第4章 电线、电缆及电器设备的选择

4.1 电线、电缆及母线的选择

4.1.1 常用电线和电缆型号的选择

用作电线电缆的导电材料，通常有铜和铝两种。铜材的导电率高，20℃时的电阻率ρ为1.72×10-6Ω·cm，铝线芯20℃时的电阻率2.82×10-6Ω·cm约为铜的1.68倍;载流量相同时，铝线芯截面约为铜1.5倍。采用铜线芯损耗比较低，铜材的机械性能优于铝材，延展性好，便于加工和安装。抗疲劳强度约为铝材的1.7倍。但铝材比重小，在电阻值相同时，铝线芯的质量仅为铜的一半，且价格便宜，有时为了增加铝线的承重，会增加钢芯，做成钢芯铝绞线。

1.导体材料的选择条件

导体材料应根据负荷性质、环境条件、配电线路条件、安装部位市场价格等实际情况选择。

（1）应选用铜导体的场合。

1)供给照明、插座和小型用电设备的分支回路。

2)重要电源、操作回路及二次回路、电机的励磁回路等需要确保长期运行中连接可靠的回路。

3)移动设备的线路及振动场所的线路。

4)对铝有腐蚀的环境。

5)高温环境、潮湿环境、爆炸及火灾危险环境。

6)应急系统及消防设施的线路。

7)市政工程、户外工程的布电线。

（2）不宜采用铝或铝合金导体电缆的场合。

1）非专业人员容易接触的线路，如公共建筑与居住建筑。

2）导体截面面积为10mm2及以下的电缆。

（3）采用铝或铝合金导体的场合。

1)对铜有腐蚀而对铝腐蚀相对较轻的环境。

2）加工或储存氨气（液）、硫化氢、二氧化硫等的场所。

2.电力电缆芯数及导线根数的选择。

（1）三相电路中电力电缆芯数及导线根数的选择。

1）1kV及以下的TN-C系统应采用4芯电缆或4根导线。

2）1kV及以下TN-S系统应选用5芯电缆或5根导线。

（2）单相电路中电力电缆芯数及导线根数的选择。

1）1kV及以下TN-C系统的单相回路应选用2芯电缆或2根导线。

2）1kV及以下TN-S系统的单相回路应选用3芯电缆或3根导线。

3.绝缘水平

室内低压配线（包括软线）的绝缘水平应不低于0.45kV/0.75kV；电缆配线不低于0.6kV/1.0kV。尽量选用塑料绝缘电线，因为塑料绝缘线的绝缘性能好、成本低。当在建筑物表面直接敷设时，应选用聚氯乙烯绝缘和护套电线。同时注意选用新材料、新品种的电线和电缆，不选用淘汰产品及限制使用的产品。

4.目前常用电缆型号及主要用途

（1）电线电缆的型号组成与顺序如下：［1：类别］［2：导体］［3：内护套、绝缘］［4：结构特征］［5：外护层或派生］，其中1~4项用拼音字母表示，高分子材料用英文字母表示，每项可以是1~2个字母；第5项是1~3个数字，表4.1~表4.5分别是电线电缆的型号组成含义，导线型号的含义，常用绝缘导线型号、名称及主要应用范围，导线敷设方式的文字表示，导线敷设部位的文字表示。

(2)低压电力电缆，常见基本型号：

VV——聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套（铜芯）电力电缆；

YJV——交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套（铜芯）电力电缆。

如果是（铝芯）导体，则中间加L，即分别为VLV、YJLV；

阻燃电缆，则在前面加ZR，即ZR-VV、ZR-YJV；

耐火电缆，在前面加N（或NH），即NH-VV、NH-YJV；

无卤低烟，型号为WD-YJY，交联聚乙烯绝缘聚烯烃护套。

上面功能综合起来，有：

WDZAN-YJY-（无卤低烟）交联聚乙烯绝缘聚烯烃护套、A级阻燃耐火电力电缆。

还有：预分支电缆，加F（或YF）；辐照交联电缆，加FZ；橡套电缆，YQ，YZ，YC（YQW，YZW，YCW），分别对应轻型、中型、重型。还有很多种类，如防火电缆（矿物绝缘电缆）等。

(3)规格：线径有1.5、2.5、4、6、10、16、25、35、50、70、95、120、150、185、240、300等；电缆有单芯与多芯多种组合，常用的是3芯、4芯、5芯，其中4芯、5芯分等径与不等径，即常说的4芯、5芯对应3+1与4+1或3+2，不等径电缆之N线、PE线按国家标准，如4×185+1×95或3×185+2×95。

BV-450/750-（3×35）-SC40-CC代表铜芯聚氯乙烯绝缘，电压450/750V，3根35mm2，穿直径40mm钢管顶棚内暗敷;

VV-0.6/1.0-（3×35+1×25）-SC80-FC代表铜芯聚氯乙烯护套、聚氯乙烯绝缘，电压600/1000V，3根35mm2，1根25mm2，穿直径80mm钢管地面内暗敷;

YJLV-0.6/1.0-（3×35+1×25）-SC80-FC代表铝芯聚氯乙烯护套、聚乙烯绝缘，电压600/1000V，3根35mm2，1根25mm2，穿直径80mm钢管地面内暗敷;

在选择电线或电缆时，应根据具体的环境特征及线路的敷设方式来确定选用何种型号的电线和电缆（型号含义见附录），具体见表4.6。

4.1.2 常用电线和电缆截面积的选择方法

1.电线和电缆线的截面积选择应满足的主要要求

（1）不因长期通过负荷电流使导线过热，以避免损坏绝缘或短路失火等事故。

（2）有足够的机械强度，避免因刮风、结冰或施工等原因被拉断。

（3）线路上电压损失不能过大，对于电力线路，电压损失一般不能超过额定电压的10%，对于照明线路一般不能超过5%。

2.选择导线截面积的步骤

（1）对于距离L≤200m的低压电力线路，一般先按发热条件的计算方法来选择导线截面积，然后用电压损失条件和机械强度条件进行校验。

（2）对于距离L>200m较长的供电线路，一般先按允许电压损失的计算方法来选择截面积，然后用发热条件和机械强度条件进行验算。

（3）对于高压线路，一般先按经济电流密度选择法来选择导线截面积，然后用发热条件和电压损失条件进行校验。所谓经济电流密度选择法，是指从经济角度出发，综合考虑输电线路的电能损耗和投资效益等指标，来确定导线单位面积内流过的电流值，其数据可查有关手册。

3.选择导线截面积的具体方法

（1）按发热条件选择导线截面积。电流通过导线时，由于导线的电阻及电流的热效应会使导线发热，温度升高。而过高的温度将加速绝缘老化，甚至受到损坏而引起火灾。裸导线温度过高时将使导线接头处加速氧化，使接头电阻增大而过热，造成断路事故。因此，常采取限制载流量以避免导线过热。对一定截面的不同材料和绝缘情况的导线规定有允许电流值，即允许载流量。在允许值范围内运行，导线温度不会超过允许值。按发热条件选择导线截面，就是要求导线的允许载流量不得小于线路的计算电流，即IZ≥IC，一般情况下中线截面可按表4.7选择，谐波严重时另外考虑。

IZ——导线或电缆的长期允许载流量，A；

IC——根据计算负荷求出的总计算电流，A。

由于允许载流量IZ与环境温度有关，所以选择导线截面积时，要注意导线安装地点的环境温度，导体敷设的环境温度与载流量校正系数应符合下列规定：

1)当沿敷设路径各部分的散热条件不相同时，电缆载流量应按最不利的部分选取。

2)导体敷设处的环境温度，应满足下列规定：①对于直接敷设在土壤中的电缆，应采用埋深处历年最热月的平均地温；②敷设在室外空气中或电缆沟中时，应采用敷设地区最热月的日最高温度平均值；③敷设在室内空气中时，应采用敷设地点最热月的日最高温度平均值，有机械通风的应按通风设计温度；④敷设在室内电缆沟中时，应采用敷设地点最热月的日最高温度平均值加5℃。

导体热稳定允许的最小截面积应能满足电气系统间接接触防护自动切断电源的条件，且能承受预期的故障电流或短路电流，应符合式（4.1）的要求：

式中 S——保护导体的截面积，mm2；

Qt——短路电流产生的热效应；

Ik1——通过保护电器的预期故障电流或短路电流交流方均根值，A；

t——保护电器自动切断电流的动作时间，s；

C——导体的热稳定系数。

【例4.1】 某办公楼建筑施工工地，照明干线电压为380V三相五线，计算电流为110A，现采用BV-500型导线穿镀锌钢管暗敷设供电，试按发热条件选择相线及中性线截面。（环境温度按30℃计）

解：因所用导线BV-500为500V铜芯塑料绝缘线，查得气温为30℃时，导线截面为50mm2的IZ=122A；IC=110A。

因此相线选截面S=50mm2。

中性线（N）截面，选SN为25mm2；

保护线（PE）截面，按SPE为25mm2。

（2）由于导体敷设环境条件不同，电线、电缆的载流量会有很大的不同，因此应根据敷设环境对其载流量进行校正。

1）应根据敷设处的环境温度进行校正。校正系数应符合表4.8和表4.9的规定。

2）根据敷设环境进行修正时，还应符合表4.10～表4.13的规定。

（3）按允许电压损失选择导线截面积。任何输电线路都存在着线路阻抗，当电流通过线路时，必将在线路阻抗上产生压降。为了保证用电设备正常运行，用电设备的端电压必须在要求范围内，所以对线路的电压损失也须限定在规定的允许值内。可以用增大导线截面来保证电压损失在允许值范围内。

1）电压损失表示方法和允许值。

电压损失是指线路的始端电压与终端电压有效值的差，即

式中 U1——线路始端电压，V；

U2——线路终端电压，V。

ΔU是电压损失的绝对值，因此常用来表示电压损失的程度，工程上通常用相对值也就是ΔU与线路额定电压Ur的百分比来表示电压损失的程度，即

用电设备端子处电压偏移的允许范围为：一般工作场所、电动机和照明灯土5%；远离变电所面积较小的一般工作场所，难以满足上述要求时，允许-10%。

2）导线截面的计算。

导线截面的计算为

电压损失的计算公式为

式中 S——导线面积，mm2；

pCi——待选导线上的负载总计算负荷 （单相或三相），kW；Li——导线长度（指单程距离），m；

ΔU%——电压变化率允许电压损失；

Mi——负荷矩，kW·m；

C——由电路的相数、额定电压及导线材料的电阻率等决定的常数，称为电压损失计算常数。

【例4.2】 有一条从变电所引出的长100m的供电干线，供电方式为树干式，干线上接有电压为380V三相异步电动机共22台，其中10kW电动机20台，4.5kW电动机2台，干线敷设地点的环境温度为30℃，干线采用绝缘明敷，设各台电动机的负荷需要系数Kx=0.35，平均功率因数cosφ=0.7。试选择该干线的截面积。

解：因为负荷性质属低压电力用电，负荷量较大，线路不长，只100m，故先按满足发热条件来选择干线截面。

用电设备总容量为

视在总计算负荷为

总计算负荷电流为

所选截面的允许载流量IZ应满足

查导线允许载流量表，选截面为70mm2的铝芯塑料线，其允许载流量192A＞159A，满足要求。

按电压损耗校验，总有功计算负荷为

负荷矩为

查表4.12和表4.13，采用铝线时，C=45.7，B=1.74，则

由此可见，所选导线截面亦能满足允许电压损失的要求。最后查表4.14可知，所选导线也能满足机械强度的要求。

【例4.3】 某工程照明干线的负荷共计10kW，导线长300m，用380／220V三相四线制供电，设干线上的电压损失不超过5%，敷设地点的环境温度为30℃，明敷，负荷需要系数Kx=1，功率因数cosφ=1，试选择干线BLX的截面。

解：因是照明线，且线路较长，按允许电压损失条件来选择导线截面。

查表4.13，采用铝线明敷，取C=45.7，所以

查附录Ⅲ常用绝缘导线允许载流量表，选用型号为BLX的导线截面为16mm2，其载流量为80A。

用发热条件来校验所选导线截面

同时，根据表4.8可知，导线亦能满足机械强度的要求。

（4）按机械强度选择导线截面积。由于导线本身的重量，以及风、雨、冰、雪等原因，使导线承受一定的应力，如果导线过细，就容易折断，将引起停电等事故。固定敷设的导体最小截面，应根据敷设方式、绝缘子支持点间距和导体材料见表4.14。

在具体选择导线截面时，必须综合考虑电压损耗，发热条件和机械强度等要求，并留有足够余地，以保证低压供配电的安全可靠。

4.1.3 母线的选择

母线（Bus Line）指用高导电率的铜（铜排）与铝质材料制成的，用以传输电能，具有汇集和分配电力的能力。母线分为裸母线和母线槽两大类。前者敷设在绝缘子上，可以达到任何电压等级。矩形裸母线还常常用于低电压、大电流的场合，如电镀槽、电解槽的供电线路。

母线导电材料有铜、铝、铝合金或复合导体，如铜包铝或钢铝复合材料等。由于母线槽传输电流大、安全性能好、结构紧凑、占空间小。它适合于多层厂房、标准厂房或设备较密集的车间，对工艺变化周期短的车间尤为适宜，母线槽还大量用于高层民用建筑。

1.母线材料、类型和布置方式的选择

（1）配电装置的母线常用导体材料有铜、铝和钢。铜的电阻率低，机械强度大，抗腐蚀性能好价格较贵。

（2）常用的硬母线截面有矩形、槽形和管形。矩形母线常用于35kV及以下、电流在4000A及以下的配电装置中。槽形母线机械强度好，载流量较大，集肤效应系数也较小，一般用于4000~8000A的配电装置中。管形母线集肤效应系数小，机械强度高，管内还可通风和通水冷却，因此，可用于8000A以上的大电流母线。

（3）母线的散热性能和机械强度与母线的布置方式有关。

2.母线截面的选择

除配电装置的汇流母线及较短导体（20m以下）按最大长期工作电流选择截面外，其余导体的截面一般按经济电流密度选择。

（1）按最大长期工作电流选择。母线长期发热的允许电流Ial，应不小于所在回路的最大长期工作电流Imax，即

式中 Ial——相对于母线允许温度和标准环境条件下导体长期允许电流；

K——综合修正系数，与环境温度和导体连接方式等有关。

（2）按经济电流密度选择。经济电流密度就是使输电导线在运行中，电能损耗、维护费用和建设投资等各方面都是最经济的。根据不同的年最大负荷利用小时数，选用不同的材质和每平方毫米通过的安全电流值。按经济电流密度选择母线截面可使年综合费用最低。从降低电能损耗角度看，母线截面越大越好，而从降低投资、折旧费和利息的角度，则希望截面越小越好。综合这些因素，使年综合费用最小时所对应的母线截面称为母线的经济截面，对应的电流密度称为经济电流密度。

按经济电流密度选择母线截面按下式计算：

式中 Imax——通过导体的最大工作电流；

Jec——经济电流密度。

在选择母线截面时，应尽量接近按式（4.5）计算所得到的截面，当无合适规格的导体时，为节约投资，允许选择小于经济截面的导体。并要求同时满足式（4.6）的要求。