建筑電氣導(dǎo)線選擇方法探索

姜偉華

摘 要 建筑電氣導(dǎo)線選擇是建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要組成部分，導(dǎo)線的選擇得當(dāng)與否關(guān)系到供電的安全和用電質(zhì)量。根據(jù)電氣設(shè)計(jì)通則，導(dǎo)線選擇的依據(jù)有三：一是其允許電流按長期工作制允許電流確定，以保證導(dǎo)線溫升不致過高，損壞絕緣強(qiáng)度；二是線路電壓損失應(yīng)符合允許值；三是導(dǎo)線最小截面應(yīng)符合機(jī)械強(qiáng)度的要求。從滿足供電配電的可靠性出發(fā)，設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定大型公共建筑、高層建筑、商場、圖書、檔案館以及防爆場所均應(yīng)使用銅導(dǎo)線。家用供電線路中，可以選擇銅芯絕緣導(dǎo)線也可以選擇鋁芯絕緣導(dǎo)線，特殊場合可采用電纜。

關(guān)鍵詞 電氣導(dǎo)線設(shè)計(jì)；導(dǎo)線選擇；允許電流；電壓損失；機(jī)械強(qiáng)度；絕緣導(dǎo)線

中圖分類號：TU85 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）07-0079-02

從建筑工程的角度看，建筑電氣是建筑工程的重要部分。按電氣系統(tǒng)的不同作用，可分為：供電與照明、通信與控制。本文討論前者即強(qiáng)電工程。建筑電氣設(shè)備是否優(yōu)良，選用是否得當(dāng)，布置合理與否，控制是否靈敏等都將影響到建筑功能的實(shí)現(xiàn)。建筑電氣應(yīng)該與采暖、通風(fēng)、排水，結(jié)構(gòu)等工程綜合設(shè)計(jì)。建筑電氣部分由電源、導(dǎo)線、控制器、用電設(shè)備等組成。

現(xiàn)代化建筑內(nèi)，無論是工業(yè)建筑或是民用建筑，對電能的利用都是不可或缺的。根據(jù)用電情況不同，需要設(shè)計(jì)不同的供電線系統(tǒng)方案。原則上要求動力線路與照明線路分開設(shè)計(jì)安裝，照明線路中，插座供電線路與照明線路也應(yīng)分開敷設(shè)，以便于運(yùn)行、控制和維護(hù)。電能的傳輸使用和分配都要依靠電氣線路即導(dǎo)線來提供。因此，建筑電氣導(dǎo)線的選擇至關(guān)重要。建筑電氣線路導(dǎo)線的選擇是否合理，對供電質(zhì)量，線路安全，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有很關(guān)鍵的影響，并且影響到用戶消耗導(dǎo)線的數(shù)量和投資，因此審慎的選擇線路導(dǎo)線很關(guān)鍵。

凡是能導(dǎo)電的物體，都稱作導(dǎo)體，但考慮到導(dǎo)體的機(jī)械性能、導(dǎo)電性能，密度，熔點(diǎn)等參數(shù)，一般常用銅和鋁作為導(dǎo)體，金銀等其他導(dǎo)電材料只在特殊情況下使用。常用的導(dǎo)線類型有三種：裸導(dǎo)線、絕緣導(dǎo)線、電纜。高低壓架空線路一般采用鋼芯鋁絞線，進(jìn)戶線可用架空絕緣鋁絞線、絕緣銅導(dǎo)線或電纜，室內(nèi)布線一般用銅芯或鋁芯絕緣導(dǎo)線。建筑電氣線路通常采用絕緣導(dǎo)線或電纜。

確定導(dǎo)線類型主要由電氣線路的計(jì)算負(fù)荷來確定，根據(jù)計(jì)算出來的計(jì)算負(fù)荷值和使用的工作環(huán)境場所來確定導(dǎo)線截面和類型。因此選擇導(dǎo)線，首先要確定計(jì)算負(fù)荷，和導(dǎo)線的截面。導(dǎo)線截面的大小決定了導(dǎo)線允許流動電流的大小。當(dāng)小截面的導(dǎo)線流過大電流時(shí)，導(dǎo)線會因發(fā)熱而破壞絕緣層，引起火災(zāi)。導(dǎo)線截面越小，機(jī)械強(qiáng)度越??；導(dǎo)線越長，線路上的電壓降越大，用電設(shè)備所得電壓就越小，就無法保證設(shè)備正常運(yùn)行。合理的選擇導(dǎo)線截面很重要，導(dǎo)線截面必須滿足三個(gè)方面的要求：發(fā)熱條件、允許電壓損耗、機(jī)械強(qiáng)度。

1 按照發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線橫截面積

按照發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線截面是指按照導(dǎo)線允許載流量來確定。即在通過正常最大負(fù)荷電流時(shí)候，溫升不能過大，不能破壞絕緣材料的性能。一般銅導(dǎo)線的允許載流量為5～8 A/mm2，鋁導(dǎo)線的允許載流量為3～5 A/mm2。比如：4 mm2 BVV銅導(dǎo)線允許載流量的推薦值4×8 A/mm2=32 A。

負(fù)荷計(jì)算電流的確定方法：需要系數(shù)法。

設(shè)備的額定容量是設(shè)備在額定條件下輸出的最大功率。但用電設(shè)備實(shí)際上不一定同時(shí)運(yùn)行，運(yùn)行的設(shè)備不一定都是滿負(fù)荷的，同時(shí)設(shè)備本身、供電線路等都有功率損耗，所以不能把所有設(shè)備的容量做一個(gè)簡單的加法來確定重負(fù)荷。應(yīng)該考慮以上因素，根據(jù)實(shí)際檢測相比較，得出需要系數(shù)。核算處計(jì)算負(fù)荷，用來選定導(dǎo)線截面。先要確定不同負(fù)荷持續(xù)率下的有功折算，然后要對設(shè)備按照工作情況進(jìn)行分類計(jì)算，最后計(jì)算配電線路的有功負(fù)荷和無功負(fù)荷。最終確定線路中的計(jì)算電流大小。計(jì)算步驟如下：

1.1 不同負(fù)荷持續(xù)率下的有功功率折算

連續(xù)工作制的電動機(jī)：

短時(shí)或周期工作制的電動機(jī)：折算到負(fù)荷持續(xù)率25%時(shí)的有功功率

電焊機(jī)：折算到負(fù)荷持續(xù)率100%時(shí)的有功功率

電氣照明設(shè)備：

白熾燈

氣體放電光源：

熒光燈；高壓鈉燈、鏑燈等PS=1.08PN

1.2 負(fù)荷計(jì)算

1）用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷及計(jì)算電流。

有功功率：

無功功率：

視在功率：

計(jì)算電流：

2）配電線路的計(jì)算負(fù)荷。

有功功率：

無功功率：

視在功率：

確定好計(jì)算電流后，可依據(jù)載流量來確定導(dǎo)線規(guī)格型號。導(dǎo)線的允許載流量應(yīng)大于或等于導(dǎo)線所在線路的計(jì)算電流：

IN≥I∑js

（500 V銅芯（鋁芯）絕緣導(dǎo)線允許連續(xù)負(fù)荷允許載流量可參閱相關(guān)圖表）

2 按線路導(dǎo)線允許電壓損耗選擇導(dǎo)線截面

由于電氣線路本身存在阻抗，當(dāng)電流流過線路時(shí)候，線路就會產(chǎn)生電壓降，線路越長，電壓降越大；線路截面約小，電壓降越大。當(dāng)電壓在線路上損耗過多時(shí)候，在終端用電設(shè)備上得到的電壓就會降低，會影響設(shè)備的正常使用。

當(dāng)線路實(shí)際電壓偏離設(shè)備的額定電壓到一定數(shù)值時(shí)候，會導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行異?；虬l(fā)生故障。如照明光源會產(chǎn)生光通量下降或啟動困難無法點(diǎn)亮。電視機(jī)聲音和圖像會產(chǎn)生波動和花紋； 三相異步電動機(jī)在電壓過低時(shí)，轉(zhuǎn)矩驟減，無法啟動。電壓過高時(shí)，或破壞絕緣，損壞設(shè)備。

為確保用電設(shè)備能正常工作，必須保證用電設(shè)備上所施加的電壓在設(shè)備允許的偏差范圍內(nèi)，一般用電設(shè)備的電壓損耗為5%。當(dāng)線路的電壓降不能滿足用電設(shè)備的允許電壓偏差時(shí)候，應(yīng)加大導(dǎo)線截面，以滿足要求。

根據(jù)不同的用電負(fù)荷類型，導(dǎo)線截面的確定方法如下。

2.1 純電阻負(fù)載endprint

純電阻負(fù)載，可以用下面公式確定導(dǎo)線截面：

備注：C為電壓損耗計(jì)算常數(shù)，可查閱表格。

2.2 感性負(fù)載

感性負(fù)載，可以用下面公式確定導(dǎo)線截面：

備注：為感性負(fù)責(zé)校正系數(shù)，可查閱表格。

3 按導(dǎo)線承受的機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)行選擇截面

導(dǎo)線在運(yùn)行中時(shí)會受到自身重量和風(fēng)雨冰霜雪等不同外力的作用，為了不至于在安裝過程和正常工作中發(fā)生導(dǎo)線折斷、損傷等事故。導(dǎo)線必須滿足足夠的機(jī)械強(qiáng)度，即必須保證導(dǎo)線有足夠的橫截面積。國家有關(guān)部門強(qiáng)制規(guī)定了在不同的敷設(shè)條件下，導(dǎo)線按機(jī)械強(qiáng)度要求允許的最小截面的大小。如：

在架空線路時(shí)候，銅線最小截面為10 mm2，鋁線最小16mm2。

照明燈頭線，銅線最小截面為0.4或1.0 mm2，鋁線為2.5 mm2。

敷設(shè)在支架上的導(dǎo)線，銅線最小截面為1.0，鋁線最小為2.5 mm2。

接戶線，銅線最小截面為4 mm2，鋁線為6 mm2。

導(dǎo)線和電纜的截面的選擇采用上述不同的三種方法，會有不同的計(jì)算結(jié)果，在具體選擇時(shí)候，必須采用最大截面的計(jì)算結(jié)果，按照最不利的情況進(jìn)行考慮。一般情況下：低壓動力線路的負(fù)荷電流大，先按允許載流量選擇截面，然后用電壓損耗及機(jī)械強(qiáng)度運(yùn)行的最小截面進(jìn)行核算校驗(yàn)；對照明線路，先按允許電壓損耗確定截面，再用其他兩項(xiàng)校核。

在實(shí)際工作環(huán)境中，導(dǎo)線的載流量應(yīng)按最不利的環(huán)境條件選擇導(dǎo)線截面。對零線和保護(hù)線的截面，不應(yīng)小于相線截面。也要考慮在其他特殊情況下導(dǎo)線的防水，防老化，延燃性等其他要求。

總之，在確定了導(dǎo)線的最大橫截面積后，應(yīng)根據(jù)常用的500 V銅芯（鋁芯）絕緣導(dǎo)線長期連續(xù)負(fù)荷允許載流量表來選擇，找到稍大于計(jì)算負(fù)荷的導(dǎo)線截面，根據(jù)敷設(shè)方式，絕緣材料，工作環(huán)境溫度，是否穿管敷設(shè)，來具體決定選擇的導(dǎo)線型號和規(guī)格?？紤]到用電設(shè)備可能會增加，選擇的導(dǎo)線規(guī)格應(yīng)比計(jì)算時(shí)確定的型號要稍微高點(diǎn)，以滿足負(fù)荷擴(kuò)容需要，確保線路能承受足夠的電流，保證供電質(zhì)量和安全運(yùn)行。

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