長途傳輸設(shè)計中電力線的選擇

　　摘　 要： 簡介了電力線的種類及選擇原則，較詳細(xì)地闡述了電力線截面的計算方法。

　　關(guān)鍵詞： 電力線 選擇 截面 計算

　　0 前言

　　 長途傳輸設(shè)計中常常要對電力線進行選擇，電力線選取的合適與否影響到設(shè)備的安全和運行，是設(shè)計中的一個十分重要的環(huán)節(jié)。本文擬從電力線型號的選取、長途傳輸專業(yè)電力導(dǎo)線截面的計算兩個方面進行簡要介紹。

　　1 電力線型號及其選取

　　1．1 電力線的種類

　　 供電系統(tǒng)中常用的電力線有：

　　 ａ） 電力電纜：具有導(dǎo)體、絕緣層和保護外層的電力線。按芯線材料分，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：指導(dǎo)線截面積很大或截面形狀特殊的一類導(dǎo)線，截面形狀有圓形、矩形和筒形等幾種。電壓較低（20 ｋV以下）的戶內(nèi)配電裝置一般采用硬母線（銅排、鋁排）。母線具有電阻率低、機械強度高、抗腐蝕性強等特點。

　　1．2 電力電纜結(jié)構(gòu)

　　電力電纜主要由電纜芯、絕緣層和保護層3部分組成。

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

　　 ｂ） 絕緣層：絕緣層分勻質(zhì)和纖維質(zhì)兩類。前者有橡膠、瀝青、聚乙烯等。其防潮性好，彎曲性能好，但受空氣和光線直接作用時易“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） 保護層：電纜線的保護層分為內(nèi)保護層和外保護層兩部分。內(nèi)保護層多用麻筋、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。電力電纜按保護層區(qū)分，主要有鉛護套電纜、鋁護套電纜、橡皮護套電纜、塑料護套電纜幾種類型。

　　1．3 電力線的命名

　　電力線的命名見表1。



　　1．4 電力線常用型號

　　常用電線電纜母線的型號見表2。



　　1．5 電力線的選擇

　　 電力線的選擇，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)線性能和用途選定導(dǎo)線型號，而后計算選擇導(dǎo)線截面。

　　 目前長途傳輸專業(yè)常用的電力線型號如下：

　　 ａ） 列外部分：在不同機房之間選用銅芯聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套電力電纜（阻燃）（ＲＶＶＺ系列），在同一機房內(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（ＴＭＹ系列）。

　　 ｂ） 列內(nèi)部分：一般由廠家隨設(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套電力電纜（ＶＶ）。

　　2 電力導(dǎo)線截面的計算

　　2．1 －48 Ｖ直流電源供電方式

　�。�48 Ｖ直流電源供電方式有樹干式、按列輻射式、按架輻射式等幾種。目前實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)線組成。直流放電回路全程壓降是指從蓄電池室接線端子到機房用電設(shè)備接線端子之間的全部直流電壓降。主要有電池室饋電線壓降，直流屏電壓降（含熔絲、閘刀、接頭等），主干饋電線壓降，機房內(nèi)饋電線壓降，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)計規(guī)范》（ＹＤ 5040－97），按滿足電壓要求選取直流放電回路的導(dǎo)線時，－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的截面計算

　　根據(jù)允許電壓降計算選擇直流供電回路電力線的截面，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ｘ通過最大電流Ｉｘ時，該段導(dǎo)線上由于直流電阻造成的壓降可按下式計算：



式中：
　　 ΔＵｘ——導(dǎo)線ｘ上的電壓降（Ｖ）
　　Ｉｘ——流過導(dǎo)線ｘ的電流（Ａ）
　�。遥�——導(dǎo)線ｘ的直流電阻（Ω）
　　Ｌｘ——導(dǎo)線ｘ的長度（ｍ）
　�。耍�——導(dǎo)線ｘ的電導(dǎo)率（ｍ／Ω·



　　實際工程中，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1開始計算，再依次計算導(dǎo)線2、導(dǎo)線3、……根據(jù)上式有



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



　　上面兩個公式結(jié)合，可得到近似計算Ｓ1的公式：


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



　　為了使導(dǎo)線2上的計算結(jié)果更接近實際， Ｓ2應(yīng)按下式計算：



　　以此類推，計算出各段導(dǎo)線的截面。

　　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，考慮到現(xiàn)實相關(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)以往的工程實踐，這種方法對于中小型工程來說是可行的，它可以使計算簡單，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化，目前工程中一般使用此方法。

　　固定分配壓降法的計算方法比較簡單，各段導(dǎo)線的截面可根據(jù)固定分配的壓降，采用式（2）計算得出。

　�。�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（機架3、4、5）和中興ＳＤＨ設(shè)備（機架6），機架滿配置耗電分別為：Ｉ機架3＝27 Ａ、Ｉ機架4＝60 Ａ、Ｉ機架5＝0 Ａ（無源機架）、Ｉ機架6＝10 Ａ。經(jīng)查勘需新開機列，新配列頭柜，從電力室直流屏上引接電力線至頭柜再至傳輸設(shè)備，直流屏至頭柜間距離為40 ｍ，平面如圖2所示，請選取直流屏至列頭柜間的電力線。

　　解：根據(jù)電力線型號選擇方法，選定為銅芯聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套電力電纜（阻燃）（ＲＶＶＺ系列）。由平面圖得知，Ｘ列列長為7．78 ｍ，除去房柱影響，可裝600×300機架20架，考慮今后可裝列尾柜，本期新裝頭柜需帶12個機架，本工程占用4個機架后，空余8個機架位置，按每個機架平均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—列頭柜間電力線選定為：銅芯聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套電力電纜（阻燃） （ＲＶＶＺ 1 ｋＶ 1×240），長度為40 ｍ×2。

　　4） 幾點說明

　　線路中的配電設(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，在選定饋電線截面后，可適當(dāng)靈活調(diào)整選定截面種類，使所選導(dǎo)線截面的規(guī)格少些。



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

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

　　設(shè)計中常見的直流用電力線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)備滿配置情況下，電池放電到40 Ｖ時的電流，此電流應(yīng)由廠家直接提供。

　　2．4 保護地線截面的選擇

　　 ａ） 光電設(shè)備保護地線的選擇：地線排至列柜：不同機房間一般選用銅芯聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套電力電纜（阻燃）（ＲＶＶＺ－1 ｋＶ－1×50 ｍｍ2），同一機房內(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：由廠家提供型號。

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

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

　　2．5 交流電力線截面的選擇

　　因傳輸專業(yè)通信機房內(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)線時，一般不必計算，工程中一般采用銅芯聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套電力電纜（VV 1 ｋV 3×4 ｍｍ2）。

　　3 結(jié)束語

　　 影響電力線型號選取和截面計算的因素很多，一定要保證截面計算適當(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，介紹了電力線型號選取和截面計算的流程，以期拋磚引玉。有不當(dāng)之處，還請讀者見諒和指正。