电缆线路电压损失的简便计算

第十三讲 电缆导线截面的计算（第七章 第四节）

电缆导线截面的选择是井下供电设计计算的关键内容。选择合适的电缆导线截面，可以使设备电压正常、高效运行，过流保护动作灵敏度校验容易满足要求。通常井下电缆线路的截面计算的步骤如下：

（1）按长时允许电流初选导线截面；

（2）给生产机械供电的支线电缆要校验机械强度允许最小截面；长电缆要校验允许电压损失。

1．按长时允许电流选择导线截面

为了使导线在正常运行时不超过其长时允许温度，导线的长时允许电流应不小于流过导线的最大长时工作电流。即

ca

p I I （7-1）

式中

p

I ——标准环境温度（一般为25℃）时，导线的长时允许电流（见表7-12）；

ca

I ——导线的最大长时工作电流；

表7-12电线及电缆在空气中敷设时的载流量 A

导线截面

mm 2

聚氯乙烯绝缘铠装电缆 交联聚乙烯绝缘细钢丝铠装电缆 矿用橡套电

缆 1kV 四芯 6kV 三芯

6kV

10kV

1kV 6kV 铜芯 铝芯 铜芯 铝芯铜芯铝芯铜芯铝芯 铜芯 铜芯4 6 10 16 25 35 50 70 95 120

30 39 52 70 94 119 149 184 226 260

23 30 40 54 73 92 115 141 174 201

56 73 95 118 148 181 218 251

43 56 73 90 114 143 168 194

211 260 318 367

163 203 246 285

148 180 214 267 324 372

115 140 166 207 251 288

36 46 64 85 113 138 173 215 260 320

53 72 94 121 148 170 205 250

例7-1试为例2-2的采煤工作面选择电缆线路截面。

解：在例2-2中，计算出工作面负荷的长时最大电流Ica 为205A，查表7-12，选取70mm2矿用橡套电缆，其长时允许电流Ip 为215A。Ip >Ica 满足要求，初选合格。

2.按机械强度校验导线截面

电缆在工作面和巷道中敷设，难免会受到外部机械力的作用，截面太小的电缆容易出现断线、护套破裂、绝缘损坏现象。矿用橡套电缆应符合表7-20的要求，以避免在拖拽、碰撞等外力作用下断线、破裂。

表7-20 橡套电缆满足机械强度的最小截面（mm 2

）

用电设备名称 最小截面 用电设备名称 最小截面 采煤机组 可弯曲输送机 一般输送机 回柱绞车 装岩机

35～50 16～35 10～25 16～25 16～25

调度绞车 局部扇风机 煤电钻 照明设备

4～6 4～6 4～6 2.5～4

3.按允许电压损失校验导线截面 1）线路电压损失的计算

输电线路通过电流时，将产生电压损失

l

U ∆。所谓电压损失是指输电线路始、末两端电压的算术差值。对于三相线路其线电压损失为

()ϕϕ∆sin X cos R I 3U l l ca l += （7-2）

式中

l U ∆——线路的线电压损失，V；

ca I ——流过线路的最大长时负荷电流，A；

ϕ——线路所带负载的功率因数角；

l l X R 、——线路每相电阻、电抗，Ω。

电压损失用功率表示时则为

N

l

ca l ca l U X Q R P U +=

∆ （7-3）

式中 ca ca

Q P 、——线路所带负荷的有功功率，kW；无功功率，kvar；

N

U ——电网的额定电压，kV。

在公式7-3和7-4中，ca I 、ca ca

Q P 、、cosφ、sinφ 都在负荷计算时得到，需要计算的

是

l l X R 、。

因为电缆线路的电抗很小（0.06~0.08 Ω/km），与电阻相比可忽略不计，其电压损失可简化

为

ϕ∆cos ca l L R I 3U 0= （7-4）

N 0U L

R P ca = （7-5）

式中：L —电缆的长度 km；

R0—电缆每千米的电阻Ω/km，见下表。

表7-21 常用矿用橡套电缆每千米电阻值（R 0）

芯数截面 mm 2

电缆外径

导体（铜）最大直流电阻

(65 ℃ ) Ω/km 载流量 (20 ℃ ) A 标称 mm 最大

mm 3×4+1×4

20.9 23.0 5.882 35 3×6+1×6 22.9 25.1 3.922 46 3×10+1×10 27.8 30.6 2.353 64 3×16+1×10 30.3 33.3 1.471 85 3×25+1×16 36.4 40.1 0.941 113 3×35+1×16 40.5 44.6 0.672 138 3×50+1×16 45.5 50.1 0.471 173 3×70+1×25 51.5 55.1 0.336 215 3×95+1×25

62.1 68.1 0.248 260 120

0.196

320

例7-2 设例7-1中电缆长度为400m，试计算其电压损失。 解：在例2-2和例7-1中已知Ica 为205A，cosφ = 0.6，Pca =140.6 kW，电缆截面为70mm2，查表7-21，70 mm2橡套电缆的每千米电阻为0.336欧，代入式7-5得：

ϕ∆cos ca l L R I 3U 0=

=1.732 * 205 * 0.336 * 0.4 * 0.6 =28.6（V） 也可用式7-6计算：

()V 6.2866

.04

.0*336.0*6.140U L R P U N 0===

ca l ∆