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交流供電電纜線徑選擇的十個誤區(qū)分析

作者: 時間:2012-05-10 來源:網絡 收藏

機房供配電系統(tǒng)設計有一定的規(guī)范,用戶新建機房供配電系統(tǒng)時,應通過設計單位合適的線徑,嚴格按設計文件施工。對于現(xiàn)有機房新增一般性負載,往往由用戶自行設計并安裝。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/177291.htm

  安全用電是動力設備安裝與維護人員的基本要求,所有安裝與維護人員都有必要了解線徑的方法和原則。維護人員在日常工作中不局限于發(fā)現(xiàn)設備潛在故障,也應關注線纜等配套設備存在的風險,實現(xiàn)精細化維護。在具體的安裝與維護工作中,不少工程師對線徑的存在著一些,需要對這些進行。選擇了錯誤的線徑,輕則增加了建設或運行成本,重則可能帶來巨大的安全隱患。

  本文列出的十個都是工程與維護人員容易發(fā)生的,事實上導線線徑選擇還有更多的影響因素,具體選擇線徑時應根據環(huán)境溫度、允許溫升、敷設方式等查詢電工手冊或其它相關設計規(guī)范。

  誤區(qū)一:經濟電流密度2~4A/mm2,選2偏安全,選4偏經濟
  按照經濟電流密度選擇線徑是通行的方法,銅質電纜經濟電流密度為2~4A/mm2。顯然,取經濟電流密度為2A/mm2時,線徑較粗,投資成本較高;取經濟電流密度為4A/mm2時,線徑較細較經濟。一些工程人員認為,按照經濟電流密度選擇電纜即可,選2A/mm2偏安全,選4A/mm2偏經濟,都是可行的選擇。

  當電纜較細時,電纜比表面積大,對散熱有利;當電纜較粗時,電纜比表面積小,熱量不易散發(fā),單位截面積導線通過相同的電流時,粗電纜溫度較高。如果電纜溫度超過允許值,就會發(fā)生危險。下表為在空氣中敷設的塑料絕緣銅芯電線長期連續(xù)負荷載流量(《電工手冊》第14章第99頁,上??茖W技術出版社第四版,呂如良等主編,2002年1月),周圍環(huán)境溫度為25℃,線芯長期允許工作溫度為70℃。

  由上表可見,較細的電纜每平方載流量遠大于4A,隨著電纜線徑的增加,每單位mm2載流量明顯下降。由于電纜不應一直運行于最高溫度,同時存在可能的過流或其它因素影響,選擇時導線載流量應小于上表載流量數(shù)值。

  由此看來,經濟電流密度理解為粗電纜取2、細電纜取4,比理解為選2偏安全、選4偏經濟更合乎實際。

  誤區(qū)二:只按經濟電流密度,不復核電纜壓降
  假定某單相交流負載最大電流不超過16A(單相負載電流通常不超過20A),按經濟電流密度法選用4mm2電纜,如果負載距離100米,銅電導率σ為57,電纜電阻為:

  R=L/(σS)=100×2/(57×4)=0.88Ω

  電纜上電壓降ΔU為 信息來源:http://www.tede.cn

  ΔU=IR=16×0.88=14.1V

  連接回路在最大工作電流作用下的電壓降,不得超過該回路允許值(《電力工程電纜設計規(guī)范》第6頁,GB50217-94),該例電纜上電壓降達到14.1/220=6.4%,超過多數(shù)設備線路上壓降不應大于5%的要求。負載工作電壓下降6.4%,相應的工作電流上升1A,需要選用更粗的電纜(如6mm2),重新計算電壓降,直至電壓降小于5%。

  誤區(qū)三:只選擇電線線徑,不考慮電線類型

  計算電纜線徑時,只確定了電纜金屬介質的截面積。只要截面積相同,不論何種絕緣層與護套,電纜本身性質完全相同(銅質,通信機房電力電纜一般不用鋁芯電線)。但正是由于絕緣層與護套的不同,散熱性能、允許溫升就有區(qū)別,如常用的VV(聚氯乙烯絕緣)電纜與JYV(交聯(lián)聚乙烯絕緣)電纜,前者允許溫度為70℃,后者可達90℃,因此JYV電纜允許的截流量更大,同樣的負載電流條件下,可以選擇較小的線徑。此外,單芯與多芯電纜(指內部含互相絕緣的多芯成套電纜)散熱條件不同,截流量也有區(qū)別。例如,銅芯導體截面為50mm2,單芯與多芯明敷電纜在環(huán)境溫度為25℃、導體溫度分別為70℃(VV電纜)和90℃(JYV電纜)時載流量規(guī)格如下表所示(數(shù)據來源:北京電纜網)。

  由上表可知,多芯電纜載流量較單芯為小,VV電纜載流量較YJV電纜為小,設計電纜時需要計入這些因素。多根單芯電纜平行捆扎敷設時,計算載流量也應在單芯電纜的基礎上乘以一個小于1的降額矯正系數(shù)。下表為《工廠》中多根電纜并列時載流修正系數(shù),電纜相距100mm。

  誤區(qū)四:優(yōu)先選擇長期安全載流量大的電纜

  一般地,從電纜的絕緣性能、環(huán)保性能和耐候性能等方面看,YJV電纜載流量大,在各方面比VV電纜性能更優(yōu)異,應在工程設計中優(yōu)先考慮。

  事實上,YJY電纜雖然具有載流量大、電纜直徑小、重量輕、方便安裝等優(yōu)點,但在同等截面積條件下,YJY電纜比VV電纜流量大的原因僅僅是因為能承受的溫度高而已。截面積相同,銅的質量、導電率也相同,因而在輸送同等電流的情況下,選擇YJY電纜可以比選擇VV電纜細一些的線徑,但線路電阻增加,線損和電壓降也增加,長期運行不一定合算。

  電纜選擇必須全面考慮環(huán)境條件、使用場所、敷設方式、距離、長期運行的費用和電壓降,能用VV電纜的場所一般仍推薦用VV電纜。如果原行線架上已敷設VV電纜,新設計增加耐受溫升更高的JYV電纜是沒有意義的,平行捆扎走線的電纜只能按耐受溫升最低的電纜計算載流量。

  誤區(qū)五:并聯(lián)多大的導線,就相當于線徑增大多少平方

  大型機房負載容量大,需要提供很大的電流,如果選擇一根導線,無疑需要線徑很粗的電纜,施工并不方便,甚至沒有足夠粗的導線可供使用。多根導線并聯(lián)是允許的,由于線徑小的電線每平方載流量大于粗電線,并聯(lián)方式可能在經濟上更合算。

  并聯(lián)電線之間的電流在理論上按截面積分配,只要是相同材質電線(如銅線),都可以直接并聯(lián)。但實際工程中,最好使用相同的線徑。如果線徑相差懸殊,可能由于接線端子存在一定電阻,以及與電纜截面積不成正比的感抗作用,導致電流分配偏差,一根導線可能分配電流過大,超過安全載流量。此外,如果采用不一致的線徑,需仔細復核電線上的電流是否小于安全載流量,細導線的單位載流量只能按粗導線計算。

  因此,大小相差懸殊的電纜并聯(lián)使用,電纜載流量往往并不按照理想條件下的電流分配規(guī)律來分配,小電纜相對發(fā)熱明顯。兩線并聯(lián)時,粗的電纜不應大于細電纜的兩倍。

  誤區(qū)六:只依據負載電流,未考慮短路電流

  只根據負載電流選擇交流輸入電纜的線徑,事實上存在著安全風險。例如,某大樓由功率S為315KVA的變壓器供電,變壓器Z值為5%?,F(xiàn)欲在配電室增加一臺3P空調(單相),發(fā)現(xiàn)配電柜內有一額定容量為500A的斷路器CB3空閑未用,擬通過該斷路器為空調引入一相交流電,如下圖所示。工程人員按經濟電流密度法選擇線徑,取經濟電流密度為4A/mm2,空調工作電流12A,選擇電纜的截面積S為4mm2,并在空調側安裝16A空開作為空調輸入開關。


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