导线截面积与载流量的计算

一、一般铜导线载流量导线的安全载流量是根据所允许的线芯最高温度、冷却条件、敷设条件来确定的。 一般铜导线的安全载流量为5~8A/mm2，铝导线的安全载流量为3~5A/mm2。 <关键点> 一般铜导线的安全载流量为5~8A/mm2，铝导线的安全载流量为3~5A/mm2。如：2.5 mm2 BVV铜导线安全载流量的推荐值2.5×8A/mm2=20A 4 mm2 BVV铜导线安全载流量的推荐值4×8A/mm2=32A 
二、计算铜导线截面积利用铜导线的安全载流量的推荐值5~8A/mm2，计算出所选取铜导线截面积S的上下范围： S=< I /(5~8)>=0.125 I ~0.2 I(mm2) S-----铜导线截面积(mm2) I-----负载电流(A) 
三、功率计算一般负载(也可以成为用电器，如点灯、冰箱等等)分为两种，一种式电阻性负载，一种是电感性负载。对于电阻性负载的计算公式：P=UI 对于日光灯负载的计算公式：P=UIcosф，其中日光灯负载的功率因数cosф=0.5。 不同电感性负载功率因数不同，统一计算家庭用电器时可以将功率因数cosф取0.8。也就是说如果一个家庭所有用电器加上总功率为6000瓦，则最大电流是 I=P/Ucosф=6000/220*0.8=34(A) 但是，一般情况下，家里的电器不可能同时使用，所以加上一个公用系数，公用系数一般0.5。所以，上面的计算应该改写成 I=P*公用系数/Ucosф=6000*0.5/220*0.8=17(A) 也就是说，这个家庭总的电流值为17A。则总闸空气开关不能使用16A，应该用大于17A的。 
估算口诀： 
二点五下乘以九，往上减一顺号走。 
三十五乘三点五，双双成组减点五。 
条件有变加折算，高温九折铜升级。 
穿管根数二三四，八七六折满载流。 
说明： 
(1)本节口诀对各种绝缘线(橡皮和塑料绝缘线)的载流量(安全电流)不是直接指出，而是“截面乘上一定的倍数”来表示，通过心算而得。由表5 3可以看出：倍数随截面的增大而减小。 　　“二点五下乘以九，往上减一顺号走”说的是2.5mm’及以下的各种截面铝芯绝缘线，其载流量约为截面数的9倍。如2.5mm’导线，载流量为2.5×9=22.5(A)。从4mm’及以上导线的载流量和截面数的倍数关系是顺着线号往上排，倍数逐次减l，即4×8、6×7、10×6、16×5、25×4。 
“三十五乘三点五，双双成组减点五”，说的是35mm”的导线载流量为截面数的3.5倍，即35×3.5=122.5(A)。从50mm’及以上的导线，其载流量与截面数之间的倍数关系变为两个两个线号成一组，倍数依次减0.5。即50、70mm’导线的载流量为截面数的3倍;95、120mm”导线载流量是其截面积数的2.5倍，依次类推。 
“条件有变加折算，高温九折铜升级”。上述口诀是铝芯绝缘线、明敷在环境温度25℃的条件下而定的。若铝芯绝缘线明敷在环境温度长期高于25℃的地区，导线载流量可按上述口诀计算方法算出，然后再打九折即可;当使用的不是铝线而是铜芯绝缘线，它的载流量要比同规格铝线略大一些，可按上述口诀方法算出比铝线加大一个线号的载流量。如16mm’铜线的载流量，可按25mm2铝线计算 
配电电缆截面的优化选择 
以往在选择配电电缆时，通常都根据敷设条件确定电缆型号，再按发热条件选择电缆截面，最后选出符合其载流量要求，并满足电压损失及热稳定要求的电缆截面。 
若考虑经济效益，则电缆最佳截面应是使初投资和整个电缆经济寿命中的损耗费用之和达到最少的截面。从这一点考虑选择电缆截面时，约需在按发热条件选出的截面基础上，再人为地加大4～5级截面，称此截面为最佳截面。 
由于加大了电缆截面，提高了载流能力，使电缆的使用寿命得以延长;由于截面增大，线路电阻降低，使线路压降减少，从而大大提高了供电质量，电能损耗降低，使运行费用降低，这样，可保证在整个电缆经济寿命中总费用最低。 
下面将用总拥有费用法来论证，电缆最佳截面应是在按常规方法选出的截面基础上，再加大4～5级。 
以一陶器烘干器为例，其三相功率为70kW，供电电压为400V，电流为101A，线路长度为100m。2　按发热条件选择电缆截面
根据敷设要求选用YJLV型，1kV三芯电力电缆，穿管直埋敷设，按发热条件选出的电缆截面S为25mm2，此截面所允许的截流量为125A。 
3　按总拥有费用法选择电缆截面 
总拥有费用法是国际上通用的，进行各种方案经济效益比较的方法。将所比较方案的现在投资及此方案将来的费用都以现时的价值表示，将方案未来费用乘以现值系数Q即可求得，计算后选取总拥有费用最低。 
总拥有费用C=设备初投资+PV值 
PV值称为现值 PV值=Q×年电能损耗费 
本例设备初投资包括电缆价格加上敷设综合造价。各种截面的电力电缆，长度为100m时的初投资见表1。 
表1　各种截面电力电缆的初投资 
电缆截面 电缆单价(元/m) 电缆价格(元) 敷设备综合造价(×105元) 初投资C 
25 7.75 775 0.16 16775 
35 9.17 917 0.16 16917 
  　电缆初投资 C=电缆单价×电缆长度+敷设综合造价。总拥有费用： 
功率损耗P=3I2r0l×10-3(kW)，此处I=101A，l=0.1km。 
年电能损耗A=Pτ(kWh)，此处τ为年最大负荷损耗小时数，取τ=4500h。 
年电能损耗费Cf=A×电能电价(元)，取东北工业电能电价(0.398元/kWh)。 
PV值(现值)=Q×Cf(元)，Q(现值系数)求法： 
Q={1-〔(1+a)/(1+i)〕n｝/(i-a) 
式中i——年利率，i=7%; 
a——年通货膨胀率，a=0; 
n——使用年限，n=20年。代入Q式得
Q={1-〔1/(1+0.07)〕20｝/0.07=10.59 
配电电缆的最佳经济截面S为120mm2，其总拥有费用最低。随着电价的上涨，配电电缆的最佳截面将会变得更大。 
导体载流量的计算口诀 
1、用途：各种导线的载流量(安全电流)通常可以从手册中查找。但利用口诀再配合一些简单的心算,便可直接算出,不必查表。导线的载流量与导线的载面有关,也与导线的材料(铝或铜),型号(绝缘线或裸线等),敷设方法(明敷或穿管等)以及环境温度(25度左右或更大)等有关,影响的因素较多,计算也较复杂。 
10 下五，1 0 0 上二。 
2 5 ，3 5 ，四三界。 
7 0 ，95 ，两倍半。 
穿管温度，八九折。 
裸线加一半。 
铜线升级算。 
4.说明：口诀是以铝芯绝缘线,明敷在环境温度25 度的条件为准。若条件不同, 口诀另有说明。绝缘线包括各种型号的橡皮绝缘线或塑料绝缘线。口诀对各种截面的载流量(电流,安)不是直接指出,而是“用截面乘上一定的倍数”,来表示。为此,应当先熟悉导线截面,(平方毫米)的排列： 
1 1.5 2.5 4 6 10 16 25 35 50 7O 95 l20 150 185...... 
生产厂制造铝芯绝缘线的截面积通常从而2.5开始,铜芯绝缘线则从1 开始;裸铝线从16 开始;裸铜线从10 开始
①这口诀指出:铝芯绝缘线载流量,安,可以按截面数的多少倍来计算。口诀中阿拉伯数码表示导线截面(平方毫米),汉字表示倍数。把口诀的截面与倍数关系排列起来便如下: 
..10 16-25 35-50 70-95 120.... 
五倍四倍三倍两倍半二倍 
现在再和口诀对照就更清楚了.原来“10 下五”是指截面从10 以下,载流量都是截面数的五倍。“100 上二”(读百上二),是指截面100以上,载流量都是截面数的二倍。截面25与35 是四倍和三倍的分界处.这就是“口诀25、35 四三界”。而截面70、95 则为2.5 倍。从上面的排列,可以看出:除10 以下及100 以上之外,中间的导线截面是每两种规格属同一倍数。 
下面以明敷铝芯绝缘线,环境温度为25 度,举例说明: 
【例1】 6 平方毫米的,按10 下五,算得载流量为30 安。
【例2】150 平方毫米的,按100 上二,算得载流量为300 安。 
【例3】70 平方毫米的,按70、95 两2 倍半,算得载流量为175安。 
从上面的排列还可以看出,倍数随截面的增大而减小。在倍数转变的交界处,误差稍大些。比如截面25 与35 是四倍与三倍的分界处,25属四倍的范围,但靠近向三倍变化的一侧,它按口诀是四倍,即100 安。但实际不到四倍(按手册为97 安)。而35 则相反,按口诀是三倍,即105 安,实际是117 安。不过这对使用的影响并不大。当然,若能胸中有数,在选择导线截面时,25 的不让它满到100 安,35 的则可以略为超过105 安便更准确了。同样,2.5平方毫米的导线位置在五倍的最始(左)端,实际便不止五倍〈最大可达20安以上〉,不过为了减少导线内的电能损耗,通常都不用到这么大,手册中一般也只标12 安。
② 从这以下,口诀便是对条件改变的处理。本句:穿管温度八九折,是指若是穿管敷设(包括槽板等敷设,即导线加有保护套层,不明露的)按①计算后,再打八折(乘0.8)若环境温度超过25 度,应按①计算后,再打九折。(乘0.9)。 
关于环境温度,按规定是指夏天最热月的平均最高温度。实际上,温度是变动的,一般情况下,它影响导体载流并不很大。因此,只对某些高温车间或较热地区超过25 度较多时,才考虑打折扣。 
还有一种情况是两种条件都改变(穿管又温度较高)。则按①计算后打八折,再打九折。或者简单地一次打七折计算(即0.8 × 0.9=0.72,约0.7)。这也可以说是穿管温度,八九折的意思。 
例如:(铝芯绝缘线)10 平方毫米的,穿管(八折)40 安(10 × 5× 0.8 = 40) 
穿管又高温(七折)35 安(1O × 5 × 0.7=35)
95平方毫米的,穿管(八折)190安(95×2.5×0.8=190) 
高温(九折),214 安(95 × 2.5 × 0.9=213.8)
穿管又高温(七折)。166 安(95 × 2.5 × 0.7 = 166.3) 
②对于裸铝线的载流量,口诀指出,裸线加一半,即按①中计算后再加一半(乘l.5)。这是指同样截面的铝芯绝缘线与铝裸线比较,载流量可加大一半。
【例1】 16 平方毫米的裸铝线,96 安(16 × 4 × 1.5 = 96) 。高温,86 安(16 × 4 × 1.5 × 0.9=86.4) 
【例2】 35 平方毫米裸铝线,150 安(35 × 3 × 1.5=157.5) 
【例3】120 平方毫米裸铝线，360 安(120 × 2 × 1.5 = 360) 
   　③对于铜导线的载流量，口诀指出,铜线升级算。即将铜导线的截面按截面排列顺序提升一级,再按相应的铝线条件计算。
【例一】 35 平方的裸铜线25 度,升级为50 平方毫米,再按50 平方毫米裸铝线,25 度计算为225 安(50 × 3 × 1.5) 
【例二】 16 平方毫米铜绝缘线25 度,按25 平方毫米铝绝缘的相同条件,计算为100 安(25 × 4) 
【例三】 95 平方毫米铜绝缘线25 度,穿管,按120 平方毫米铝绝缘线的相同条件,计算为192 安(120 × 2 × 0.8)。