電纜的規格計算是保障電力系統安全與高效運行的重要環節,正確選擇電纜的截面積、電阻與允許電流,不僅影響設備的正常運作,還直接關系到電力的傳輸效率與安全性。那么,如何進行電纜規格的準確計算?一文教會你!" 01
電纜規格如何計算?
電纜電阻
電阻率是用來表示各種物質電阻特性的物理量,某種材料制成的長為1m,橫截面積為1m2的導體的電阻,在數值上等于這種材料的電阻率。反映物質對電流阻礙作用的屬性,不僅與物質的種類有關,還受溫度、壓力和磁場等外界因素影響。ρ=R×S/L(Ω·m2/m=Ω·m)
根據導體電阻率反推計算電纜電阻R公式:R=ρ×L/S
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ρ—導體電阻率(20℃銅芯0.0175Ω·mm2/m;鋁芯0.0283Ω·mm2/m)
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L—線路長度(m)
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S—電纜的標稱截面積(mm2)
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例:BV2.5mm2和BVR16mm2長度500米的電阻分別為多少?
R(BV2.5mm2)=ρ×L/S=0.0175*500/2.5=3.5(Ω)
R(BV50mm2)=ρ×L/S=0.0175*500/50 =0.175(Ω)
電纜電流
(1)常用三相電機電流I:根據功率的計算公式 P=√3×U×I×cosθ×η
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I—電流(A)
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√3—三相交流電互為回路的系數(約1.73)
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P—功率(W)
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U—電壓(V)
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cosφ—功率因素(一般取0.85)
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o η—效率(一般取0.95)
I=P/(√3×U×I×cosθ×η)
1kw的三相電機的電流:I=1000/(1.73*380*0.8)=1.9A≈2A
三相電機的電流=功率*2 A/KW 進行估算
(2)單相電流I:
單相功率的計算公式:P=U×I×cosθ×η;
感性負載可計算電流:I= P/U×cosφ×η。
單相220V:A/ 感性負載1kW電流為I=1000/(220*0.8)=5.7A≈6A;B/ 純阻性負載1kW電流為I=1000/(220*1)≈4.5A三、電纜規格計算
電纜電壓降
(1)ΔU=I×R ×√3(三相)
o ΔU表示線路中的壓降電壓
o I —導線中的電流
o R —導線的阻值
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√3—三相交流電互為回路的系數約為1.73
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(2)ΔU=I×R×2(單相),單相因為兩根線形成回路系數為2。
電纜線芯截面積
S=ρ×L/R= ρ×L* √3*I/ ΔU(三相)
S=ρ×L/R= ρ×L* 2*I/ ΔU(單相)
01 三相電機功率37KW,距離350米,該選擇多大線徑電纜?參考公式S=ρ×L/R= ρ×L* √3*I/ ΔU(三相),估算I=37*2=74A,Δ U(max)≤5%*U(額定)=19V
則S=0.0175*350*1.73 *74/19=41.3mm2(則需選擇50mm2線纜)
02 電磁閥額定功率12W,采用24VDC供電,最低允許工作電壓20VDC,采用電纜ZR-KVVP-2*2.5,估算允許電纜最大長度多少?
(1)計算電磁閥工作電流:
I=P/U=12/24=0.5A;
(2)R(最大線路允許電阻)=
U(最大線路壓損)/I=(24-20)/0.5=8Ω;
(3)由公式R=ρ×L/S推出L(最大2.5mm2線)=
R(最大線路允許電阻)*S/ ρ=8*2.5/0.0175=1142m
則最大允許電纜ZR-KVVP-2*2.5理論長度為571米
也可由前公式S=ρ×L/R= ρ×L* 2*I/ ΔU(單相)
反推L(max)= ΔU*S/( ρ* 2*I)=4*2.5/(0.0175*2*0.5)=571m纜安全載流估算經驗口訣:
十下五,百上二;二五、三五四三界;七零、九五兩倍半;穿管、溫度八九折;銅線升級算,裸線加一半。
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十下五:指電線電纜導體標稱截面積在10mm2以下的,載流量大體可以表示為截面積×5;
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百上二:指電線電纜標稱截面積在100mm2以上的,載流量為截面積×2;
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二五、三五四三界:指標稱截面積為16/25mm2的乘以四,35/50mm2的乘以三;
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七零、九五兩倍半:指標稱截面積為70mm2和95mm2的都乘以2.5;
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穿管、溫度八九折:指的是電線電纜若是穿管敷設,那么計算后的載流量要再乘以0.8;若所處的環境溫度超過25℃,則結果要乘以0.9。如果穿管的同時環境溫度又超過25℃,則結果要先乘以0.8再乘0.9才是最終載流量。
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銅線升級算:指的是銅芯電線電纜的載流量計算方式就是在相同截面積大小的鋁芯電線電纜計算結果的基礎上再向上升一級,如標稱截面積25mm2銅芯電線電纜的計算方法就是按35mm2鋁芯線的算法算。
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裸線加一半:指裸電線的載流量大小是在同等截面積大小的電線電纜的載流量結果乘以1.5。
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02
電纜選型相關規范
(1)SH/T 3019-2016《石油化工儀表管道線路設計規范》
6 電纜電線選用6.1 線芯截面積6.1.1 儀表信號電線電纜的線芯截面積應滿足檢測、控制回路對信號傳輸、導電特性、絕緣屏蔽、本安參數等功能性要求及施工對線纜機械強度的要求。電纜的截面積應根據線路壓降、本安參數符合性計算后確定;其最小線芯的截面積不應小于0.5mm2 。6.1.2 除本質安全系統電路外,在爆炸危險區內穿保護鋼管敷設的儀表信號電纜在1區的最小線芯截面積不應小于2.5mm2 ,在2區時不應小于1.5mm2 ;若采用多芯電纜,其線芯截面積應最小為1.0mm2。6.1.3 除本質安全系統電路外,在爆炸危險區內電纜明設或電纜溝內敷設時的最小線芯截面積應最小為1.0mm2。6.1.4 本安安全防爆回路用的非現場總線儀表信號電纜的最小線芯截面積除了應符合6.1.1條規定之外,尚應符合GB 3836.4規范的要求。6.1.5 儀表接地電纜電線的線芯截面積,應按SH/T3081的有關規定選用。
6.1.6 儀表供電電纜電線的線芯截面積,應按SH/T3082的有關規定選用。
6.2 選型6.2.1 一般情況下,電線宜選用多股銅芯聚氯乙烯(或聚乙烯)絕緣軟電線;電纜宜選用多股絞合銅芯聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套電纜;室內宜選用軟電纜。6.2.2 電纜、電線的選型應符合環境溫度。6.2.3 有火災危險場所儀表電纜應選用阻燃型電纜。6.2.4 用于緊急隔離閥門、SIS勵磁動作、與可燃有毒氣體信號聯動的電纜宜選用耐火電纜。6.2.5 當采用本安系統時,所用電纜的分布電容、電感等參數應符合本安要求。6.2.6 儀表信號電纜屏蔽選型應符合下列規定:
a) 開關量信號,宜選用總屏蔽;
b) 4mA~20mA或1V~5V(DC)信號,宜用總屏蔽;當信號電纜經過高強度交變磁場時,應采用對絞線芯;
c) 熱電偶、熱電阻或脈沖量信號,宜選用分屏及總屏蔽;
d) 特殊用的儀表電纜,應按儀表制造廠要求選用。
6.2.7 熱電偶補償導線的型號,應與熱電偶分度號相匹配。一、電纜選型規范
8 光纜(新增)8.1 選用8.1.1 一般情況下,光纜宜選用多芯聚氯乙烯護套光纜。8.1.2 光纜優先采用松套填充形結構,同一光纜內應采用同一類型的光纖,不應混纖。8.1.3 在雷電或強電危害嚴重地區,宜選用無金屬光纜。8.1.4 寒冷地區及高溫、低溫場所,應考慮光纜的允許使用范圍。8.1.5 在火災危險場所鋪設的光纜,應選用阻燃型光纜。8.1.6 在電纜或架空等場合,應選用鎧裝型式。8.1.7 光纜宜有50%備用芯數。
8.1.8 光纜采用管道敷設時,應留有不少于15%的備用管孔。一、電纜選型規范
9 儀表柜配管配線9.1 儀表柜內的導線宜采用截面積為0.75mm2或1.0mm2的銅芯軟線。線路宜敷設在電纜槽內,在小型儀表箱內也可整齊捆扎明線敷設。9.2 儀表柜內的導線應通過接線片或管狀端頭與儀表及電氣元件相接,導線與接線片的連接應壓接。柜內部配線不應存在中間接頭。9.3 儀表柜內應設端子排與外部電線電纜相連,但補償導線宜與柜內儀表直接相連。9.4 本安儀表與非本安儀表的接線端子排應分開設置,兩者的信號線應采用不同電纜槽敷設,其端子排及接線的間距應大于50mm或采取隔離措施。本安儀表信號線和接線端子應有藍色標識。9.5 同一個接線端子上連接芯數,不應超過兩根。
9.6 每根導線在接線端子處應做出明顯的、耐久的標記。
(上下滑動)
(2)HG/T 20512-2014《儀表配管配線設計規范》
7 電纜的選用7.1 電纜線芯截面積7.1.1 儀表信號電纜的線芯截面積應滿足測量及控制回路對線路阻抗的要求,以及施工中對線纜機械強度的要求,最小線芯截面積不宜小于0.75mm2。7.1.2 在爆炸危險場所2區或非防爆區域的場合,對敷設在橋架或保護管中的二芯及三芯儀表信號電纜線芯截面積,宜選用1.0mm2~1.5mm2 ,熱電偶補償導線宜選用1.0mm2~2.5mm2。用于主電纜的多芯電纜,在線路電阻滿足的條件下,其線芯截面積可縮小為0.75mm2~1.5mm2。7.1.3 接地線的線芯截面積,應符合現行行業標準《儀表系統接地設計規范》HG/T 20513的有關規定。7.1.4 供配電線的線芯截面積,應符合現行國家標準《電力工程電纜設計規范》GB 50217、《爆炸危險環境電力裝置設計規范》GB 50058的有關規定。7.2 電纜的類型7.2.1 儀表信號電纜宜選多股銅芯聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套帶屏蔽的軟電纜。7.2.2 儀表信號電纜的屏蔽選擇,已選總屏蔽加分屏,特殊要求的電纜,應根據制造商的具體要求選用。7.2.3 當采用本安系統時,應選用本安電纜,其分布電容、分布電感參數應符合本安回路的要求。本安電纜外護套為藍色標志。7.2.4 高、低溫場所,應根據電纜的允許使用范圍,選用耐高溫、低溫電纜。7.2.5 火災危險場所架空敷設的電纜,應選用阻燃電纜。7.2.6 熱電偶補償電纜的型號,應與熱電偶的分度號相匹配,宜采用補償型。7.3 基金會總線(FF)電纜及光纜的選用7.3.1 現場總線電纜、數據通信電纜,應按有關控制系統及儀表制造商的要求選用。7.3.2 基金會現場總線(FF)電纜宜選用銅芯導體0.8mm2(18AWG),聚乙烯絕緣,聚氯乙烯護套,內、外屏蔽,A型,專用的FF現場總線電纜。7.3.3 光纜宜選用帶聚氯乙烯護套、鋼絲加強件的單模或多模光纜。
(上下滑動)
(3)GB 50217-2018《電力工程電纜設計標準》
3.7 控制電路及其金屬屏蔽
3.7.1 控制電纜應采用銅導體。
3.7.2 控制電纜的額定電壓不得低于所接回路得工作電壓,宜選用450、750V。
3.7.3 控制電纜得絕緣類型和護層類型選擇應符合鋪設環境條件和環境保護得要求。
3.7.4 控制電纜芯數選擇應符合下列規定:
1 控制、信號電纜應選用多芯電纜。當芯線截面為1.5mm2和2.5mm2時,電纜芯數不宜超過24芯。 當芯線截面為4mm2和6mm2時,電纜芯數不宜超過10芯。
2 控制電纜宜留有備用芯線。備用芯線宜結合電纜長度、芯線截面及電纜敷設條件等因素綜合考慮。
3.7.6 控制電纜金屬屏蔽選擇應符合下列規定:
1 強電回路控制電纜,除位于高壓配電裝置或與高壓電纜緊鄰并行較長抑制
干擾外,可不含金屬屏蔽;
2 弱電信號、控制回路的控制電纜,當位于存在干擾影響的環境又不具備有
效抗干擾措施時,應具有金屬屏蔽;
3 微機型繼電保護及計算機監控系統二次回路的電纜應采用屏蔽電纜;
4 控制和保護設備的直流電源電纜應采用屏蔽電纜。
3.7.7 控制電纜金屬屏蔽類型選擇,應按可能的電氣干擾影響采取綜合抑制干擾措施,并應滿足降低干擾或過電壓的要求,同時應符合下列規定:
1 位于110kV及以上配電裝置的弱電控制電纜直選用總屏蔽或雙層式總屏蔽。
2 用于集成電路、微機保護的電流、電壓和信號接點的控制電纜應選用屏蔽電纜。
3 計算機監控系統信號回路控制電纜的屏蔽選擇應符合下列規定:
1) 開關量信號可選用總屏蔽;
2) 高電平模擬信號宜選用對絞線芯總屏蔽,必要時也可選用對絞線芯分屏蔽;
3) 低電平模擬信號或脈沖 信號宜選用對絞線芯分屏蔽,必要時也可選用對絞線芯分屏蔽復合總屏蔽。
4 他情況,應按電磁感應、靜電感應和地電位升高等影因素,選用適宜的屏蔽型式。
5 電纜具有鋼鎧、金屬套時,應充分利用其屏蔽功能。