交流供电电缆线径选择的十个误区辨析

舟航

机房供配电系统设计有一定的规范，用户新建机房供配电系统时，应通过设计单位选择合适的交流线径，严格按设计文件施工。对于现有机房新增一般性负载，往往由用户自行设计并安装。
安全用电是动力设备安装与维护人员的基本要求，所有安装与维护人员都有必要了解交流电缆线径选择的方法和原则。维护人员在日常工作中不局限于发现设备潜在故障，也应关注线缆等配套设备存在的风险，实现精细化维护。在具体的安装与维护工作中，不少工程师对电缆线径的选择存在着一些误区，需要对这些误区进行分析。选择了错误的电缆线径，轻则增加了建设或运行成本，重则可能带来巨大的安全隐患。
本文列出的十个误区都是工程与维护人员容易发生的，事实上导线线径选择还有更多的影响因素，具体选择线径时应根据环境温度、允许温升、敷设方式等查询电工手册或其它相关设计规范。
3 O, \  w0 l$ D5 W误区一：经济电流密度2~4A/mm2，选2偏安全，选4偏经济
按照经济电流密度选择交流线径是通行的方法，铜质电缆经济电流密度为2~4A/mm2。显然，取经济电流密度为2A/mm2时，线径较粗，投资成本较高；取经济电流密度为4A/mm2时，线径较细较经济。一些工程人员认为，按照经济电流密度选择电缆即可，选2A/mm2偏安全，选4A/mm2偏经济，都是可行的选择。
  e3 w% u6 F4 G# C3 {当电缆较细时，电缆比表面积大，对散热有利；当电缆较粗时，电缆比表面积小，热量不易散发，单位截面积导线通过相同的电流时，粗电缆温度较高。如果电缆温度超过允许值，就会发生危险。下表为在空气中敷设的塑料绝缘铜芯电线长期连续负荷载流量（《电工手册》第14章第99页，上海科学技术出版社第四版，吕如良等主编，2002年1月），周围环境温度为25℃，线芯长期允许工作温度为70℃。
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线径（mm2）	1	2.5	4	6	10	16	25	50	120	150	185
安全载流量	20	34	45	56	85	113	146	225	400	450	505
每mm2电流	20	13.6	11.25	9.33	8.5	7.06	5.84	4.5	3.33	3	2.73

由上表可见，较细的电缆每平方载流量远大于4A，随着电缆线径的增加，每单位mm2载流量明显下降。由于电缆不应一直运行于最高温度，同时存在可能的过流或其它因素影响，选择时导线载流量应小于上表载流量数值。
由此看来，经济电流密度理解为粗电缆取2、细电缆取4，比理解为选2偏安全、选4偏经济更合乎实际。
误区二：只按经济电流密度，不复核电缆压降
$ g2 M+ B( C( A! r  \' t# M假定某单相交流负载最大电流不超过16A（单相负载电流通常不超过20A），按经济电流密度法选用4mm2电缆，如果负载距离100米，铜电导率σ为57，电缆电阻为：
R=L/（σS）=100×2/（57×4）=0.88Ω
8 u5 O' b& M3 P4 k/ P! f电缆上电压降ΔU为
ΔU=IR=16×0.88=14.1V
连接回路在最大工作电流作用下的电压降，不得超过该回路允许值（《电力工程电缆设计规范》第6页，GB50217-94），该例电缆上电压降达到14.1/220=6.4%，超过多数设备线路上压降不应大于5%的要求。负载工作电压下降6.4%，相应的工作电流上升1A，需要选用更粗的电缆（如6mm2），重新计算电压降，直至电压降小于5%。
( r2 B6 r2 a* d误区三：只选择电线线径，不考虑电线类型
" t3 o4 [# m( j4 G计算电缆线径时，只确定了电缆金属介质的截面积。只要截面积相同，不论何种绝缘层与护套，电缆本身性质完全相同（铜质，通信机房电力电缆一般不用铝芯电线）。但正是由于绝缘层与护套的不同，散热性能、允许温升就有区别，如常用的VV（聚氯乙烯绝缘）电缆与JYV（交联聚乙烯绝缘）电缆，前者允许温度为70℃，后者可达90℃，因此JYV电缆允许的截流量更大，同样的负载电流条件下，可以选择较小的线径。此外，单芯与多芯电缆（指内部含互相绝缘的多芯成套电缆）散热条件不同，截流量也有区别。例如，铜芯导体截面为50mm2，单芯与多芯明敷电缆在环境温度为25℃、导体温度分别为70℃（VV电缆）和90℃（JYV电缆）时载流量规格如下表所示（数据来源：北京电缆网）。
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电缆类型	单芯	两芯	三芯	四芯
VV	170	145	130	138
YJV	230	210	160	165

由上表可知，多芯电缆载流量较单芯为小，VV电缆载流量较YJV电缆为小，设计电缆时需要计入这些因素。多根单芯电缆平行捆扎敷设时，计算载流量也应在单芯电缆的基础上乘以一个小于1的降额矫正系数。下表为《工厂供电》中多根电缆并列时载流修正系数，电缆相距100mm。

并列导线数	1	2	3	4	5	6	7	8
载流量修正系数	1	0.9	0.85	0.8	0.78	0.75	0.73	0.72

' {, x) T' D8 g4 J8 L* S误区四：优先选择长期安全载流量大的电缆
6 l/ D; ?* O, O1 N5 n/ I# ^一般地，从电缆的绝缘性能、环保性能和耐候性能等方面看，YJV电缆载流量大，在各方面比VV电缆性能更优异，应在工程设计中优先考虑。
" t2 F% z% v) E& ]! \4 C+ d6 A事实上，YJY电缆虽然具有载流量大、电缆直径小、重量轻、方便安装等优点，但在同等截面积条件下，YJY电缆比VV电缆流量大的原因仅仅是因为能承受的温度高而已。截面积相同，铜的质量、导电率也相同，因而在输送同等电流的情况下，选择YJY电缆可以比选择VV电缆细一些的线径，但线路电阻增加，线损和电压降也增加，长期运行不一定合算。
电缆选择必须全面考虑环境条件、使用场所、敷设方式、供电距离、长期运行的费用和电压降，能用VV电缆的场所一般仍推荐用VV电缆。如果原行线架上已敷设VV电缆，新设计增加耐受温升更高的JYV电缆是没有意义的，平行捆扎走线的电缆只能按耐受温升最低的电缆计算载流量。
, Y' V" V6 I" t- w误区五：并联多大的导线，就相当于线径增大多少平方
大型机房负载容量大，需要提供很大的电流，如果选择一根导线，无疑需要线径很粗的供电电缆，施工并不方便，甚至没有足够粗的导线可供使用。多根导线并联是允许的，由于线径小的电线每平方载流量大于粗电线，并联方式可能在经济上更合算。
" e) h( O2 M" {8 ]并联电线之间的电流在理论上按截面积分配，只要是相同材质电线（如铜线），都可以直接并联。但实际工程中，最好使用相同的线径。如果线径相差悬殊，可能由于接线端子存在一定电阻，以及与电缆截面积不成正比的感抗作用，导致电流分配偏差，一根导线可能分配电流过大，超过安全载流量。此外，如果采用不一致的线径，需仔细复核电线上的电流是否小于安全载流量，细导线的单位载流量只能按粗导线计算。
因此，大小相差悬殊的电缆并联使用，电缆载流量往往并不按照理想条件下的电流分配规律来分配，小电缆相对发热明显。两线并联时，粗的电缆不应大于细电缆的两倍。

moyfu

学习了~~~
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