电力电缆的选型与敷设

选择电力电缆的主要内容有电缆型号、电缆额定电压、电缆截面、校验电缆长期发热温度、短路时的热稳定、正常和故障情况下的电压损失。

(一)电缆型号的选择

根据电缆的用途、敷设的方法和场所，选择电缆的芯数、芯线材料、绝缘种类、保护层的结构以及电缆的其他特征，最后确定电缆型号。

电缆芯线材料一般采用铝。少数需要移动设备的线路、有剧烈振动场所的线路和重要的操作回路等，宜采用铜。

直埋电缆采用带护层的铠装电缆或铝包油浸纸绝缘电缆。敷设在电缆构筑物内的电缆，由于环境条件较好，可选用裸铠装电缆或铝包油浸纸绝缘电缆。环境温度在40℃及以下时，对于截面为3mm×10mm及以下的电缆宜采用绝缘合成材料电缆较为经济。

(二)按额定电压选择

一般电缆都能在超过其额定电压15%的情况下可靠地工作，而电气装置的最大工作电压不会超过其额定电压的5%～10%。所以，为了保证电力电缆的使用寿命，要求电力电缆的额定电压不小于其安装地点电网的额定电压，即

式中 Ue——电缆的额定电压；

Uw——电缆安装处电网的额定电压。

变电站采用的电力电缆额定电压等级有1kV、3kV、6kV、10kV、20kV、35kV和66kV。

(三)电缆截面的选择

1.按最大长期工作电流选择

在正常工作时，电缆的长期允许发热温度θy，决定于电缆芯线的绝缘、电缆的电压和结构等。例如，橡皮绝缘电缆的θy为80℃，10kV油浸纸绝缘电缆为60℃。如果电缆的长期发热温度超过θy时，电缆的绝缘强度将很快降低，可能引起芯线之间或芯线与金属外皮之间的绝缘击穿。

电缆的长期允许电流Iy就是根据电缆长期允许发热温度和周围介质的计算温度θ0（电缆敷设在土壤中时，θ0=15℃，敷设在空气中时，θ0=25℃）来决定的。要使电缆的发热温度不超过其长期允许发热温度θy时，必须满足下列条件

式中 Iy——电缆允许电流；

Ig·zd——电缆电路中长期通过的最大工作电流，按表6-1计算；

K——考虑电缆不同敷设条件的校正系数：

空气中敷设

直接埋地敷设

式中 Kt——周围环境的实际温度不同于计算环境温度时的温度校正系数；

K1——电缆在空气中多根并列敷设时允许电流的校正系数；

K2——土壤热阻系数不同于80℃·cm/W时允许电流的校正系数；

K3——电缆在土壤中多根并列敷设时允许电流的校正系数。

变电站中的电缆多数都按此种方法选择截面。

2.按经济电流密度选择

当发电机、变压器等回路的最大负荷利用小时数超过5000h/a，且电缆长度超过20m时，应按经济电流密度选择电缆截面。具体方法见母线选择，而且还要按最大长期工作电流来校验长期发热温度。

按经济电流密度选出截面后，还应决定经济合理的电缆根数。一般情况下，电缆截面S＜150mm2时，其经济根数为一条。当截面S＞150mm2时，其经济根数可按S/150决定，取其整数。若电缆截面S比一条150mm2大，但又比两根150mm2小时，通常宜采用两根120mm2的电缆。

在变电所内，为了便于电缆的维护和更换，通常将电缆敷设在沟中或隧道中。敷设时为了不损伤绝缘和保护层，所有弯曲处的曲率半径不应少于一定值（如三芯纸绝缘电缆的曲率半径不应小于电缆外径的15倍）。为此，一般避免采用截面大于185mm2的电缆。

(四)校验电缆短路时的热稳定

校验电缆热稳定方法与母线相同。选择的电缆截面S应满足

式中 C——与电缆材料及允许发热有关的热稳定系数（见表6-4）。

表6-4　电缆热稳定系数C

(五)按正常和故障时电压损失来校验(www.xing528.com)

对于供电距离较长的电动机线路、照明线路等应验算电压损失。

1.三相系统

选择的电缆截面S应满足

式中 Ig·zd——线路最大长期工作电流，A；

Ue——线路额定电压，V；

L——电缆长度，m；

ρ——电缆线芯材料的电阻率，50℃时，铜为2.06×10-8Ω·m，铝为3.5×10-8Ω·m；

ΔU%——电压损失的百分数。正常工作时，取ΔU%=5；故障时，取ΔU%=10。

2.单相系统

选择的电缆截面S应满足

式（6-24）中的ΔU%值与三相系统相同。

【例6-2】某农村变电站有4条10kV出线路（见图6-5）。从出线断路器到架空线路之间用电力电缆连接，并列敷设在电缆沟内，长度为16m，最大负荷利用小时为4000h/a。线路L1与L2的最大负荷均为1520kW，L3与L4的最大负荷均小于1520kW。负荷功率因数为0.8，当地最热月平均最高温度为30℃。电缆始端的短路电流为I″（3）=3kA，I）=2kA，I＞I。线路继电保护动作时间tb=0.1s，断路器全分闸时间tf=0.3s。试选择线路L1与L2的电缆。

图6-5　10kV出线路

解：（1）选择电缆的额定电压与型号。

根据题意，选择Ue=10kV的ZLL120型纸绝缘铝包裸钢带铠装一级防腐电力电缆。

（2）选择电缆截面。

由于电缆较短，最大负荷利用小时数在5000h/a以下，所以应按最大长期工作电流选择电缆截面。两条出线最大负荷电流为

根据IL1=IL2=109.7A及θ0=25℃的条件，从10kV电缆允许载流量表中，确定每条线路选取一根70mm2的电缆，其允许电流Iy=130A。

4条电缆线路有4根并列敷设在电缆沟内，发热互相有影响，所以允许电流要减小。电缆的中心距离取电缆外径的2倍，由电缆在空气中多根并列敷设时载流量的校正系数表中查出4根并列敷设时允许电流校正系数K1为0.95。

由于实际空气温度θ=30℃大于θ0=25℃，所以电缆的允许电流还要减小。长期允许发热温度θy为60℃，故在电缆温度校正系数表中查得校正系数Kt为0.93。总的校正系数为

一根电缆校正后的允许电流

满足长期发热要求。

（3）校验短路时的热稳定。

短路计算时间为

由周期分量等值时间曲线查得tz=0.58（s）。

非周期分量等值时间为

所以，等值时间为

查表C=95×106。电缆最小截面为

因此，选择的电缆满足热稳定要求。