某亮化工程中透明屏控制箱的主电缆选型及计算

某亮化工程中透明屏控制箱的主电缆选型及计算

周鹏

上海中天照明成套有限公司，上海， 200233

摘要：本案描述某亮化工程中透明屏控制箱的主电缆选型实例，通过导体的选择、电缆芯数的选择、电缆的额定电压选择、绝缘材料和护套的选择、电流线电流计算及载流量的套用，并计算电缆运行压降后。综合这些因素确认主电缆的规格和型号。透明屏控制箱的主电缆规格的选定的主要依据是通过电缆电流的计算，环境、敷设条件参数校核载流量来选择，再计算屏控制箱的端电压降校核规格。而电缆型号的选择则主要参考敷设的场所环境温度，消防要求，抗拉抗压等因素。多方面的全面考虑，正确选择合适的电缆。

关键词：电压降 载流量 功率因素 校正系数

1引言

某亮化项目有透明屏1200平方左右，安装在商场玻璃橱窗里侧，控制箱共计12台就近透明屏后方安装，而箱变位置即低压取电点位置在400米开外的室外花坛中，对于此情况下12根电缆共槽，共沟敷设至商场内，低压主电缆的选择就显得额外的重要，本案主要参照《工业与民用配电设计手册第四版》[1]和GB51348-2019《民用建筑电气设计规范》[2]的规范要求，进行电缆的选型计算。如下结合现场条件进行主电缆选型实例，通过导体的选择、电缆芯数的选择、电缆的额定电压选择、绝缘材料和护套的选择、电流线电流计算及载流量的套用逐条计算选择。以找到合适的电缆规格型号，满足现场实施的要求。

2 导体的选择。

铜、铝是电缆导体中最常见的材料。屏的整个线路系统采用铜导体。首先是合同要求，同时由于现场环境也处在在商场中和人员密集的市中心，电缆敷设后的偷盗问题可以很好的解决，其次作为重要的电源需确保长期运行的连接可靠，敷设线路中屋顶在夏天属于暴晒场所，季节性的温度较高，其次此电缆敷设是在公共建筑和居住建筑中，非专业人员也易接触。结合上述因数，采用铜导体电缆。

3 电缆芯数的选择

首先考虑使用多芯电缆，由于电缆截面未达到多芯时现场作业人员不可施放的程度，所以选用多芯电缆。而单芯电缆对摆放的要求很好，否则会增加对应的感抗。根据系统的要求来选择电缆的芯数。系统制式目前常用的有TN-S.TN-C,和TN-C-S,而此系统中接地系统采用TN-S系统，并对所有屏后方的控制箱做重复性接地，电缆沟内敷设接地镀锌扁钢，并铺设防静电地板形成等电位连接。这里通常有一个常见的错误认知，因为选择的电缆是5芯，则大多数人认为TN-S为三相五线制，而《工业与民用配电设计手册第四版》[1]中有明确指出为三相四线制。另外当系统中都为对称的负载，如负荷为三相异步电机的情况下，N线上的电流为0，这时往往采用3相L加PE芯线的情况。而此时的系统不能直接定义为TN-C.

如下图表，TN-S也为三相四线制与TN-C的区别在于PE线与N线是否共线。

表3-1 不同接地系统制式的电缆芯线选择[1]

根据表格，对应的系统选择电缆为五芯。本系统为TN-S制式，低压端所带设备很难做到三相平衡。并且由于开关电源设备，变压器设备，其他电气元器件设备的功率因数的存在。电流向量叠加在N线上的电流较大。所以N线的截面选择与L线同截面，而对于电机设备多的场所可以选择N线靠近PE截面，甚至取消N线。对照明系统往往都由于三相平衡和功率因素，谐波等综合因素，N线电流偏大。由于亮化系统中开关电源数量较多，而开关电源的价格和功率因数也是正相关，所以为了解决这一问题，为了系统的稳定可以选择价格更高的带PFC,即功率因数整定功能的开关电源。而品牌也决定了开关电源的品质，需要选择常用，稳定的品牌。

4 电缆的额定电压选择

本案系统为380V/220VAC，电缆的额定电压选择0.6/1KV。此处并不赘述。

5绝缘材料和护套的选择

一般阻燃电缆含卤素，虽然阻燃性能好，但燃烧时毒气大，由于运用的场所为公共区域的商场内，考虑到紧急情况下的人员安全性，选用无卤阻燃的电缆。对于阻燃等级。根据GB31247-2014《电缆及光纤燃烧性能分级》[3]，“阻燃级别由原来的A,B,C,D级，划分为现在的A,B1,B2,B3级，其中A级为不燃型”[3]，但是目前由于大家的习惯尚大多数仍然采用旧的标准，无烟低卤由于本身特性很难做到A级，市场上的无烟低卤电缆常用WDZB，对于本案合适。

6 铠装及外护层的选择

由于电缆走线均为穿管，桥架和电缆沟敷设，且电缆本身不承受大的拉力和压力。因此考虑现场实际情况不选用铠装电缆，外护套形式选用级别较高的聚乙烯护套。此时电缆的型号已经确认为WDZB-YJY-0.6/1kV，下面则开始确认电缆的规格。

7 电压降计算

通常电压降要满足端电压的值控制在±5%之内，电压降的计算对于低压电缆的选择时非常重要的。变压器端低压端输出为400VAC，实际上5%的数值可以保证屏控制箱端电压接近380V。

电压降的存在，是由于电缆本身的感抗和电阻的存在，计算一般要计算电缆中感抗和电阻损耗的电压值，计算过程较为繁琐，往往在实际运用中套用一些表格快速进行计算，得出电压损失比例。

参照表7-1 0.6/1KV交联聚乙烯电缆用于三相380V系统电压损失[1]

取功率因数Cosø=0.8，而额定电流为80.5A，套用表格中数据取值为0.180.根据下图可计算线路约为长度400米，线路走线参照下图。

表7-2本案电缆走线示意图

电压损失计算：ΔU%=0.18*80.5A*0.4m=5.796%,而规范要求电压降小于±5%以下。不符合要求，则电缆截面提升一个等级进行核算.ΔU%=0.134*80.5*0.4米=4.3148%,符合要求。

9 结论：

电缆的选择和计算，通过考虑终上所述的各种因素，最后选定规格型号为WDZB-YJY 0.6/1KV 3*70+1*70+PE35的电缆。

屏系统中低压主电缆的规格选择哪个截面等级主要参考的是载流量校核，铜芯线截面积确定后选择后再进行电压降的复核确定最终的电缆规格。而电缆型号的选择则主要参考敷设的场所和现场环境温度，消防要求，抗拉抗压等具体因素。

参考文献

[1]中国航空工业规划设计研究所.工业与民用配电设计手册 [M].北京:中国电力出版社,2016.

[2]GB51348-2019《民用建筑电气设计规范》

[3]GB31247-2014《电缆及光纤燃烧性能分级》