刍议电缆电线的敷设方式和载流量计算

张琛豪

（上海交通大学，中国 上海 200240）

在我国工业以及民用建筑电气设计的过程中，可以说在所有的建筑过程中都会对电线电缆有所使用，这就需要对电线电缆进行合理地选择，同时在敷设方式的选择上也要相当慎重，因为这些都会对配电系统的安全性产生一定的影响。谨慎操作可以减少安全事故的发生，同时也可以降低工程造价，实现有色金属的节约利用。如果选择过大的载流量，就会增加电气投资，发生严重的材料浪费现象，而如果选择过小的载流量，就会使电缆长期处于超载的状态，严重缩短使用寿命，情况更为严重的时候，会引起安全事故或引发火灾。

1 载流量的计算

我国的标准电缆在进行载流量计算时，通常采用JB/T 10181.1～6-2000中所提供的方法，再结合具体的结构尺寸以及与之相关的电缆电气参数进行计算。所谓载流量的计算，就是对稳定状态的热场平衡进行计算，而热场状态之所以能够稳定，是因为在热场中存在着大量的热流量。而对于稳态的解释，学术专业上是这样描述的：四周的环境假定不会发生变化。在国家的某项标准中，假定在自由空气中对电缆进行敷设时，周围的环境温度是30℃，而在土壤中进行敷设时，周围的环境温度是20℃。

导体是产热的源泉。除了超导体以外，全部的电气导体在运行的过程中都会有磁化感应、焦耳热的产生，并且会发生一定的介质损耗。因为热损耗是由导体内部的电流具体决定的，而对于绝缘体，要保证更长的使用寿命，其具体的运行必须要在一定的温度下进行，所以一定要对温度进行有效地控制，确保绝缘体不会过热，此时的电流就被称为允许载流量。其中的热传导也是一个关键。在对储蓄允许载流量进行计算的过程中，首要要对热传导机制有一定的了解，就是了解从金属导体开始，热量是怎样经过绝缘层，最后传递到四周空气中去的。在自由空气中，电缆进行敷设，而它的散热过程是通过对流实现的，因此，当电缆敷设存在较大的距离时，载流量的降低系数就会变小，而当相邻的两个电缆之间的水平距离大于电缆外径的两倍时，就不需要降低系数。对于埋地电缆，其发生的散热现象主要是依靠传导功能，具体的散热程度主要与回填土的热阻系数以及埋地的深度有关。

在对电缆的允许载流量进行计算的过程中，可以参考对建筑的热负荷计算的方式，首先要对天花板、门、墙以及窗户的热阻系数进行分别计算，然后对于热负荷，要依照外部的温度来对内部特定的环境温度进行有效保持。至于电缆，先要对护套、铠装、绝缘、土壤以及其气隙的热阻分别进行确定。什么是连续负荷载流量？就是在热量产生足够的情况下，绝缘在达到可允许的最高温度时对应的电流值，而这个最高的限制温度就是在规定的寿命周期内所能够承受的温度。例如聚录乙烯绝缘，能够允许长期运行的最高温度是70℃，而对于交联聚乙烯，其能够允许的长期运行最高温度是90℃。根据上述基本原理，对于空气中的敷设电缆以及尚且没有发生土壤干燥的直埋电缆，就可以推算出相应的温升计算公式：

进而推导出允许截流量的具体公式如下：

其中：I表示在单根导体中的电流量，A；Δθ表示比环境温度相对较高的导体温升，K；R表示在工作温度达到最高的情况下，单位导体内的交流电阻，(Q／m)；W表示单位长度绝缘导体的介质损耗，W/m；T1表示金属套与单根导体之间在单位长度内的热阻，(K·m／w)；T2表示铠甲与金属套之间的衬垫层在单位长度内的热阻，(K·m／w)；T3表示电缆外护层在单位长度内的热阻，(K·m／w)；T4表示电缆的表层与四周介质之间在单位长度内的热阻，(K·m／w)；n表示电缆内载有负荷的导体数量；λ1表示电缆的金属套损耗占所有导体中总损耗的比例；λ2表示电缆铠甲损耗占所有导体总损耗的比例。

参考以上具体方法，就能够对不同规格的单根电缆分别计算其在各种敷设方式中的储蓄允许载流量。

2 敷设方式

在我国，对于载流量制定了许多的标准，在基础标准中提供了多种基准载流量，分别为：梯架敷设、直埋敷设、无孔托盘敷设、室内穿管暗敷、以及穿管埋地敷设等。标准中还提供了在不同因素下对应的修正系数。在进行具体的设计时，应该选用以下方法：

（1）在对环境条件，（有埋地、空气）以及敷设方式进行确定时，先要在图表中查找敷设方式对应的具体代号，在结合电缆的结构（绝缘类，有聚录乙烯、交联聚乙烯；导体类，有铜、铝以及铝合金等；以及带有负电荷的导体数量），从图表中得出具体的基准载流量值。

（2）结合具体的工作要求，在图表中找出不同因素下的校正系数，这些因素具体包括成束敷设数量、土壤的热阻系数、环境温度以及桥架层数等。电缆的允许载流量值实际上就是校正系数与基准载流量值的乘积。而计算出的实际允许载流量值也就是在该种条件下，以长期地运行作为基本前提，电缆自身所能够承受的最大电流，而电缆的截面能够对温升选电缆的需要进行适当地满足。

（3）必须要对线路进行有效的校检工作，基体包括热稳定校检、电压损失校检、以及机械强度校检等。要特别强调的就是，在参照标准中的具体载流量对电缆进行选择了之后，进行具体的施工时，也要遵照该敷设方式进行，否则的话，进行实际运行的时候，电缆其所能够承受的载流量就会发生变化。

3 结语

在计算电线电缆的载流量时，要严格结合本行业具体规定的标准进行仔细计算。其主要就是校正系数与基准载流量的乘积。然后要对电缆截面进行相对客观性的选择。在进行电线电缆敷设方式的选择时，建议电缆采用明敷、沿梯架以及网格式桥架等方法进行敷设，提高工程的安全性，在电气投资上降低成本，对资源进行有效地节约。

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