论文部分内容阅读
泰州创业水电安装服务有限公司 225300
在交流低压电气系统中，相线必须根据载流量、电压损失、机械强度、动热稳定和环境及使用条件选用，选用的方法已在很多书籍和手册中作了详细的阐述。N 线、PE线和PEN线则在已选定相线的基础上进行选用，选用的方法只散见于一些书籍和文献中。为了便于这些导线的合理选用，现特根据我国现行规范、国际电工学会（IEC）标准以及有关国家的法规进行综合分析，提出以下实用的方法。
N线的选用
N（中性）线是与电力系统中性点相连，能起传导作用的导体。现以相线为基础，对其截面、材质、绝缘的选用方法如下
1.截面
根据相线截面、供电系统方式及在N 线中流经的电流情况进行选用。
（1）由于N线断裂后会造成电力系统中性点偏移，导致设备和人身事故，所以必须具有足够的机械强度，因此对于相线截面不大于16mm2（铜）及25 mm2（铝）的任何电力系统，其相应的N线截面与相线截面相同。
（2）对于相线截面大于16 mm2（铜）、25 mm2（铝）的电力系统，按以下方法选用
① 单相两线、二相三线中的N线截面与相线截面相等。
②N线中预期流经的电流，包括谐波电流在内，有可能与相线中流经的电流接近者（如气体放电灯回路），N线截面与相线截面相同
③N线中预期流经的电流，包括谐波电流在内，小于相线所流经的电流者，按其载流量选用。与相线共同敷设的N线，还应考虑敷设时的降容系数。
④ 三相平衡电路中的N线（如三相电动机回路中的N线），其截面一般为相线截面的一半。在有些国家，如瑞典，则规定铜线不大于50 mm2，铝线不大于70 mm2。
2.绝缘
N线除在电源侧（靠近供电变压器或发电机）及电力系统的适当地方，如架空线进户处接地外，其余地方都应绝缘。TN及TT系统的N线的绝缘按相电压考虑。IT系统配出的N线则按相电压考虑。爆炸气体危险环境中所有N线的绝缘都按相电压考虑。
3.材质与相线相同
PE线的选用
PE（保护）线是为了防止电击，要求将外露导电部分、装置外导电部分、总接地端子、接地干线、接地极、电源接地点或人工接地点进行电气连接的导体。其中将总接地端子或接地干线接到接地极的保护线称为接地线；使外露导电部分、装置外导电部分在电位上实施相等的连接线称为等电位联结线。其中作为主要联结的称为主等电位联结线；作为局部或辅助联结的称为辅助等电位联结线。现将PE线的选用方法说明如下。
1.构成
PE线可由以下任一项构成：
（1）多芯电缆的芯线。
（2）与带电线一起在共同外护物（包括保护钢管）内的绝缘线或裸导线。
（3）固定的裸导线或绝缘线。
（4）导线或电缆的金属护层。如金属护套、屏蔽及铠装，特别是矿物绝缘电缆的金属护套以及保护线路的金属管。
（5）导体的金属外壳。如绝缘母线槽的外护物和框架，但一般电气设备的外露导电部分严禁作为其他电气设备的PE线。
（6）可资利用的金属管道和装置外导电部分。其中金属水管必须征得主管部门的同意；煤气等可燃气体或可燃液体的管道严禁作为PE线；易弯曲或挠性的金属管道不宜作为PE线。
对于以下部分只能采用专用的接地线：
（1）发电机、箱式变压器及其出线柜和封闭母线的外露导电部分；
（2）直接接地的变压器中性点；
（3）变压器、发电机及系统中性点所接的电抗器、电阻器接线端子；
（4）爆炸气体危险环境l、2区内电力线路及l区内照明线路；
（5）携带式电气设备专门芯线（其金属保护管或电缆金属外皮仅能用作辅助接地线）。
采用上述导体作PE线时，除电导符合要求外，必须满足：
（1）保证电气连续性，如金属水管中有水表，则应用金属体跨接；
（2）不受机械的、化学的及电化学的损伤；
（3）采取措施防止移动，否则应设有补偿措施。
2.截面
PE线的截面必须考虑机械强度、热稳定，在地下部分还要考虑腐蚀。
（1）最小截面
按下述选用。
①当PE线是不与相线在同一电缆中的芯线或不与相线在同一外护物（例如钢管）内的绝缘线时，其截面必须不小于：有机械保护的为2.5 mm2；没有机械保护的为4 mm2
②当PE线与截面不大于2.5 mm2 的相线安装在同一电缆、护套内时，其截面与相线截面相等。
③对于架空和悬挂的PE线，可根据其类型及敷设跨度按表1选用。在有冰和大风的环境内，截面相应增大。
（2）按热稳定计算的截面
计算方法如式（1）所示，其中温度调整系数K2按式（2）计算。
表1 架空和悬挂的
PE线类型 跨度L（m） 最小截面（mm2）
铜 铝绞线 钢芯铝线
抗风化橡胶或热塑
料绝缘导线或电缆 L≤10 4 16 10
裸导线或被覆冷拔
导线 L≤25 4 16 10
25 50 注：表中鋁绞线截面为参考值。
式中：
S—PE线截面，mm2；
I—流过保护装置的故障电流，其故降点阻抗可予忽略，A；
t—保护装置的动作时间，s；
K1—计算系数，根据PE线的材质、初始温度θ1及允许最终温度θ1 选用，如表2、3所示；
K3—保护装置的断开时间系数.当t≥0.2s时为1，当t< 0.2s时为1.3；
θ1—PE 线的实际初始温度，℃；
B—导线在0℃时电阻率温度系数的倒数，铜：234.5，铝：220，钢：202。
为了简化计算，常采用表4所示的方法按相线截面选用相应的PE线的截面。因为这个表编制时除考虑满足上述热稳定要求外.还考虑到故障回路有适当的环路电阻.所以特别适用于TN系统以及电源中性点经阻抗接地、外露导电部分接到电源接地扳上的IT系统。当按表4计算出的PE线截面不是标准规格时.则采用最接近的标准规格的截面；如PE线采用与相线不同的材质，则必须不小于按表4计算出截面的电导。
为节约金属，除对故障环路的阻抗有要求的系统外.当相线截面在95 mm2 及以上时.仅作为保护用的PE线.其截面虽好按式（1）选用。
表2 线、缆的计算系数K1
线缆种类 具有下列绝缘的绝缘线或电缆外皮 具有下列绝缘的电缆的芯线
聚氯乙烯 交联聚氯乙烯及乙丙烯橡胶 丁基橡胶 交联聚氯乙烯及乙丙烯橡胶 丁基橡胶 交联聚氯乙烯及乙丙烯橡胶
初始温度θ1℃ 30 30 30 70 90 85
最终温度θ1℃ 160 250 220 160 250 220
K1 铜 143 176 166 115 143 131
铝 95 116 110 76 94 87
钢 52 64 60 -- -- --
在交流低压电气系统中，相线必须根据载流量、电压损失、机械强度、动热稳定和环境及使用条件选用，选用的方法已在很多书籍和手册中作了详细的阐述。N 线、PE线和PEN线则在已选定相线的基础上进行选用，选用的方法只散见于一些书籍和文献中。为了便于这些导线的合理选用，现特根据我国现行规范、国际电工学会（IEC）标准以及有关国家的法规进行综合分析，提出以下实用的方法。
N线的选用
N（中性）线是与电力系统中性点相连，能起传导作用的导体。现以相线为基础，对其截面、材质、绝缘的选用方法如下
1.截面
根据相线截面、供电系统方式及在N 线中流经的电流情况进行选用。
（1）由于N线断裂后会造成电力系统中性点偏移，导致设备和人身事故，所以必须具有足够的机械强度，因此对于相线截面不大于16mm2（铜）及25 mm2（铝）的任何电力系统，其相应的N线截面与相线截面相同。
（2）对于相线截面大于16 mm2（铜）、25 mm2（铝）的电力系统，按以下方法选用
① 单相两线、二相三线中的N线截面与相线截面相等。
②N线中预期流经的电流，包括谐波电流在内，有可能与相线中流经的电流接近者（如气体放电灯回路），N线截面与相线截面相同
③N线中预期流经的电流，包括谐波电流在内，小于相线所流经的电流者，按其载流量选用。与相线共同敷设的N线，还应考虑敷设时的降容系数。
④ 三相平衡电路中的N线（如三相电动机回路中的N线），其截面一般为相线截面的一半。在有些国家，如瑞典，则规定铜线不大于50 mm2，铝线不大于70 mm2。
2.绝缘
N线除在电源侧（靠近供电变压器或发电机）及电力系统的适当地方，如架空线进户处接地外，其余地方都应绝缘。TN及TT系统的N线的绝缘按相电压考虑。IT系统配出的N线则按相电压考虑。爆炸气体危险环境中所有N线的绝缘都按相电压考虑。
3.材质与相线相同
PE线的选用
PE（保护）线是为了防止电击，要求将外露导电部分、装置外导电部分、总接地端子、接地干线、接地极、电源接地点或人工接地点进行电气连接的导体。其中将总接地端子或接地干线接到接地极的保护线称为接地线；使外露导电部分、装置外导电部分在电位上实施相等的连接线称为等电位联结线。其中作为主要联结的称为主等电位联结线；作为局部或辅助联结的称为辅助等电位联结线。现将PE线的选用方法说明如下。
1.构成
PE线可由以下任一项构成：
（1）多芯电缆的芯线。
（2）与带电线一起在共同外护物（包括保护钢管）内的绝缘线或裸导线。
（3）固定的裸导线或绝缘线。
（4）导线或电缆的金属护层。如金属护套、屏蔽及铠装，特别是矿物绝缘电缆的金属护套以及保护线路的金属管。
（5）导体的金属外壳。如绝缘母线槽的外护物和框架，但一般电气设备的外露导电部分严禁作为其他电气设备的PE线。
（6）可资利用的金属管道和装置外导电部分。其中金属水管必须征得主管部门的同意；煤气等可燃气体或可燃液体的管道严禁作为PE线；易弯曲或挠性的金属管道不宜作为PE线。
对于以下部分只能采用专用的接地线：
（1）发电机、箱式变压器及其出线柜和封闭母线的外露导电部分；
（2）直接接地的变压器中性点；
（3）变压器、发电机及系统中性点所接的电抗器、电阻器接线端子；
（4）爆炸气体危险环境l、2区内电力线路及l区内照明线路；
（5）携带式电气设备专门芯线（其金属保护管或电缆金属外皮仅能用作辅助接地线）。
采用上述导体作PE线时，除电导符合要求外，必须满足：
（1）保证电气连续性，如金属水管中有水表，则应用金属体跨接；
（2）不受机械的、化学的及电化学的损伤；
（3）采取措施防止移动，否则应设有补偿措施。
2.截面
PE线的截面必须考虑机械强度、热稳定，在地下部分还要考虑腐蚀。
（1）最小截面
按下述选用。
①当PE线是不与相线在同一电缆中的芯线或不与相线在同一外护物（例如钢管）内的绝缘线时，其截面必须不小于：有机械保护的为2.5 mm2；没有机械保护的为4 mm2
②当PE线与截面不大于2.5 mm2 的相线安装在同一电缆、护套内时，其截面与相线截面相等。
③对于架空和悬挂的PE线，可根据其类型及敷设跨度按表1选用。在有冰和大风的环境内，截面相应增大。
（2）按热稳定计算的截面
计算方法如式（1）所示，其中温度调整系数K2按式（2）计算。
表1 架空和悬挂的
PE线类型 跨度L（m） 最小截面（mm2）
铜 铝绞线 钢芯铝线
抗风化橡胶或热塑
料绝缘导线或电缆 L≤10 4 16 10
裸导线或被覆冷拔
导线 L≤25 4 16 10
25
式中：
S—PE线截面，mm2；
I—流过保护装置的故障电流，其故降点阻抗可予忽略，A；
t—保护装置的动作时间，s；
K1—计算系数，根据PE线的材质、初始温度θ1及允许最终温度θ1 选用，如表2、3所示；
K3—保护装置的断开时间系数.当t≥0.2s时为1，当t< 0.2s时为1.3；
θ1—PE 线的实际初始温度，℃；
B—导线在0℃时电阻率温度系数的倒数，铜：234.5，铝：220，钢：202。
为了简化计算，常采用表4所示的方法按相线截面选用相应的PE线的截面。因为这个表编制时除考虑满足上述热稳定要求外.还考虑到故障回路有适当的环路电阻.所以特别适用于TN系统以及电源中性点经阻抗接地、外露导电部分接到电源接地扳上的IT系统。当按表4计算出的PE线截面不是标准规格时.则采用最接近的标准规格的截面；如PE线采用与相线不同的材质，则必须不小于按表4计算出截面的电导。
为节约金属，除对故障环路的阻抗有要求的系统外.当相线截面在95 mm2 及以上时.仅作为保护用的PE线.其截面虽好按式（1）选用。
表2 线、缆的计算系数K1
线缆种类 具有下列绝缘的绝缘线或电缆外皮 具有下列绝缘的电缆的芯线
聚氯乙烯 交联聚氯乙烯及乙丙烯橡胶 丁基橡胶 交联聚氯乙烯及乙丙烯橡胶 丁基橡胶 交联聚氯乙烯及乙丙烯橡胶
初始温度θ1℃ 30 30 30 70 90 85
最终温度θ1℃ 160 250 220 160 250 220
K1 铜 143 176 166 115 143 131
铝 95 116 110 76 94 87
钢 52 64 60 -- -- --