电缆在指定的情况下所负载的最高电流,不应使导体温度超过其绝缘体能够承受的最高稳定温度。通过温升来选择导体截面是设计中较为主要和常用的方法。
电缆基于发热条件的允许持续工作电流(以下简称载流量)因不同的散热环境,对应的缆芯工作温度亦会不同。本文将结合国内外标准,提出影响电缆载流量各类因素的计算方法,并指出需要注意的地方,供同行借鉴参考。
电缆载流量
GB-《电力工程电缆设计标准》(此标准非电缆制造标准,而为电缆配电标准,以下简称《电缆标准》)第3.6.2条规定,10kV及以下常用电缆按%持续工作电流确定电缆导体允许最小截面时,应按附录C和附录D之规定计入校正系数。
过载保护大多数电路都需要过载保护。电路应该被安排好避免长时间小的过载发生,小的过载指的是那些保护装置无法检测到的过载。当保护装置提供过载保护时,负载的类型不影响电缆持续载流能力,但它可能会影响电缆大小的选择。
GB-《低压配电设计规范》(以下简称《低规》)第6.3.3条过载保护器的动作特性要求应符合以下公式:
电缆的工作条件不仅受连续使用的极限导体温度的影响,而且还受过载保护装置常规工作时间内可能达到的导体温度的影响。在发生过载时,通过选择不小于熔断器熔体额定电流或断路器额定(整定)电流In的IZ值来满足此要求。因熔断器和断路器的额定值为标准等级,通常需要选择大于IB的值。在这种情况下,导体大小可能取决于过载条件,并且导体的载流能力IZ也不会得到充分利用。
当有过载保护时:
无需过载保护若过流保护器件不提供或不需要提供过载保护时,如固定式电热装置不大会导致电路过载或负载(如电动机)的过载由其他保护元件完成时,保护器的额定电流或整定电流In可以大于IZ,I2可以大于1.45IZ。但在任何情况下,电缆持续载流量IZ不能小于电路的计算电流IB。
当无需过载保护时:
校正系数
本文无意对每个校正系数详细介绍,仅对设计中容易出现遗漏的地方加以阐述。
环境温度校正系数Ca电缆的载流能力与其环境温度有关,《电缆标准》附录C提供了电缆载流量。其参考环境温度值对于空气中的电缆(与敷设方式无关)为40℃,埋地电缆为25℃。在GB/T.6-/IEC-5-52:《低压电气装置第5-52部分:电气设备的选择和安装布线系统》(以下简称《IEC布线系统》)标准中电缆载流量参考环境温度对应的是30℃和20℃。《电缆标准》经温度系数校正后与《IEC布线系统》中的载流量值基本一致,若采用《IEC布线系统》中的其他校正系数,需要换算成相应环境温度的参考值,而不能直接使用。
《电缆标准》表3.6.5在无机械通风条件,电缆持续允许载流量的环境温度以最热月的日最高温度平均值为基准校正,与《低规》要求一致且此表已经规定多年。而在《IEC布线系统》中并无此要求,其强调的是电缆在具体工况的最高环境温度。如在建筑出入口具有吊顶的钢构遮阳雨棚,无机械通风,而此场所温度因遮阳措施不足和吊顶内散热不良,有可能远比最热月的日最高温度平均值要高;又如靠近热力管道等局部热源的场所,电缆的环境温度有可能会比最热月日均最高温度高。因此在运用《电缆标准》表3.6.5时,还需对特殊场所温度加以
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