長(zhǎng)途傳輸設(shè)計(jì)中電力線(xiàn)的選擇

　　摘　 要： 簡(jiǎn)介了電力線(xiàn)的種類(lèi)及選擇原則，較詳細(xì)地闡述了電力線(xiàn)截面的計(jì)算方法。

　　關(guān)鍵詞： 電力線(xiàn) 選擇 截面 計(jì)算

　　0 前言

　　 長(zhǎng)途傳輸設(shè)計(jì)中常常要對(duì)電力線(xiàn)進(jìn)行選擇，電力線(xiàn)選取的合適與否影響到設(shè)備的安全和運(yùn)行，是設(shè)計(jì)中的一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)。本文擬從電力線(xiàn)型號(hào)的選取、長(zhǎng)途傳輸專(zhuān)業(yè)電力導(dǎo)線(xiàn)截面的計(jì)算兩個(gè)方面進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

　　1 電力線(xiàn)型號(hào)及其選取

　　1．1 電力線(xiàn)的種類(lèi)

　　 供電系統(tǒng)中常用的電力線(xiàn)有：

　　 ａ） 電力電纜：具有導(dǎo)體、絕緣層和保護(hù)外層的電力線(xiàn)。按芯線(xiàn)材料分，有銅芯和鋁芯兩種。按其外皮的絕緣材料分，有橡皮絕緣和塑料絕緣兩種。

　　 ｂ） 母線(xiàn)：指導(dǎo)線(xiàn)截面積很大或截面形狀特殊的一類(lèi)導(dǎo)線(xiàn)，截面形狀有圓形、矩形和筒形等幾種。電壓較低（20 ｋV以下）的戶(hù)內(nèi)配電裝置一般采用硬母線(xiàn)（銅排、鋁排）。母線(xiàn)具有電阻率低、機(jī)械強(qiáng)度高、抗腐蝕性強(qiáng)等特點(diǎn)。

　　1．2 電力電纜結(jié)構(gòu)

　　電力電纜主要由電纜芯、絕緣層和保護(hù)層3部分組成。

　　 ａ） 電纜芯：由單根或幾根絞繞的導(dǎo)線(xiàn)構(gòu)成，導(dǎo)線(xiàn)多為銅、鋁兩種材料制作。每根纜芯線(xiàn)由多根導(dǎo)線(xiàn)構(gòu)成，而電纜又由數(shù)量不等的纜芯線(xiàn)組成。

　　 ｂ） 絕緣層：絕緣層分勻質(zhì)和纖維質(zhì)兩類(lèi)。前者有橡膠、瀝青、聚乙烯等。其防潮性好，彎曲性能好，但受空氣和光線(xiàn)直接作用時(shí)易“老化”，耐熱性差。后者包括棉麻、絲綢、紙等。此種材料易吸水，且不可作大的彎曲。

　　 ｃ） 保護(hù)層：電纜線(xiàn)的保護(hù)層分為內(nèi)保護(hù)層和外保護(hù)層兩部分。內(nèi)保護(hù)層多用麻筋、鉛包、涂瀝青紙帶、浸瀝青麻被或聚氯乙烯等制作。外保護(hù)層多用鋼鎧、麻被或鋁鎧、聚氯乙烯外套等制作。電力電纜按保護(hù)層區(qū)分，主要有鉛護(hù)套電纜、鋁護(hù)套電纜、橡皮護(hù)套電纜、塑料護(hù)套電纜幾種類(lèi)型。

　　1．3 電力線(xiàn)的命名

　　電力線(xiàn)的命名見(jiàn)表1。



　　1．4 電力線(xiàn)常用型號(hào)

　　常用電線(xiàn)電纜母線(xiàn)的型號(hào)見(jiàn)表2。



　　1．5 電力線(xiàn)的選擇

　　 電力線(xiàn)的選擇，一般是根據(jù)使用電壓、敷設(shè)條件和使用環(huán)境條件并結(jié)合導(dǎo)線(xiàn)性能和用途選定導(dǎo)線(xiàn)型號(hào)，而后計(jì)算選擇導(dǎo)線(xiàn)截面。

　　 目前長(zhǎng)途傳輸專(zhuān)業(yè)常用的電力線(xiàn)型號(hào)如下：

　　 ａ） 列外部分：在不同機(jī)房之間選用銅芯聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電力電纜（阻燃）（ＲＶＶＺ系列），在同一機(jī)房?jī)?nèi)選用銅芯聚氯乙烯絕緣電力電纜（阻燃）（ＲＶＺ系列），列外部分還可采用銅母線(xiàn)（ＴＭＹ系列）。

　　 ｂ） 列內(nèi)部分：一般由廠(chǎng)家隨設(shè)備提供。

　　 ｃ） 交流部分：一般采用銅芯聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電力電纜（ＶＶ）。

　　2 電力導(dǎo)線(xiàn)截面的計(jì)算

　　2．1 －48 Ｖ直流電源供電方式

　�。�48 Ｖ直流電源供電方式有樹(shù)干式、按列輻射式、按架輻射式等幾種。目前實(shí)際工程中以按列輻射式和按架輻射式使用較多。

　　2．2 －48 Ｖ直流供電系統(tǒng)回路全程電壓降

　�。�48 Ｖ直流配電系統(tǒng)主要由直流配電設(shè)備和電力饋電導(dǎo)線(xiàn)組成。直流放電回路全程壓降是指從蓄電池室接線(xiàn)端子到機(jī)房用電設(shè)備接線(xiàn)端子之間的全部直流電壓降。主要有電池室饋電線(xiàn)壓降，直流屏電壓降（含熔絲、閘刀、接頭等），主干饋電線(xiàn)壓降，機(jī)房?jī)?nèi)饋電線(xiàn)壓降，列柜、電源架壓降等。

　　全直流放電回路全程壓降是由電池組放電終了電壓與設(shè)備允許的最低電壓之差決定的。

　　根據(jù)《通信電源設(shè)備安裝設(shè)計(jì)規(guī)范》（ＹＤ 5040－97），按滿(mǎn)足電壓要求選取直流放電回路的導(dǎo)線(xiàn)時(shí)，－48V電源直流放大電回路全程壓降應(yīng)不大于3．2 V。

　　2．3 直流供電回路電力線(xiàn)的截面計(jì)算

　　根據(jù)允許電壓降計(jì)算選擇直流供電回路電力線(xiàn)的截面，一般有三種方法，即電流矩法、固定分配壓降法和最小金屬用量法。其中最小金屬用量法目前很少使用。

　　電流矩法和固定分配壓降法均是以歐姆定律為依據(jù)。在直流供電回路中，某段導(dǎo)線(xiàn)ｘ通過(guò)最大電流Ｉｘ時(shí)，該段導(dǎo)線(xiàn)上由于直流電阻造成的壓降可按下式計(jì)算：



式中：
　　 ΔＵｘ——導(dǎo)線(xiàn)ｘ上的電壓降（Ｖ）
　�。桑�——流過(guò)導(dǎo)線(xiàn)ｘ的電流（Ａ）
　　Ｒｘ——導(dǎo)線(xiàn)ｘ的直流電阻（Ω）
　�。蹋�——導(dǎo)線(xiàn)ｘ的長(zhǎng)度（ｍ）
　�。耍�——導(dǎo)線(xiàn)ｘ的電導(dǎo)率（ｍ／Ω·



　　實(shí)際工程中，Ｉｘ和Ｋｘ均是已知的，Ｉｘ可根據(jù)設(shè)備的要求得到，我們的目標(biāo)是求出ΔＵｘ。然后據(jù)此求出各段導(dǎo)線(xiàn)的截面，下面介紹電流矩法和固定分配壓降法。

　　1） 電流矩法

　　在電流矩法中，是從最靠近直流電源設(shè)備的導(dǎo)線(xiàn)1開(kāi)始計(jì)算，再依次計(jì)算導(dǎo)線(xiàn)2、導(dǎo)線(xiàn)3、……根據(jù)上式有



　　假設(shè)回路中各段導(dǎo)線(xiàn)1、2、3……均為同一種型號(hào)和截面，則得到



　　上面兩個(gè)公式結(jié)合，可得到近似計(jì)算Ｓ1的公式：


　
　　根據(jù)計(jì)算的Ｓ1，選擇規(guī)格導(dǎo)線(xiàn)中截面略大于Ｓ1的導(dǎo)線(xiàn)，設(shè)選擇的導(dǎo)線(xiàn)截面為Ｓ1′，由此求出導(dǎo)線(xiàn)1的實(shí)際壓降ΔＵ1



　　為了使導(dǎo)線(xiàn)2上的計(jì)算結(jié)果更接近實(shí)際， Ｓ2應(yīng)按下式計(jì)算：



　　以此類(lèi)推，計(jì)算出各段導(dǎo)線(xiàn)的截面。

　　2） 固定分配壓降法

　　 固定分配壓降法是根據(jù)以往多種工程的經(jīng)驗(yàn)，考慮到現(xiàn)實(shí)相關(guān)工程規(guī)模容量等因素，把全程允許電壓降值，適當(dāng)?shù)胤峙涞矫恳欢温渖先�。根�?jù)以往的工程實(shí)踐，這種方法對(duì)于中小型工程來(lái)說(shuō)是可行的，它可以使計(jì)算簡(jiǎn)單，也不致產(chǎn)生太大誤差。這種方法也可以認(rèn)為是電流矩法的一種簡(jiǎn)化，目前工程中一般使用此方法。

　　固定分配壓降法的計(jì)算方法比較簡(jiǎn)單，各段導(dǎo)線(xiàn)的截面可根據(jù)固定分配的壓降，采用式（2）計(jì)算得出。

　�。�48 Ｖ電源放電回路全程電壓降的分配與許多因素有關(guān)，如電池—直流屏—分支柜的距離、負(fù)荷電流等等，不是一個(gè)固定的數(shù)。一種常用的固定分配壓降的數(shù)據(jù)如圖1所示。



　　3） 固定分配壓降法使用舉例

　　有一再生站采用北電ＷＤＭ設(shè)備（機(jī)架3、4、5）和中興ＳＤＨ設(shè)備（機(jī)架6），機(jī)架滿(mǎn)配置耗電分別為：Ｉ機(jī)架3＝27 Ａ、Ｉ機(jī)架4＝60 Ａ、Ｉ機(jī)架5＝0 Ａ（無(wú)源機(jī)架）、Ｉ機(jī)架6＝10 Ａ。經(jīng)查勘需新開(kāi)機(jī)列，新配列頭柜，從電力室直流屏上引接電力線(xiàn)至頭柜再至傳輸設(shè)備，直流屏至頭柜間距離為40 ｍ，平面如圖2所示，請(qǐng)選取直流屏至列頭柜間的電力線(xiàn)。

　　解：根據(jù)電力線(xiàn)型號(hào)選擇方法，選定為銅芯聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電力電纜（阻燃）（ＲＶＶＺ系列）。由平面圖得知，Ｘ列列長(zhǎng)為7．78 ｍ，除去房柱影響，可裝600×300機(jī)架20架，考慮今后可裝列尾柜，本期新裝頭柜需帶12個(gè)機(jī)架，本工程占用4個(gè)機(jī)架后，空余8個(gè)機(jī)架位置，按每個(gè)機(jī)架平均20Ａ考慮。則直流屏—列頭柜間流經(jīng)的電流大小應(yīng)為257 Ａ。

　　根據(jù)圖1可知，直流屏—列頭柜間分配的電壓降約為1．4 Ｖ。

　　根據(jù)式（2）有


　
　　 結(jié)果電源分支柜—列頭柜間電力線(xiàn)選定為：銅芯聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電力電纜（阻燃） （ＲＶＶＺ 1 ｋＶ 1×240），長(zhǎng)度為40 ｍ×2。

　　4） 幾點(diǎn)說(shuō)明

　　線(xiàn)路中的配電設(shè)備、元器件壓降值，也都按額定電流考慮；由于供電回路所給的允許電壓降值本身也是有一定的裕量。這樣計(jì)算所得的結(jié)果往往都有較大的富裕度，所以，在選定饋電線(xiàn)截面后，可適當(dāng)靈活調(diào)整選定截面種類(lèi)，使所選導(dǎo)線(xiàn)截面的規(guī)格少些。



　　按固定電壓法計(jì)算出各段再按各段所選饋電線(xiàn)截面后，需核算供電回路允許電壓降值是否合理。

　　當(dāng)所計(jì)算的直流電源饋線(xiàn)截面大于95 ｍｍ2時(shí)，可采用硬母線(xiàn)，若因布放條件所限，也可采用大截面饋電電纜。

　　設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的直流用電力線(xiàn)按截面分有如下幾種：1×6、1×10、1×16、1×35、1×50、1×70、1×95、1×120、1×150、1×185、1×240（ｍｍ2）。

　　公式中的電流Ｉ指設(shè)備滿(mǎn)配置情況下，電池放電到40 Ｖ時(shí)的電流，此電流應(yīng)由廠(chǎng)家直接提供。

　　2．4 保護(hù)地線(xiàn)截面的選擇

　　 ａ） 光電設(shè)備保護(hù)地線(xiàn)的選擇：地線(xiàn)排至列柜：不同機(jī)房間一般選用銅芯聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電力電纜（阻燃）（ＲＶＶＺ－1 ｋＶ－1×50 ｍｍ2），同一機(jī)房?jī)?nèi)一般選用銅芯聚氯乙烯絕緣電力電纜（阻燃）（ＲＶＺ－1 ｋＶ－1×50 ｍｍ2）。列柜至光電設(shè)備：由廠(chǎng)家提供型號(hào)。

　　 ｂ） ＯＤＦ防雷地線(xiàn)的選擇：一般為銅芯聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電力電纜（阻燃）（ＲＶＶＺ－1 ｋＶ－1×35 ｍｍ2）。

　�。悖� ＤＤＦ保護(hù)地線(xiàn)的選擇：一般為銅芯聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電力電纜（阻燃）（RVVZ－1 ｋＶ－1×16 ｍｍ2）。

　　2．5 交流電力線(xiàn)截面的選擇

　　因傳輸專(zhuān)業(yè)通信機(jī)房?jī)?nèi)使用交流220V電源負(fù)荷較小、供電距離又短，故在選用交流導(dǎo)線(xiàn)時(shí)，一般不必計(jì)算，工程中一般采用銅芯聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電力電纜（VV 1 ｋV 3×4 ｍｍ2）。

　　3 結(jié)束語(yǔ)

　　 影響電力線(xiàn)型號(hào)選取和截面計(jì)算的因素很多，一定要保證截面計(jì)算適當(dāng)留有余量，以保證設(shè)備和系統(tǒng)供電的安全可靠。筆者根據(jù)以往工作經(jīng)驗(yàn)，介紹了電力線(xiàn)型號(hào)選取和截面計(jì)算的流程，以期拋磚引玉。有不當(dāng)之處，還請(qǐng)讀者見(jiàn)諒和指正。