低压电缆的选择

低压电缆的选择

低压电压又分为支线和干线两种。支线是指启动器到电动机的电缆，向单台电动机供电；干线是指分路开关到启动器的电缆，向多台电动机供电。低压电缆的选择就是确定各低压电缆的型号、芯线数、长度和截面等。

一、低压电缆型号、芯数和长度的确定

1.低压电缆型号的选择

2.确定电缆的芯线数目

3.确定电缆长度

二、低压电缆主芯线截面的选择

低压电缆主芯线截面必须满足以下几个条件：

1)正常工作时，电缆芯线的实际温度应不超过电缆的长时允许温度，所以应保证流过电缆的最大长时工作电流不得超过其允许持续电流；

2)正常工作时，应保证供电网所有电动机的端电压在额定电压的95%~105%范围内，个别特别远的电动机端电压允许偏移8%~10%；

3)距离远、功率大的电动机在重载情况下应保证能正常启动，并保证其启动器有足够的吸持电压。

4)所选电缆截面必须满足机械强度的要求。

在按上述条件选择低压电缆主芯线的截面时，支线电缆一般按机械强度的最小截面初选，按允许持续电流校验后，即可确定下来。选择干线电缆主芯线时，如干线电缆不长，应先按电缆的允许持续电流初选；当干线电缆较长时，应按正常时的允许电压损失初选。然后再按其他条件校验。具体选择方法如下：

1.按机械强度选择

根据不同的机械设备，选择电缆的截面不小于橡套电缆满足机械强度要求的最小截面，见下表一。

2.按长时允许持续电流选择

电缆的长时允许持续电流I p应不小于通过电缆的最大长时工作电流I ca。即

I p≥I ca

式中：I p—电缆的长是允许持续电流，A(见表二、表三)

I ca—通过电缆的最大允许长时工作电流，A。

支线电缆最大长时工作电流可取电动机的额定电流。干线电缆最大长时工作电流可按正式计算：

I ca=∑P N×103/ U N cosψwm

式中：K de—电缆线路所带负荷的需用系数，由表四查取。

∑P N—电缆所带负荷的功率之和，KW；

U N—电缆所在电网的额定电压，V；

cosψwm—电缆所带负荷的加权平均功率因素，由表四查取。

注：环境温度为250C，聚氯乙烯绝缘电缆导电芯线最高允许温度为700C；交联聚乙烯绝缘电缆导电芯线最高允许温度为900C。

式1：K de=+∑P N)(综合机械化采煤工作面需用系数经验公式)；

式2：K de=+∑P N)(普通机械化采煤工作面需用系数经验公式)

式中：—所带负荷中容量最大的一台电动机额定功率，KW；

根据需用系数即可求出成组负荷，称之为计算负荷P ca，其计算式为：P ca= K de∑P N。

3.按正常工作时的允许电压损失选择电缆截面

正常工作时，采区低压电网的总电压损失△U应不大于低压电网的允许电压损失△U p，即：△U≤△U p

1)低压电网的允许电压损失

按要求，正常工作时应保证供电网所有电动机的端电压不低于额定电压的95%。为了保证用电设备的供电质量，低压电网的允许电压损失为：△U p=×U N

式中：△U p—低压电网的允许电压损失，V；

U2NT—变压器二次侧额定电压，V；

于是可求得：

对于380V电网△U p=400－×380=39V；

对于660V电网△U p=690－×660=63V；

对于1140V电网△U p=1200－×1140=117V；

2)采区低压电网电压损失

采区低压电网的电压损失包括变压器的电压损失和线路的电压损失两部分。线路一般又包括干线和支线两部分。因此，全部低压电网的总电压损失为：△U=△U T+△U ms+△U b1

式中：△U T—变压器的电压损失，V；

△U ms—干线电缆的电压损失，V；

△U b1—支线电缆的电压损失。

(1)变压器的电压损失△U T为：

△U T=.(u r%cosψT+u x%sinψT)/100S NT

式中：S T—变压器的计算负荷容量，KVA；

S NT—变压器额定容量(由变压器技术数据来)，KVA；

—变压器二次侧额定电压(由变压器技术数据来)，V；

u r%，u x%—变压器电阻压降百分比，电抗压降百分比，可查变压器技术数据得；

ψT变压器所带负荷的加权平均功率因数角，由反三角函数得。

(2)负荷集中的干线电缆线路的电压损失△U ms

△U ms=P ca L ms×103/U nγsc A ms

式中：U n—干线电缆线路所在电网的额定电压，V；

L ms，A ms—干线电缆的长度，m，主芯线截面积，mm2；

γsc—干线电缆导体的电导率(下表五)，m/Ω.mm2；

P ca—干线电缆所带负荷的计算功率值，KW。

(3)负荷沿线分布的干线电缆线路的电压损失△U ms

当低压电网采用干线式供电方式时，其整个干线的电压损失应为各段电缆线路电压损失之和(最末一段线路应视为支线)。若为n段电缆线路、且各电缆的截面相等时，其电缆线路的电压损失△U′ms也可用下式计算：△U′ms=∑(P msi L i×103)/U Nγsc A b1

式中的符号意见同前，只是P msi、L i表示第i段电缆输送的计算功率及其电缆长度。

(4)支线电缆电压损失△U b1

△U b1=P b1L b1×103/ (U Nγsc A b1)

式中：U N—支线电缆所在电网的额定电压，V；

L b1、A b1—支线电缆的长度，m，截面积，mm2；

γsc—支线电缆导体的电导率(查下表五)，m/(Ω.mm2)；

P b1—支线电缆所带负荷的计算功率值(可取近似额定功率)，KW。

*注：温度为电缆导电芯线最高允许温度。

3)按允许电压损失选择干线电缆截面

根据式△U≤△U p可知，干线的实际电压损失应不大于干线的允许电压损失，即：△U ms≤△U pms

按允许电压损失选择干线电缆截面时，应先计算出干线电缆的允许电压损失，即：△U pms=△U p－△U T－△U b1

式中：△U pms—干线电缆的允许电压损失，V；

△U T、△U b1—分别是变压器和支线电缆的电压损失，V。

根据干线电缆的允许电压损失，得出其满足电压损失的最小截面为：=K de∑P N L ms×103/(U Nγsc△U pms )

式中：—干线电缆满足允许电压损失的最小截面，mm2；

L ms—干线电缆的长度，m。

4)按允许电压损失校验电缆截面

如果电缆截面按其他条件已选出，此时需按电压损失的条件校验电缆截面。校验时需按式△U=△U T+△U ms+△U b1计算出整个低压电网的电压损失，然后按式△U≤△U p进行校验。如校验后不满足，可采取如下措施：

A.加大电缆截面，一般加大干线电缆的截面；

B.分散负荷，即增加电缆的根数；

C.更换大容量的变压器，以减小变压器的电压损失；

D.移动变电所的位置，使其靠近工作面；

E.调整变压器的分接头，此方法在设计中不考虑。

4.按启动时的电压损失校验电缆截面

由于电动机启动电流大，启动时低压电网中的电压损失比正常工作时的电压损失大得多。因此，必须满足电动机和电磁启动器的启动条件，否则无法启动。一般只须校验供电功率最大、供电距离最远的干线，如该干线满足启动要求，其他干线必能满足启动要求。

1)确定电动机的最小启动电压：

满足电动机最小启动转矩所需要的最小启动电压，可根据电动机的转矩正比于其电压的平方求出：

=U N(K/α)-2

式中：U N—电动机的额定电压，V；

K—电动机的最小启动转矩倍数，见下表六；

α—电动机额定电压时的启动转矩M stn与电动机转矩M N之比(α值可查电动机技术数据)，矿用隔爆型电动机一般可取2~。

2)计算电动机启动时的电压损失

(1)启动时支线电压损失

(2)启动时干线电缆的电压损失

(3)

3)