電工必須要掌握的----電纜截面估算 - 硬體設計 - linlams

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電工必須要掌握的----電纜截面估算

先估算負荷電流1．用途這是根據用電設備的功率（千瓦或千伏安）算出電流（安）的口訣。電流的大小直接與功率有關，也與電壓、相別、力率（又稱功率因數）等有關。一般有公式可供計算。由於工廠常用的都是380/220伏三相四線系統，因此，可以根據功率的大小直接算出電流。2.口訣低壓380/220伏系統每千瓦的電流，安。千瓦、電流，如何計算？電力加倍，電熱加半。①單相千瓦，4.5安。②單相380，電流兩安半。③3．說明口訣是以380/220伏三相四線系統中的三相設備為準，計算每千瓦的安數。對於某些單相或電壓不同的單相設備，其每千瓦的安數，口訣另外作了說明。①這兩句口訣中，電力專指電動機。在380伏三相時（力率0.8左右）,電動機每千瓦的電流約為2安.即將」千瓦數加一倍」(乘2)就是電流，安。這電流也稱電動機的額定電流。【例1】5.5千瓦電動機按「電力加倍」算得電流為11安。【例2】40千瓦水泵電動機按「電力加倍」算得電流為80安。電熱是指用電阻加熱的電阻爐等。三相380伏的電熱設備，每千瓦的電流為1.5安。即將「千瓦數加一半」（乘1.5）就是電流，安。【例1】3千瓦電加熱器按「電熱加半」算得電流為4.5安。【例2】15千瓦電阻爐按「電熱加半」算得電流為23安。這句口訣不專指電熱，對於照明也適用。雖然照明的燈泡是單相而不是三相，但對照明供電的三相四線幹線仍屬三相。只要三相大體平衡也可這樣計算。此外，以千伏安為單位的電器（如變壓器或整流器）和以千乏為單位的移相電容器（提高力率用）也都適用。即時說，這後半句雖然說的是電熱，但包括所有以千伏安、千乏為單位的用電設備，以及以千瓦為單位的電熱和照明設備。【例1】12千瓦的三相（平衡時）照明幹線按「電熱加半」算得電流為18安。【例2】30千伏安的整流器按「電熱加半」算得電流為45安（指380伏三相交流側）。【例3】320千伏安的配電變壓器按「電熱加半」算得電流為480安（指380/220伏低壓側）。【例4】100千乏的移相電容器（380伏三相）按「電熱加半」算得電流為150安。②在380/220伏三相四線系統中，單相設備的兩條線，一條接相線而另一條接零線的（如照明設備）為單相220伏用電設備。這種設備的力率大多為1，因此，口訣便直接說明「單相（每）千瓦4.5安」。計算時，只要「將千瓦數乘4.5」就是電流，安。同上面一樣，它適用於所有以千伏安為單位的單相220伏用電設備，以及以千瓦為單位的電熱及照明設備，而且也適用於220伏的直流。【例1】500伏安（0.5千伏安）的行燈變壓器（220伏電源側）按「單相千瓦、4.5安」算得電流為2.3安。【例2】1000瓦投光燈按「單相千瓦、4.5安」算得電流為4.5安。對於電壓更低的單相，口訣中沒有提到。可以取220伏為標準，看電壓降低多少，電流就反過來增大多少。比如36伏電壓，以220伏為標準來說，它降低到1/6，電流就應增大到6倍，即每千瓦的電流為6*4.5=27安。比如36伏、60瓦的行燈每隻電流為0.06*27=1.6安，5隻便共有8安。③在380/220伏三相四線系統中，單相設備的兩條線都是接到相線上的，習慣上稱為單相380伏用電設備（實際是接在兩相上）。這種設備當以千瓦為單位時，力率大多為1，口訣也直接說明：「單相380，電流兩安半」。它也包括以千伏安為單位的380伏單相設備。計算時，只要「將千瓦或千伏安數乘2.5」就是電流，安。【例1】32千瓦鉬絲電阻爐接單相380伏，按「電流兩安半」算得電流為80安。【例2】2千伏安的行燈變壓器，初級接單相380伏，按「電流兩安半」算得電流為5安。【例3】21千伏安的交流電焊變壓器，初級接單相380伏，按「電流兩安半」算得電流為53安。估算出負荷的電流後在根據電流選出相應導線的截面,選導線截面時有幾個方面要考慮到一是導線的機械強度二是導線的電流密度(安全截流量),三是允許電壓降電壓降的估算１．用途根據線路上的負荷矩，估算供電線路上的電壓損失，檢查線路的供電質量。２．口訣提出一個估算電壓損失的基準數據，通過一些簡單的計算，可估出供電線路上的電壓損失。壓損根據「千瓦．米」，2.5鋁線20—1。截面增大荷矩大，電壓降低平方低。①三相四線6倍計，銅線乘上1.7。②感抗負荷壓損高，10下截面影響小，若以力率0.8計，10上增加0.2至1。③３．說明電壓損失計算與較多的因素有關,計算較複雜。估算時，線路已經根據負荷情況選定了導線及截面，即有關條件已基本具備。電壓損失是按「對額定電壓損失百分之幾」來衡量的。口訣主要列出估算電壓損失的最基本的數據，多少「負荷矩」電壓損失將為1%。當負荷矩較大時，電壓損失也就相應增大。因些，首先應算出這線路的負荷矩。所謂負荷矩就是負荷（千瓦）乘上線路長度（線路長度是指導線敷設長度「米」，即導線走過的路徑，不論線路的導線根數。），單位就是「千瓦．米」。對於放射式線路，負荷矩的計算很簡單。如下圖1，負荷矩便是20*30=600千瓦．米。但如圖2的樹榦式線路，便麻煩些。對於其中5千瓦設備安裝位置的負荷矩應這樣算：從線路供電點開始，根據線路分支的情況把它分成三段。在線路的每一段，三個負荷（10、8、5千瓦）都通過，因此負荷矩為：第一段：10*（10+8+5）=230千瓦．米第二段：5*（8+5）=65千瓦．米第三段：10*5=50千瓦．米至5千瓦設備處的總負荷矩為：230+65+50=345千瓦．米下面對口訣進行說明：①首先說明計算電壓損失的最基本的根據是負荷矩：千瓦．米接著提出一個基準數據：2.5平方毫米的鋁線，單相220伏，負荷為電阻性（力率為1），每20「千瓦．米」負荷矩電壓損失為1%。這就是口訣中的「2.5鋁線20—1」。在電壓損失1%的基準下，截面大的，負荷矩也可大些，按正比關係變化。比如10平方毫米的鋁線，截面為2.5平方毫米的4倍，則20*4=80千瓦．米，即這種導線負荷矩為80千瓦．米，電壓損失才1%。其餘截面照些類推。當電壓不是220伏而是其它數值時，例如36伏，則先找出36伏相當於220伏的1/6。此時，這種線路電壓損失為1%的負荷矩不是20千瓦．米，而應按1/6的平方即1/36來降低，這就是20*（1/36）=0.55千瓦．米。即是說，36伏時，每0.55千瓦．米（即每550瓦．米），電壓損失降低1%。「電壓降低平方低」不單適用於額定電壓更低的情況，也可適用於額定電壓更高的情況。這時卻要按平方升高了。例如單相380伏，由於電壓380伏為220伏的1.7倍，因此電壓損失1%的負荷矩應為20*1.7的平方=58千瓦．米。從以上可以看出：口訣「截面增大荷矩大，電壓降低平方低」。都是對照基準數據「2.5鋁線20—1」而言的。【例1】一條220伏照明支路，用2.5平方毫米鋁線，負荷矩為76千瓦．米。由於76是20的3.8倍（76/20=3.8），因此電壓損失為3.8%。【例2】一條4平方毫米鋁線敷設的40米長的線路，供給220伏1千瓦的單相電爐2隻，估算電壓損失是：先算負荷矩2*40=80千瓦．米。再算4平方毫米鋁線電壓損失1%的負荷矩，根據「截面增大負荷矩大」的原則，4和2.5比較，截面增大為1.6倍（4/2.5=1.6），因此負荷矩增為20*1.6=32千瓦．米（這是電壓損失1%的數據）。最後計算80/32=2.5，即這條線路電壓損失為2.5%。②當線路不是單相而是三相四線時，（這三相四線一般要求三相負荷是較平衡的。它的電壓是和單相相對應的。如果單相為220伏，對應的三相便是380伏，即380/220伏。）同樣是2.5平方毫米的鋁線，電壓損失1%的負荷矩是①中基準數據的6倍，即20*6=120千瓦．米。至於截面或電壓變化，這負荷矩的數值，也要相應變化。當導線不是鋁線而是銅線時，則應將鋁線的負荷矩數據乘上1.7，如「2.5鋁線20—1」改為同截面的銅線時，負荷矩則改為20*1.7=34千瓦．米，電壓損失才1%。【例3】前面舉例的照明支路，若是銅線，則76/34=2.2，即電壓損失為2.2%。對電爐供電的那條線路，若是銅線，則80/（32*1.7）=1.5，電壓損失為1.5%。【例4】一條50平方毫米鋁線敷設的380伏三相線路，長30米，供給一台60千瓦的三相電爐。電壓損失估算是：先算負荷矩：60*30=1800千瓦．米。再算50平方毫米鋁線在380伏三相的情況下電壓損失1%的負荷矩：根據「截面增大荷矩大」，由於50是2.5的20倍，因此應乘20，再根據「三相四線6倍計」，又要乘6，因此，負荷矩增大為20*20*6=2400千瓦．米。最後1800/2400=0.75，即電壓損失為0.75%。③以上都是針對電阻性負荷而言。對於感抗性負荷（如電動機），計算方法比上面的更複雜。但口訣首先指出：同樣的負荷矩——千瓦．米，感抗性負荷電壓損失比電阻性的要高一些。它與截面大小及導線敷設之間的距離有關。對於10平方毫米及以下的導線則影響較小，可以不增高。對於截面10平方毫米以上的線路可以這樣估算：先按①或②算出電壓損失，再「增加0.2至1」，這是指增加0.2至1倍，即再乘1.2至2。這可根據截面大小來定，截面大的乘大些。例如70平方毫米的可乘1.6，150平方毫米可乘2。以上是指線路架空或支架明敷的情況。對於電纜或穿管線路，由於線路距離很小面影響不大，可仍按①、②的規定估算，不必增大或僅對大截面的導線略為增大（在0.2以內）。【例5】圖1中若20千瓦是380伏三相電動機，線路為3*16鋁線支架明敷，則電壓損失估算為：已知負荷矩為600千瓦．米。計算截面16平方毫米鋁線380伏三相時，電壓損失1%的負荷矩：由於16是2.5的6.4倍，三相負荷矩又是單相的6倍，因此負荷矩增為：20*6.4*6=768千瓦．米600/768=0.8即估算的電壓損失為0.8%。但現在是電動機負荷，而且導線截面在10以上，因此應增加一些。根據截面情況，考慮1.2，估算為0.8*1.2=0.96，可以認為電壓損失約1%。以上就是電壓損失的估算方法。最後再就有關這方面的問題談幾點：一、線路上電壓損失大到多少質量就不好？一般以7~8%為原則。（較嚴格的說法是：電壓損失以用電設備的額定電壓為準（如380/220伏），允許低於這額定電壓的5%（照明為2.5%）。但是配電變壓器低壓母線端的電壓規定又比額定電壓高5%（400/230伏），因此從變壓器開始至用電設備的整個線路中，理論上共可損失5%+5%=10%，但通常卻只允許7~8%。這是因為還要扣除變壓器內部的電壓損失以及變壓器力率低的影響的緣故。）不過這7~8%是指從配電變壓器低壓側開始至計算的那個用電設備為止的全部線路。它通常包括有戶外架空線、戶內幹線、支線等線段。應當是各段結果相加，全部約7~8%。二、估算電壓損失是設計的工作，主要是防止將來使用時出現電壓質量不佳的現象。由於影響計算的因素較多（主要的如計算幹線負荷的準確性，變壓器電源側電壓的穩定性等），因此，對計算要求很精確意義不大，只要大體上胸中有數就可以了。比如截面相比的關係也可簡化為4比2.5為1.5倍，6比2.5為2.5倍，16比2.5倍為6倍。這樣計算會更方便些。三、在估算電動機線路電壓損失中，還有一種情況是估算電動機起動時的電壓損失。這是若損失太大，電動機便不能直接起動。由於起動時的電流大，力率低，一般規定起動時的電壓損失可達15%。這種起動時的電壓損失計算更為複雜，但可用上述口訣介紹的計算結果判斷，一般截面25平方毫米以內的鋁線若符合5%的要求，也可符合直接起動的要求：35、50平方毫米的鋁線若電壓損失在3.5%以內，也可滿足；70、95平方毫米的鋁線若電壓損失在2.5%以內，也可滿足；而120平方毫米的鋁線若電壓損失在1.5以內。才可滿足。這3.5%，2.5%，1.5.%剛好是5%的七、五、三折，因此可以簡單記為：「35以上，七、五、三折」。四、假如在使用中確實發現電壓損失太大，影響用電質量，可以減少負荷（將一部分負荷轉移到別的較輕的線路，或另外增加一迴路），或者將部分線段的截面增大（最好增大前面的幹線）來解決。對於電動機線路，也可以改用電纜來減少電壓損失。當電動機無法直接啟動時，除了上述解決辦法外，還可以採用降壓起動設備（如星-三角起動器或自耦減壓起動器等）來解決根據電流來選截面 1．用途各種導線的截流量(安全用電)通常可以從手冊中查找。但利用口訣再配合一些簡單的心算，便可直接算出，不必查表。導線的截流量與導線的截面有關，也與導線的材料（鋁或銅）、型號（絕緣線或裸線等）、敷設方法（明敷或穿管等）以及環境溫度（25℃左右或更大）等有關，影響的因素較多，計算也較複雜。2．口訣鋁心絕緣線截流量與截面的倍數關係：S（截面）=0.785*D(直徑)的平方10下5，100上二，25、35，四三界，70、95，兩倍半。①穿管、溫度，八九折。②裸線加一半。③銅線升級算。④3．說明口訣是以鋁芯絕緣線、明敷在環境溫度25℃的條件為準。若條件不同，口訣另有說明。絕緣線包括各種型號的橡皮絕緣線或塑料絕緣線。口訣對各種截面的截流量（電流，安）不是直接指出，而是用「截面乘上一定倍數」來表示。為此，應當先熟悉導線截面（平方毫米）的排列：11.52.54610162535507095120150185．．．．．．．　　生產廠製造鋁芯絕緣線的截面通常從2.5開始,銅芯絕緣線則從1開始；裸鋁線從16開始，裸銅線則從10開始。①這口訣指出：鋁芯絕緣線截流量，安，可以按「截面數的多少倍」來計算。口訣中阿拉伯數字表示導線截面（平方毫米），漢字數字表示倍數。把口訣的「截面與倍數關係」排列起來便如下：．．．10*516、25*435、45*370、95*2.5120*2．．．．．．　現在再和口訣對照就更清楚了，原來「10下五」是指截面從10以下，截流量都是截面數的五倍。「100上二」是指截面100以上，截流量都是截面數的二倍。截面25與35是四倍和三倍的分界處。這就是口訣「25、35四三界」。而截面70、95則為二點五倍。從上面的排列可以看出：除10以下及100以上之處，中間的導線截面是每每兩種規格屬同一種倍數。下面以明敷鋁芯絕緣線，環境溫度為25℃，舉例說明：【例1】6平方毫米的，按「10下五」算得截流量為30安。【例2】150平方毫米的，按「100上二」算得截流量為300安。【例3】70平方毫米的，按「70、95兩倍半」算得截流量為175安。從上面的排列還可以看出：倍數隨截面的增大而減小。在倍數轉變的交界處，誤差稍大些。比如截面25與35是四倍與三倍的分界處，25屬四倍的範圍，但靠近向三倍變化的一側，它按口訣是四倍，即100安，但實際不到四倍（按手冊為97安），而35則相反，按口訣是三倍，即105安，實際則是117安，不過這對使用的影響並不大。當然，若能「胸中有數」，在選擇導線截面時，25的不讓它滿到100安，35的則可以略為超過105安便更準確了。同樣，2.5平方毫米的導線位置在五倍的最始（左）端，實際便不止五倍（最大可達20安以上），不過為了減少導線內的電能損耗，通常都不用到這麼大，手冊中一般也只標12安。②從這以下，口訣便是對條件改變的處理。本名「穿管、溫度，八、九折」是指：若是穿管敷設（包括槽板等敷設，即導線加有保護套層，不明露的），按①計算後，再打八折（乘0.8）。若環境溫度超過25℃，應按①計算後再打九折（乘0.9）。關於環境溫度，按規定是指夏天最熱月的平均最高溫度。實際上，溫度是變動的，一般情況下，它影響導體截流並不很大。因此，只對某些高溫車間或較熱地區超過25℃較多時，才考慮打折扣。還有一種情況是兩種條件都改變（穿管又溫度較高），則按①計算後打八折，再打九折。或者簡單地一次打七折計算（即0.8*0.9=0.72,約為0.7）。這也可以說是「穿管、溫度，八、九折」的意思。例如：（鋁芯絕緣線）10平方毫米的，穿管（八折），40安（10*5*0.8=40）高溫(九折)45安(10*5*0.9=45)穿管又高溫(七折)35安(10*5*0.7=35安)95平方毫米的，穿管(八折)190安(95*2.5*0.8=190)高溫(九折)214安(95*2.5*0.9=213.8)穿管又高溫(七折)166安(95*2.5*0.7=166.3)③對於裸鋁線的截流量,口訣指出「裸線加一半」，即按①計算後再一半（乘1.5）。這是指同樣截面的鋁芯絕緣芯與裸鋁線比較，截流量可加一半。【例1】16平方毫米裸鋁線，96安（16*4*1.5=96）高溫，86安（16*4*1.5*0.9=86.4）【例2】35平方毫米裸鋁線,158安(35*3*1.5=157.5)【例3】120平方毫米裸鋁線,360安(120*2*1.5=360)④對於銅導線的截流量,口訣指出「銅線升級算」，即將銅導線的截面按截面排列順序提升一級，再按相應的鋁線條件計算。【例1】35平方毫米裸銅線25℃。升級為50平方毫米，再按50平方毫米裸鋁線，25℃計算為225安（50*3*1.5）。【例2】16平方毫米銅絕緣線25℃。按25平方毫米鋁絕緣線的相同條件，計算為100安（25*4）。【例3】95平方毫米銅絕緣線25℃，穿管。按120平方毫米鋁絕緣線的相同條件，計算為192安（120*2*0.8）。附帶說一下：對於電纜，口訣中沒有介紹。一般直接埋地的高壓電纜，大體上可採用①中的有關倍數直接計算，比如35平方毫米高壓鎧裝鋁芯電纜埋地敷設的截流量約為105安（35*3）。95平方毫米的約為238安（95*2.5）。下面這個估算口訣和上面的有異曲同工之處：二點五下乘以九，往上減一順號走。三十五乘三點五，雙雙成組減點五。條件有變加折算，高溫九折銅升級。穿管根數二三四，八七六折滿載流。 2.5平方*94平方*86平方*7　10平方*616平方*525平方*435平方*3.550和70平方*395和120平方*2.5.....................最後說明一下用電流估算截面的適用於近電源(負荷離電源不遠),電壓降適用於長距離