長途傳輸設計中電力線的選擇

2019-11-03 19:04:39

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供稿：網友

霍　強，陳俊港，王　鵬

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

　　關鍵詞：電力線選擇截面計算

　　0 前言

　　長途傳輸設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備的安全和運行，是設計中的一個十分重要的環節。本文擬從電力線型號的選取、長途傳輸專業電力導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

　　供電系統中常用的電力線有：

　　ａ）電力電纜：具有導體、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：指導線截面積很大或截面形狀特殊的一類導線，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 電力電纜結構

　　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線構成，導線多為銅、鋁兩種材料制作。每根纜芯線由多根導線構成，而電纜又由數量不等的纜芯線組成。

　　ｂ）絕緣層：絕緣層分勻質和纖維質兩類。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保護層和外保護層兩部分。內保護層多用麻筋、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，一般是根據使用電壓、敷設條件和使用環境條件并結合導線性能和用途選定導線型號，而后計算選擇導線截面。

　　目前長途傳輸專業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）列內部分：一般由廠家隨設備提供。

　　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 電力導線截面的計算

　　2．1 －48 Ｖ直流電源供電方式

　?。?8 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直流供電系統回路全程電壓降

　　－48 Ｖ直流配電系統主要由直流配電設備和電力饋電導線組成。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備允許的最低電壓之差決定的。

　　根據《通信電源設備安裝設計規范》（ＹＤ 5040－97），按滿足電壓要求選取直流放電回路的導線時，－48V電源直流放大電回路全程壓降應不大于3．2 V。

　　2．3 直流供電回路電力線的截面計算

　　根據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。在直流供電回路中，某段導線ｘ通過最大電流Ｉｘ時，該段導線上由于直流電阻造成的壓降可按下式計算：　

　式中：

　　 ΔＵｘ——導線ｘ上的電壓降（Ｖ）

　　Ｉｘ——流過導線ｘ的電流（Ａ）

　?。遥獙Ь€ｘ的直流電阻（Ω）

　?。蹋獙Ь€ｘ的長度（ｍ）

　?。耍獙Ь€ｘ的電導率（ｍ／Ω·

　　

　　實際工程中，Ｉｘ和Ｋｘ均是已知的，Ｉｘ可根據設備的要求得到，我們的目標是求出ΔＵｘ。然后據此求出各段導線的截面，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備的導線1開始計算，再依次計算導線2、導線3、……根據上式有

　　假設回路中各段導線1、2、3……均為同一種型號和截面，則得到

　　

　　上面兩個公式結合，可得到近似計算Ｓ1的公式：

　　

　　根據計算的Ｓ1，選擇規格導線中截面略大于Ｓ1的導線，設選擇的導線截面為Ｓ1′，由此求出導線1的實際壓降ΔＵ1

　　為了使導線2上的計算結果更接近實際，Ｓ2應按下式計算：

　　以此類推，計算出各段導線的截面。

　　2）固定分配壓降法

　　固定分配壓降法是根據以往多種工程的經驗，考慮到現實相關工程規模容量等因素，把全程允許電壓降值，適當地分配到每一段落上去。根據以往的工程實踐，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，也不致產生太大誤差。這種方法也可以認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，各段導線的截面可根據固定分配的壓降，采用式（2）計算得出。

　?。?8 Ｖ電源放電回路全程電壓降的分配與許多因素有關，如電池—直流屏—分支柜的距離、負荷電流等等，不是一個固定的數。一種常用的固定分配壓降的數據如圖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設備（機架3、4、5）和中興ＳＤＨ設備（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—列頭柜間流經的電流大小應為257 Ａ。

　　根據圖1可知，直流屏—列頭柜間分配的電壓降約為1．4 Ｖ。

　　根據式（2）有

　　

　　結果電源分支柜—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，可適當靈活調整選定截面種類，使所選導線截面的規格少些。

　　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指設備滿配置情況下，電池放電到40 Ｖ時的電流，此電流應由廠家直接提供。

　　2．4 保護地線截面的選擇

　　ａ）光電設備保護地線的選擇：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

　　因傳輸專業通信機房內使用交流220V電源負荷較小、供電距離又短，故在選用交流導線時，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留有余量，以保證設備和系統供電的安全可靠。筆者根據以往工作經驗，介紹了電力線型號選取和截面計算的流程，以期拋磚引玉。有不當之處，還請讀者見諒和指正。

　　
摘自《郵電設計技術》

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