当使用中可能承受较大压力或存在机械损伤危险时,应选用钢带铠装。电缆金属套或铠装外面应具有塑料防腐蚀外套。当位于盐碱沼泽,或在含有腐蚀性的矿渣回填土中时,应具有增强防腐蚀性外护套。

（2）水下敷设

敷设于通航河道、激流河道、或被冲刷河岸、海湾处宜采用钢丝铠装。不通航的小河或沟渠底部且河床或沟底稳定的场合可采用钢带铠装。但钢丝,钢带外面均需具有耐腐蚀的塑料或纤维外被层。

（3）空气中敷设

支持挡距大于400mm时,可能承受机械损伤或防鼠害、蚁害要求较高的地方,如地下铁等应采用铠装电缆敷设于托盘梯架、槽盒中在含有腐蚀气体环境中,铠装外应包有挤出外护套;在有放射性作用的场所,应由氯丁橡胶或其它耐辐射的外护套;高温场所应有硅橡胶类耐高温外护套;在有防火要求的场所,应选用耐火型电缆或在电缆外层涂复防火涂料,缠绕防火包带或敷设在耐火槽盆中。

七、母线选择

母线槽按绝缘方式可分为密集绝缘型和空气绝缘型两种。将裸母线用绝缘材料覆盖后,紧贴通道壳体放置的母线槽为密集绝缘型。将裸母线用绝缘衬垫支撑在壳体内,靠空气介质来绝缘的母线槽为空气绝缘型。空气式绝缘重量轻、结构简单价格便宜。密集式绝缘散热条件较好,可制成大电流等级。

母线槽分为户内型户外型。就结构形式分有馈电式、差接式、滑接式。母线槽适用于高层建筑、多层厂房、标准厂房或机床设备密集的车间。对于工艺变化周期短的车间配电尤为适宜此外还可用于变压器与配电屏的连接。它的容量大、结构紧凑、占空间小、安装方便、使用安全可靠。

图:母线

负荷计算基础知识和应用