交流电力线截面的选择与计算(通信电源)

交流电力线截面的选择与计算

方法一：按发热情况选择导线截面(最常用方法，其余方法用于校验)。

各类导线通过电流时，由于导线电阻功率损耗使之发热，温度升高。导线温升过高，会使绝缘破坏、起火，也会使导体变软，机械强大降低，接头处氧化加剧。因此，制造厂家对各种导线连续发热的容许温升都做出了规定，并且根据散热条件指定了各种导线的持续容许电流及各种敷设条件下的修正系数。因此，按发热情况选择导线截面应满足下式：

js I KI ≥

式中：js I ——最大计算负荷电流(A)；

I ——考虑标准敷设条件(空气温度为25℃，土壤温度为15℃)及导线连续

发热的容许温升而指定的导线连续容许电流(A)，常用导线的持续容许电流参见附表；

K ——温度修正系数。

不同敷设条件的修正要考虑的因素较多，主要因素可由下式表示：

21K K K K t ⋅⋅=

式中：t K ——温度校正系数，参见附表；

1K ——电缆直埋地敷设多根并列校正系数，参见附表；

2K ——电缆穿管多根并列在空气中敷设修正系数，参见附表。

方法二：按电压损失选择导线截面。

由于线路具有一定的阻抗，在电流流经电流时必然产生电压降，如果不考虑相位变化，线路始终与终端电压矢量的代数差，即称为电压损失，对用电设备有着重要意义。电压损失以其对于额定电压的百分数来表示。

从变压器低压侧母线到用户设备端的低压线路电压损失，一般不超过用户设备额定电压的5%；对视觉要求较高的照明线路为2%～3%。在选择导线截面时，

必须使导线上的电压损失不能超过上述范围。

根据线路负荷情况，通过线路电压损失的计算公式，可以找到某段交流电路中线路导线截面的计算方法。

1、无分支负荷平衡三相线路电压损失计算

不同配电方式的电压损失，其计算结果是不一样的。在三相交流线路中，当各相负荷平衡时，可先计算一相的电压损失，再按一般的方法换算到线电压。终端有一集中负荷的三相电路，则可以终端相电压为基准，做出一相的电压矢量图。

经过推导可得：

()ϕϕsin cos 3IX U IR U U U N N N

+=

∆

N

U QX

PR +=

式中：U ∆——线路电压损失(V)

P ——三相有功功率(kW )，ϕcos 3I U P N = Q ——三相无功功率(kVar),ϕsin 3I U Q N = N U ——线电压(kV)

2、有分支负荷平衡三相线路电压损失计算

∑∑==+=∆n

i N i i n

i N i

i U x Q U r P U 11

∑∑==+=∆n

i N

i i n i N i i U x

q U R P U 11

式中： i P ——第i 段干线上有用功率负荷(kW)； i R ——第i 个负荷点到线路首端的电阻(Ω)； i Q ——第I 端干线上无功功率负荷 (kVar )；

ϕc o s

——负荷功率因数角的余弦； ϕs i n

——负荷功率因数角的正弦； o R ——线路单位长度的电阻(Ω)，参见附表；

3、电压损失的百分比表达式

电压损失往往是以其对额定电压的百分比来表示的：

%101%1001000%112

⎥⎦

⎤

⎢⎣⎡+=⨯∆=∆∑∑==n i i n

i i i i N N x Q r P U U U U %101112⎥⎦

⎤⎢⎣⎡+=∑∑==n i n

i i i i i N x q R P U 如果导线截面相同，则：

⎥⎦

⎤⎢⎣⎡+=⎥⎦⎤

⎢⎣⎡+=

∆∑∑∑∑==-=n i n

i i i o i

i o N n i n

i i i o i

i o N

l q x l p r U l Q x l P r N U 112112101%101

% o r 、o x 是单位长度导线的电阻与电抗值，单位是km /Ω，i L 是导线长度，单位是km 。

4、感抗可忽略不计线路的%U ∆计算

在通信电源站中，输配电线路距离都比较短，线路的电抗比电阻要小得多，可认为1cos ≈ϕ，则：

ϕcos ⋅=∆IR U

上式计算的是一个回路一根线的电压损失，即相线与中性线间的电压损失，在不同的线路配电方式中需经换算才能得到线路的电压损失。

对单项电路而言有：ϕcos 2IR U =∆ 对于三相电路则有：ϕcos 3IR U =∆

以三相交流电路为例，若负载功率用kW 表示，线路电压以kV 表示，则由于ϕcos 3UI P =，则U

PR

U =

∆，单位是V 。 在实际计算中，常以线路的额定电压N U 来代替负载上的实际电压U ，且电压损失通常用占线路额定电压的百分数来表示，则：

%10%1001000%2

N

N U PR

U U U =⨯∆=

∆ Y\因线路电阻A

r L

R ⋅=

则：%10%2

A

C M

A U PL U N ⋅==

∆ 式中：L ——导线长度(m) A ——导线截面积(mm 2)

r ——导线材料的电导率(2/mm m ⋅Ω)

25℃时，铜线r 铜＝532/mm m ⋅Ω，铝线r 铝＝322/mm m ⋅Ω C ——电压损失计算常数，r U C N ⋅=210(三相电路)

M ——负荷距，()m kW PL M ⋅=，如果有数个用电设备，负荷距为各用电设备负荷距的总和，用∑M 表示。

这样，根据不同的线路额定电压，不同的导线材料便可以计算出相应的电压损失计算常数C ，只要知道输送的功率和距离及线路允许的电压损失，便可以计算出所需导线截面的大小。导线工作温度为50℃时的C 值见下表：

表4：电压损失计算常数C

较长的线路可按上述计算方法，即按电压损失选取导线截面，如有必要，可用方法一互为校验。

方法三：按照机械强度(外力+自重)选择截面面积。

电线由于本身的重量、故障情况下电流之间的作用力以及外部的冰雪风雨等机械力作用，因之容易折断，所以，导线选择必须满足机械强度的要求。故障情况下电流之间的作用力，一般都在导线敷设中予以考虑，兹不介绍。导线受温度影响产生的应力，在导线敷设中也已考虑，因此，按机械强度选择导线截面主要考虑导线自重和可能受到的外力作用。屋外高、低压架空线路的计算十分复杂，