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3.2 导体的选择


3.2.1 导体的类型应按敷设方式及环境条件选择。绝缘导体除满足上述条件外,尚应符合工作电压的要求。
3.2.2 选择导体截面,应符合下列规定:
      1 按敷设方式及环境条件确定的导体载流量,不应小于计算电流;
      2 导体应满足线路保护的要求;
      3 导体应满足动稳定与热稳定的要求;
      4 线路电压损失应满足用电设备正常工作及启动时端电压的要求;
      5 导体最小截面应满足机械强度的要求。固定敷设的导体最小截面,应根据敷设方式、绝缘子支持点间距和导体材料按表3.2.2 的规定确定。

表3.2.2  固定敷设的导体最小截面

      6 用于负荷长期稳定的电缆,经技术经济比较确认合理时,可按经济电流密度选择导体截面,且应符合现行国家标准《电力工程电缆设计规范》GB 50217的有关规定。
3.2.3 导体的负荷电流在正常持续运行中产生的温度,不应使绝缘的温度超过表3.2.3的规定。

表3.2.3  各类绝缘最高运行温度(℃)

3.2.4 绝缘导体和无铠装电缆的载流量以及载流量的校正系数,应按现行国家标准《建筑物电气装置 第5部分:电气设备的选择和安装 第523节:布线系统载流量》GB/T 16895.15 的有关规定确定。铠装电缆的载流量以及载流量的校正系数,应按现行国家标准《电力工程电缆设计规范》GB 50217的有关规定确定。
3.2.5 绝缘导体或电缆敷设处的环境温度应按表3.2.5 的规定确定。

表3.2.5  绝缘导体或电缆敷设处的环境温度

注:*数量较多的电缆工作温度大于70℃的电缆敷设于未装机械通风的隧道、电气竖井时,应计入对环境温升的影响,不能直接采取仅加5℃。

3.2.6 当电缆沿敷设路径中各场所的散热条件不相同时,电缆的散热条件应按最不利的场所确定。
3.2.7 符合下列情况之一的线路,中性导体的截面应与相导体的截面相同:
      1 单相两线制线路;
      2 铜相导体截面小于等于16m㎡或铝相导体截面小于等于25m㎡的三相四线制线路。
3.2.8 符合下列条件的线路,中性导体截面可小于相导体截面:
      1 铜相导体截面大于16m㎡或铝相导体截面大于25m㎡;
      2 铜中性导体截面大于等于16m㎡或铝中性导体截面大于等于25m㎡;
      3 在正常工作时,包括谐波电流在内的中性导体预期最大电流小于等于中性导体的允许载流量;
      4 中性导体已进行了过电流保护。
3.2.9 在三相四线制线路中存在谐波电流时,计算中性导体的电流应计入谐波电流的效应。当中性导体电流大于相导体电流时,电缆相导体截面应按中性导体电流选择。当三相平衡系统中存在谐波电流,4芯或5芯电缆内中性导体与相导体材料相同和截面相等时,电缆载流量的降低系数应按表3.2.9的规定确定。

表3.2.9  电缆载流量的降低系数

3.2.10 在配电线路中固定敷设的铜保护接地中性导体的截面积不应小于10m㎡,铝保护接地中性导体的截面积不应小于16m㎡。
3.2.11 保护接地中性导体应按预期出现的最高电压进行绝缘。
3.2.12 当从电气系统的某一点起,由保护接地中性导体改变为单独的中性导体和保护导体时,应符合下列规定:
        1 保护导体和中性导体应分别设置单独的端子或母线;
        2 保护接地中性导体应首先接到为保护导体设置的端子或母线上;
        3 中性导体不应连接到电气系统的任何其他的接地部分。
3.2.13 装置外可导电部分严禁作为保护接地中性导体的一部分。
3.2.14 保护导体截面积的选择,应符合下列规定:
        1 应能满足电气系统间接接触防护自动切断电源的条件,且能承受预期的故障电流或短路电流;
        2 保护导体的截面积应符合式(3.2.14)的要求,或按表3.2.14的规定确定:

保护导体的截面积

式中:S——保护导体的截面积(m㎡);
            I——通过保护电器的预期故障电流或短路电流[交流方均根值(A)];
            t——保护电器自动切断电流的动作时间(s);
           k——系数,按本规范公式(A.0.1)计算或按表A.0.2~表A.0.6确定。

表3.2.14  保护导体的最小截面积(m㎡)

注:1 S——相导体截面积;
      2 k1——相导体的系数,应按本规范表A.0.7的规定确定;
      3 k2——保护导体的系数,应按本规范表A.0.2~表A.0.6的规定确定。
3 电缆外的保护导体或不与相导体共处于同一外护物内的保护导体,其截面积应符合下列规定:
    1)有机械损伤防护时,铜导体不应小于2.5m㎡,铝导体不应小于16m㎡;
    2)无机械损伤防护时,铜导体不应小于4m㎡,铝导体不应小于16m㎡;
4 当两个或更多个回路共用一个保护导体时,其截面积应符合下列规定:
    1)应根据回路中最严重的预期故障电流或短路电流和动作时间确定截面积,并应符合公式(3.2.14)的要求;
    2)对应于回路中的最大相导体截面积时,应按表3.2.14 的规定确定。
5 永久性连接的用电设备的保护导体预期电流超过10mA时,保护导体的截面积应按下列条件之一确定:
    1)铜导体不应小于10m㎡或铝导体不应小于16m㎡;
    2)当保护导体小于本款第1项规定时,应为用电设备敷设第二根保护导体,其截面积不应小于第一根保护导体的截面积。第二根保护导体应一直敷设到截面积大于等于10m㎡的铜保护导体或16m㎡的铝保护导体处,并应为用电设备的第二根保护导体设置单独的接线端子;
    3)当铜保护导体与铜相导体在一根多芯电缆中时,电缆中所有铜导体截面积的总和不应小于10m㎡;
    4)当保护导体安装在金属导管内并与金属导管并接时,应采用截面积大于等于2.5m㎡的铜导体。
3.2.15 总等电位联结用保护联结导体的截面积,不应小于配电线路的最大保护导体截面积的1/2,保护联结导体截面积的最小值和最大值应符合表3.2.15的规定。

表3.2.15  保护联结导体截面积的最小值和最大值(m㎡)

3.2.16 辅助等电位联结用保护联结导体截面积的选择,应符合下列规定:
        1 联结两个外露可导电部分的保护联结导体,其电导不应小于接到外露可导电部分的较小的保护导体的电导;
        2 联结外露可导电部分和装置外可导电部分的保护联结导体,其电导不应小于相应保护导体截面积的1/2的导体所具有的电导;
        3 单独敷设的保护联结导体,其截面积应符合本规范第3.2.14条第3款的规定。
3.2.17 局部等电位联结用保护联结导体截面积的选择,应符合下列规定:
        1 保护联结导体的电导不应小于局部场所内最大保护导体截面积1/2的导体所具有的电导;
        2 保护联结导体采用铜导体时,其截面积最大值为25m㎡。保护联结导体为其他金属导体时,其截面积最大值应按其与25m㎡铜导体的载流量相同确定。
        3 单独敷设的保护联结导体,其截面积应符合本规范第3.2.14条第3款的规定。


条文说明

3.2.2 按敷设方式及外界影响确定的导体载流量,不仅应小于计算电流,同时还应满足线路保护的要求的规定。因为在设计线路保护时,经常与本回路的阻抗、导体的截面有关,在本规范第5.2.8条、第6.3.3条等对此均有规定。所以在本条中增加了“导体应满足线路保护的要求”。
    根据现行国家标准《电缆的导体》GB/T 3956 的规定,铝导体的最小截面是10m㎡,所以规定固定敷设的铝导线最小截面是10m㎡。
    当电缆用于长期稳定的负荷时,可按经济电流密度选择导体的截面,这是引用了现行国家标准《电力工程电缆设计规范》GB 50217中的规定。当电缆用于长期稳定的负荷时,按经济电流截面选择导体的截面,可以有利于节约能源。
3.2.4 现行国家标准《建筑物电气装置 第5部分:电气设备的选择和安装 第523节:布线系统载流量》GB/T 16895.15-2002(等同采用IEC 60364-5-523)中规定的绝缘导体和无铠装电缆的载流量以及载流量的校正系数,这些载流量表是国际标准中的载流量表,在国际上被普遍采用。铠装电缆的载流量以及载流量的校正系数在现行国家标准《电力工程电缆设计规范》GB 50217中作了规定。
3.2.5 本条保留了原规范第2.2.5条的规定,并根据现行国家标准《电力工程电缆设计规范》GB 50217 中的有关规定作了补充。
3.2.6 本条是根据现行国家标准《建筑物电气装置 第5部分:电气设备的选择和安装 第523节:布线系统载流量》GB/T 16895.15-2002(等同采用IEC 60364-5-523)中的有关规定对原规范 第2.2.3条作了修改。
3.2.9 目前,由于在用电设备中有大量非线性用电设备存在,电力系统中的谐波问题已经很突出,严重时,中性导体的电流可能大于相导体的电流,因此必须考虑谐波问题引起的效应。对于表3.2.9中存在的谐波电流时,三相平衡系统中4芯和5芯电缆载流量的降低系数的应用,可以用下面的例子说明:
    假设有一计算电流39A的三相负荷平衡回路,使用4芯PVC绝缘电缆,固定在墙上。
    经查,6m㎡铜芯电缆的载流量为41A。假如回路中不存在谐波电流,选择该电缆是适当的。
    假如有20%三次谐波,那么采用降低系数0.86,计算电流变成:

假如有20%三次谐波,那么采用降低系数0.86,计算电流

    对这一负荷采用10m㎡铜芯电缆是适当的。
    假如有40%三次谐波,则应按中性导体电流选择截面,中性导体电流为:

39×0.4×3=46.8A

    并采用降低系数0.86,则计算电流为:

采用降低系数0.86,则计算电流

    对于这一负荷采用10m㎡电缆是适当的。
    假如有50%三次谐波,电缆截面仍按中性导体电流来选择电流值为:

39×0.5×3=58.5A

    这时额定负荷系数为1,采用16m㎡的电缆才是适当的。
    以上电缆截面的选择,仅考虑电缆的载流量,未考虑电压降和其他设计方面的问题。
3.2.12 本条是保护接地中性导体、保护导体和中性导体之间关系的基本要求。
3.2.13 装置外可导电部分在电气连接的可靠性方面没有保证,因此严禁作为保护接地中性导体的一部分。本条是强制性条文,必须严格执行。
3.2.14 本条第2款的规定是对于保护导体截面选择的一般规定,按式(3.2.14)选择保护导体是最基本的要求,按表3.2.14选择保护导体简单方便,但是在某些情况下,特别是在相导体截面积比较大的情况下,可能偏于保守,此时,按式(3.2.14)选择保护导体会更合理。
    在低压线路上存在分布电容和用户的非线性用电设备(计算机、电视、调光灯、电子镇流器、微波炉、电磁炉、变频设备等)会使PE线上的泄漏电流很大,如果保护导体断线,则可能会对触及到保护导体的人的安全造成威胁。因此,本条第5款对保护导体的截面积作了专门规定。
    现行国家标准《电击防护 装置和设备的通用部分》GB 17045(等同采用IEC 61140:2001)中,对用电设备的最大保护导体电流作了以下的规定:接自额定电流值小于等于32A的单相或多相插头和插座系统的用电设备:当设备的额定电流小于4A时,最大保护导体电流为2mA;当设备的额定电流大于4A、小于等于10A时,最大保护导体电流为0.5mA/A;当设备的额定电流大于10A时,最大保护导体电流为5mA。对于没有为保护导体设置专门措施的固定连接的和不易移动的用电设备,或接自额定电流值大于32A的单相或多相插头和插座系统的用电设备;当设备的额定电流小于7A时,最大保护导体电流为3.5mA;当设备的额定电流大于7A、小于等于20A时,最大保护导体电流为0.5mA/A;当设备的额定电流大于20A时,最大保护导体电流为10mA。
3.2.17 关于局部等电位联结用的保护联结导体截面的规定是参考了辅助等电位联结用的保护联结导体截面的规定作的规定,这个规定曾经被列入国家建筑标准设计图集 02D501-2《等电位联结安装》中,多年实践证明,这个规定是合理的。

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低压配电设计规范 GB50054-2011
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