交流供電電纜線徑選擇的十個誤區辨析

舟航

機房供配電系統設計有一定的規范，用戶新建機房供配電系統時，應通過設計單位選擇合適的交流線徑，嚴格按設計文件施工。對于現有機房新增一般性負載，往往由用戶自行設計并安裝。
安全用電是動力設備安裝與維護人員的基本要求，所有安裝與維護人員都有必要了解交流電纜線徑選擇的方法和原則。維護人員在日常工作中不局限于發現設備潛在故障，也應關注線纜等配套設備存在的風險，實現精細化維護。在具體的安裝與維護工作中，不少工程師對電纜線徑的選擇存在著一些誤區，需要對這些誤區進行分析。選擇了錯誤的電纜線徑，輕則增加了建設或運行成本，重則可能帶來巨大的安全隱患。
' k" R3 g2 Q0 j' [8 f5 C0 |3 D本文列出的十個誤區都是工程與維護人員容易發生的，事實上導線線徑選擇還有更多的影響因素，具體選擇線徑時應根據環境溫度、允許溫升、敷設方式等查詢電工手冊或其它相關設計規范。
1 m% p, n9 q% W+ K9 ]誤區一：經濟電流密度2~4A/mm2，選2偏安全，選4偏經濟
6 n7 X, q! V) t: V& D4 }4 B1 g按照經濟電流密度選擇交流線徑是通行的方法，銅質電纜經濟電流密度為2~4A/mm2。顯然，取經濟電流密度為2A/mm2時，線徑較粗，投資成本較高；取經濟電流密度為4A/mm2時，線徑較細較經濟。一些工程人員認為，按照經濟電流密度選擇電纜即可，選2A/mm2偏安全，選4A/mm2偏經濟，都是可行的選擇。
當電纜較細時，電纜比表面積大，對散熱有利；當電纜較粗時，電纜比表面積小，熱量不易散發，單位截面積導線通過相同的電流時，粗電纜溫度較高。如果電纜溫度超過允許值，就會發生危險。下表為在空氣中敷設的塑料絕緣銅芯電線長期連續負荷載流量（《電工手冊》第14章第99頁，上?？茖W技術出版社第四版，呂如良等主編，2002年1月），周圍環境溫度為25℃，線芯長期允許工作溫度為70℃。
, b  h! j! x$ N6 S

線徑（mm2）	1	2.5	4	6	10	16	25	50	120	150	185
安全載流量	20	34	45	56	85	113	146	225	400	450	505
每mm2電流	20	13.6	11.25	9.33	8.5	7.06	5.84	4.5	3.33	3	2.73

由上表可見，較細的電纜每平方載流量遠大于4A，隨著電纜線徑的增加，每單位mm2載流量明顯下降。由于電纜不應一直運行于最高溫度，同時存在可能的過流或其它因素影響，選擇時導線載流量應小于上表載流量數值。
由此看來，經濟電流密度理解為粗電纜取2、細電纜取4，比理解為選2偏安全、選4偏經濟更合乎實際。
誤區二：只按經濟電流密度，不復核電纜壓降
1 H5 ]4 }7 |1 Y$ j  ?+ {3 a假定某單相交流負載最大電流不超過16A（單相負載電流通常不超過20A），按經濟電流密度法選用4mm2電纜，如果負載距離100米，銅電導率σ為57，電纜電阻為：
R=L/（σS）=100×2/（57×4）=0.88Ω
2 s; c. C! I2 S4 W. S電纜上電壓降ΔU為
0 c) O& A! k8 X6 ZΔU=IR=16×0.88=14.1V
9 M3 a6 f! X/ ]+ `連接回路在最大工作電流作用下的電壓降，不得超過該回路允許值（《電力工程電纜設計規范》第6頁，GB50217-94），該例電纜上電壓降達到14.1/220=6.4%，超過多數設備線路上壓降不應大于5%的要求。負載工作電壓下降6.4%，相應的工作電流上升1A，需要選用更粗的電纜（如6mm2），重新計算電壓降，直至電壓降小于5%。
誤區三：只選擇電線線徑，不考慮電線類型
計算電纜線徑時，只確定了電纜金屬介質的截面積。只要截面積相同，不論何種絕緣層與護套，電纜本身性質完全相同（銅質，通信機房電力電纜一般不用鋁芯電線）。但正是由于絕緣層與護套的不同，散熱性能、允許溫升就有區別，如常用的VV（聚氯乙烯絕緣）電纜與JYV（交聯聚乙烯絕緣）電纜，前者允許溫度為70℃，后者可達90℃，因此JYV電纜允許的截流量更大，同樣的負載電流條件下，可以選擇較小的線徑。此外，單芯與多芯電纜（指內部含互相絕緣的多芯成套電纜）散熱條件不同，截流量也有區別。例如，銅芯導體截面為50mm2，單芯與多芯明敷電纜在環境溫度為25℃、導體溫度分別為70℃（VV電纜）和90℃（JYV電纜）時載流量規格如下表所示（數據來源：北京電纜網）。

電纜類型	單芯	兩芯	三芯	四芯
VV	170	145	130	138
YJV	230	210	160	165

由上表可知，多芯電纜載流量較單芯為小，VV電纜載流量較YJV電纜為小，設計電纜時需要計入這些因素。多根單芯電纜平行捆扎敷設時，計算載流量也應在單芯電纜的基礎上乘以一個小于1的降額矯正系數。下表為《工廠供電》中多根電纜并列時載流修正系數，電纜相距100mm。

并列導線數	1	2	3	4	5	6	7	8
載流量修正系數	1	0.9	0.85	0.8	0.78	0.75	0.73	0.72

誤區四：優先選擇長期安全載流量大的電纜
' o$ r" W$ Z. w2 m一般地，從電纜的絕緣性能、環保性能和耐候性能等方面看，YJV電纜載流量大，在各方面比VV電纜性能更優異，應在工程設計中優先考慮。
' w! C$ L( P0 E) w事實上，YJY電纜雖然具有載流量大、電纜直徑小、重量輕、方便安裝等優點，但在同等截面積條件下，YJY電纜比VV電纜流量大的原因僅僅是因為能承受的溫度高而已。截面積相同，銅的質量、導電率也相同，因而在輸送同等電流的情況下，選擇YJY電纜可以比選擇VV電纜細一些的線徑，但線路電阻增加，線損和電壓降也增加，長期運行不一定合算。
電纜選擇必須全面考慮環境條件、使用場所、敷設方式、供電距離、長期運行的費用和電壓降，能用VV電纜的場所一般仍推薦用VV電纜。如果原行線架上已敷設VV電纜，新設計增加耐受溫升更高的JYV電纜是沒有意義的，平行捆扎走線的電纜只能按耐受溫升最低的電纜計算載流量。
誤區五：并聯多大的導線，就相當于線徑增大多少平方
大型機房負載容量大，需要提供很大的電流，如果選擇一根導線，無疑需要線徑很粗的供電電纜，施工并不方便，甚至沒有足夠粗的導線可供使用。多根導線并聯是允許的，由于線徑小的電線每平方載流量大于粗電線，并聯方式可能在經濟上更合算。
' o, E8 [  |. r  z9 K并聯電線之間的電流在理論上按截面積分配，只要是相同材質電線（如銅線），都可以直接并聯。但實際工程中，最好使用相同的線徑。如果線徑相差懸殊，可能由于接線端子存在一定電阻，以及與電纜截面積不成正比的感抗作用，導致電流分配偏差，一根導線可能分配電流過大，超過安全載流量。此外，如果采用不一致的線徑，需仔細復核電線上的電流是否小于安全載流量，細導線的單位載流量只能按粗導線計算。
- r5 J, q. F: `因此，大小相差懸殊的電纜并聯使用，電纜載流量往往并不按照理想條件下的電流分配規律來分配，小電纜相對發熱明顯。兩線并聯時，粗的電纜不應大于細電纜的兩倍。

moyfu

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