浅谈供电系统中电缆选型方法

摘 要：本文针对工作中遇到的供电系统电缆选型问题，提出电缆选型的一般方法和步骤。介绍了电缆的类型、线径选择的方法、电缆型号的确定等内容。

关键词：供电系统；电缆；选型

1 引言

作为供电系统中各设备桥梁的电缆，其选择关系到相连设备之间能否正常使用，以及由所有设备构成的系统是否能够正常使用。

本文仅归纳供电系统电缆选型的一般方法，提出导线截面积计算、电缆影响电连接器选型线径的处理方法、由经验得到的不同电缆需计算和校验的内容。

2 电缆的选择

2.1 电缆类型的选择

从供电系统中两个设备之间连接电缆的功能入手，分清是动力电缆、控制电缆、通信电缆中的哪一类。

动力电缆又称电力电缆，是指传输电能的电缆。其传输的是持续性电流，电压等级范围较宽（从1kV到220kV）、电流较大（导体截面较大）、电缆线芯数较少（有3芯、4芯、5芯）。

控制电缆是指传输各种控制信号的电缆。其传输的是信号，电压范围较窄（450/750V～10kV）、电流相对较小（导体截面较小）、电缆线芯数较多（从2芯到61芯，甚至更多）。控制电缆还采用各种线芯结构、屏蔽等措施，来获得满意的电磁兼容效果。

通信电缆指用于近距音频通信和远距的高频载波和数字通信及信号传输的电缆，按用途可分为市内通信电缆、长途对称电缆、同轴电缆、海底电缆、光纤电缆、射频电缆六大系列产品。

在军事辞海中，通信电缆是指由多根互相绝缘的导线或导体构成缆芯，外部具有密封护套的通信线路。有的在护套外装有外护层，有架空、直埋、管道、水底等多种敷设方式。按结构分为对称、同轴、综合电缆；按功能分为野战和永备电缆（地下、海底电缆），其传输频带较宽，通信容量较大，受外界干扰小，但不易检修。可传输电话、电报、数据、图像等。

对于动力电缆，主要考虑该供电系统中的动力电缆是否要求在野外使用。野外使用的电缆需要经常卷收、环境条件比室内差，对其耐磨性能要求较高；对于控制电缆，考虑供电系统的控制电缆中是否高低频信号、高低电压共存，信号是否需要屏蔽，是每根芯线单独屏蔽，还是有一个总的屏蔽层（屏蔽网）等。

2.2 电缆线径的选择

2.2.1 线径的初步选择

一般根据热容量计算出电缆的截面积，并留出一定的余量，从《电线电缆手册》查得出电缆用导线的对应线径，通常单位为mm2。

2.2.1.1 按照允许发热条件选择截面积

按照允许发热条件选择，即按照允许载流量选择截面积，是目前电力电缆设计和运行单位普遍采用的一种方法。这种方法的理论依据是：电缆在正常运行过程或短路情况下。导体的最高工作温度应不超过绝缘材料最高允许温度，以确保电缆长期安全稳定运行。

根据允许载流量来选择低压电缆截面，是力求用最小的导体截面传输电能的方法。其优点是降低初期投资成本，降低工程造价；缺点是由于电缆正常运行时导体温度高，接近绝缘最高允许工作温度，使线路线损增大，以致本来紧张的电力损耗在电缆发热上，并使线路安全性能随之下降，从而导致经济运行寿命期内线路的维护成本增加。

2.2.1.2 导线截面积与载流量的计算

导线截面积与载流量多可根据经验、口诀等进行估算。针对不同材质的导线口诀、载流量有所不同。

一般情况下，铜导线的安全载流量是根据所允许的线芯最高温度、冷却条件、敷设条件来确定的。一般，铜导线的安全载流量为5～8A/mm2，铝导线的安全载流量为3～5A/mm2。n mm2的铜导线、铝导线安全载流量W的计算分别见公式（1）、公式（2）。

W=n×（5～8） （1）

W=n×（3～5） （2）

2.5mm2的铜导线安全载流量为12.5A～20A，4mm2的铝导线安全载流量为12A～20A。

2.2.1.3 铜导线截面积计算

利用铜导线的安全载流量5～8A/mm2，计算出所选取铜导线截面积的上下范围：

S≤I/（5～8） （3）

式中，S表示铜导线截面积，单位mm2；I表示负载电流，单位A。

2.2.1.4 电缆截面积的其它选择方法

除按照允许发热条件选择电缆截面积外，传统选择电缆截面积的方法还有按照允许电压损失校验、按照短路热稳定校验、按照保护灵敏度校验等三种，它们都是根据电缆使用技术条件选择截面的。

另一种方法是国外普遍采用的、按照经济电流来选择电缆线芯截面积。这种方法是在保证安全运行的条件下，按电力电缆的经济寿命期总费用最少的原则来选择电力电缆截面，主要用于高压架空输电线路上。

该方法的优点是项目总投资最小。由于电缆运行温度低，线损小，线路上安全性能提高，经济运行年限内线路的维护成本小；缺点是按经济电流密度方法选择的电缆截面，一般比按使用允许载流量来选择的电缆截面大1～4级，从而使电缆初期投资增加较多[1]。

2.2.2 复核初选的线径

初步确定电线的线径后，查看产品手册或样本库中已选接插件型号的接触件插针配合直径（单位mm）、及其对应导线的截面积（单位mm2）。当线径大于接触件插针配合直径对应的导线截面积时，存在焊接困难、操作不便等问题，会造成工艺问题。

一种解决办法是在不影响设备正常工作的情况下减小线径；另一种办法是重新选择插针直径，该方法会造成电连接器的重新选择。

电连接器的重新选择方法：选择产品资料或样本库中大于或等于线径的导线截面积，查出其对应的插针直径，再返回产品资料或样本库中查找满足线径、接触件对数的电连接器。

2.2.3 电缆型号的确定

从《电线电缆手册》中找到对应的电缆线径，根据电缆类型、对环境条件的要求等选择合理的电缆产品。电缆产品代号中包含类别、导体、绝缘层、（内）护层、特征、外护层、派生等信息[2]。

以野外用电缆为例，常用电缆有：野外用橡皮绝缘耐寒电缆（YHD）、野外用橡皮绝缘屏蔽电缆（WYHDP，供交流电压不大于250V的野外使用）等。

2.3 电缆选型小结

根据经验，低压动力线因其负荷电流较大，故一般先按照发热条件选择截面，然后验算其电压损失和机械强度；低压照明线因其对电压水平要求较高，可先按照允许电压损失条件选择截面，再验算发热条件和机械强度；对高压线路，则先按照经济电流密度选择截面，然后验算其发热条件和允许电压损失；而高压架空线路，还应验算其机械强度。

3 结束语

供电系统中电缆的选择关系到供电系统能否正常工作。电缆在实际应用中有着复杂的分类，不同分类对电缆的要求也不同，其选型具体考虑的因素也不同，本文仅提出导线截面积计算、电缆影响接插件选型线径的处理方法、由经验得到的不同电缆需计算和校验的内容。对于具体的电缆选型，需参考专业的相关理论著作，具体情况具体分析。

参考文献

[1] 刘军，浅谈低压电缆选型和运行中应注意的几个问题，电线电缆，2008（2）

[2] 电线电缆手册，机械工业出版社，1978.5

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