长途传输设计中电力线的选择

　　摘　 要： 简介了电力线的种类及选择原则，较详细地阐述了电力线截面的计算方法。

　　关键词： 电力线 选择 截面 计算

　　0 前言

　　 长途传输设计中常常要对电力线进行选择，电力线选取的合适与否影响到设备的安全和运行，是设计中的一个十分重要的环节。本文拟从电力线型号的选取、长途传输专业电力导线截面的计算两个方面进行简要介绍。

　　1 电力线型号及其选取

　　1．1 电力线的种类

　　 供电系统中常用的电力线有：

　　 ａ） 电力电缆：具有导体、绝缘层和保护外层的电力线。按芯线材料分，有铜芯和铝芯两种。按其外皮的绝缘材料分，有橡皮绝缘和塑料绝缘两种。

　　 ｂ） 母线：指导线截面积很大或截面形状特殊的一类导线，截面形状有圆形、矩形和筒形等几种。电压较低（20 ｋV以下）的户内配电装置一般采用硬母线（铜排、铝排）。母线具有电阻率低、机械强度高、抗腐蚀性强等特点。

　　1．2 电力电缆结构

　　电力电缆主要由电缆芯、绝缘层和保护层3部分组成。

　　 ａ） 电缆芯：由单根或几根绞绕的导线构成，导线多为铜、铝两种材料制作。每根缆芯线由多根导线构成，而电缆又由数量不等的缆芯线组成。

　　 ｂ） 绝缘层：绝缘层分匀质和纤维质两类。前者有橡胶、沥青、聚乙烯等。其防潮性好，弯曲性能好，但受空气和光线直接作用时易“老化”，耐热性差。后者包括棉麻、丝绸、纸等。此种材料易吸水，且不可作大的弯曲。

　　 ｃ） 保护层：电缆线的保护层分为内保护层和外保护层两部分。内保护层多用麻筋、铅包、涂沥青纸带、浸沥青麻被或聚氯乙烯等制作。外保护层多用钢铠、麻被或铝铠、聚氯乙烯外套等制作。电力电缆按保护层区分，主要有铅护套电缆、铝护套电缆、橡皮护套电缆、塑料护套电缆几种类型。

　　1．3 电力线的命名

　　电力线的命名见表1。



　　1．4 电力线常用型号

　　常用电线电缆母线的型号见表2。



　　1．5 电力线的选择

　　 电力线的选择，一般是根据使用电压、敷设条件和使用环境条件并结合导线性能和用途选定导线型号，而后计算选择导线截面。

　　 目前长途传输专业常用的电力线型号如下：

　　 ａ） 列外部分：在不同机房之间选用铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆（阻燃）（ＲＶＶＺ系列），在同一机房内选用铜芯聚氯乙烯绝缘电力电缆（阻燃）（ＲＶＺ系列），列外部分还可采用铜母线（ＴＭＹ系列）。

　　 ｂ） 列内部分：一般由厂家随设备提供。

　　 ｃ） 交流部分：一般采用铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆（ＶＶ）。

　　2 电力导线截面的计算

　　2．1 －48 Ｖ直流电源供电方式

　　－48 Ｖ直流电源供电方式有树干式、按列辐射式、按架辐射式等几种。目前实际工程中以按列辐射式和按架辐射式使用较多。

　　2．2 －48 Ｖ直流供电系统回路全程电压降

　　－48 Ｖ直流配电系统主要由直流配电设备和电力馈电导线组成。直流放电回路全程压降是指从蓄电池室接线端子到机房用电设备接线端子之间的全部直流电压降。主要有电池室馈电线压降，直流屏电压降（含熔丝、闸刀、接头等），主干馈电线压降，机房内馈电线压降，列柜、电源架压降等。

　　全直流放电回路全程压降是由电池组放电终了电压与设备允许的最低电压之差决定的。

　　根据《通信电源设备安装设计规范》（ＹＤ 5040－97），按满足电压要求选取直流放电回路的导线时，－48V电源直流放大电回路全程压降应不大于3．2 V。

　　2．3 直流供电回路电力线的截面计算

　　根据允许电压降计算选择直流供电回路电力线的截面，一般有三种方法，即电流矩法、固定分配压降法和最小金属用量法。其中最小金属用量法目前很少使用。

　　电流矩法和固定分配压降法均是以欧姆定律为依据。在直流供电回路中，某段导线ｘ通过最大电流Ｉｘ时，该段导线上由于直流电阻造成的压降可按下式计算：



式中：
　　 ΔＵｘ——导线ｘ上的电压降（Ｖ）
　　Ｉｘ——流过导线ｘ的电流（Ａ）
　　Ｒｘ——导线ｘ的直流电阻（Ω）
　　Ｌｘ——导线ｘ的长度（ｍ）
　　Ｋｘ——导线ｘ的电导率（ｍ／Ω·



　　实际工程中，Ｉｘ和Ｋｘ均是已知的，Ｉｘ可根据设备的要求得到，我们的目标是求出ΔＵｘ。然后据此求出各段导线的截面，下面介绍电流矩法和固定分配压降法。

　　1） 电流矩法

　　在电流矩法中，是从最靠近直流电源设备的导线1开始计算，再依次计算导线2、导线3、……根据上式有



　　假设回路中各段导线1、2、3……均为同一种型号和截面，则得到



　　上面两个公式结合，可得到近似计算Ｓ1的公式：


　
　　根据计算的Ｓ1，选择规格导线中截面略大于Ｓ1的导线，设选择的导线截面为Ｓ1′，由此求出导线1的实际压降ΔＵ1



　　为了使导线2上的计算结果更接近实际， Ｓ2应按下式计算：



　　以此类推，计算出各段导线的截面。

　　2） 固定分配压降法

　　 固定分配压降法是根据以往多种工程的经验，考虑到现实相关工程规模容量等因素，把全程允许电压降值，适当地分配到每一段落上去。根据以往的工程实践，这种方法对于中小型工程来说是可行的，它可以使计算简单，也不致产生太大误差。这种方法也可以认为是电流矩法的一种简化，目前工程中一般使用此方法。

　　固定分配压降法的计算方法比较简单，各段导线的截面可根据固定分配的压降，采用式（2）计算得出。

　　－48 Ｖ电源放电回路全程电压降的分配与许多因素有关，如电池—直流屏—分支柜的距离、负荷电流等等，不是一个固定的数。一种常用的固定分配压降的数据如图1所示。



　　3） 固定分配压降法使用举例

　　有一再生站采用北电ＷＤＭ设备（机架3、4、5）和中兴ＳＤＨ设备（机架6），机架满配置耗电分别为：Ｉ机架3＝27 Ａ、Ｉ机架4＝60 Ａ、Ｉ机架5＝0 Ａ（无源机架）、Ｉ机架6＝10 Ａ。经查勘需新开机列，新配列头柜，从电力室直流屏上引接电力线至头柜再至传输设备，直流屏至头柜间距离为40 ｍ，平面如图2所示，请选取直流屏至列头柜间的电力线。

　　解：根据电力线型号选择方法，选定为铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆（阻燃）（ＲＶＶＺ系列）。由平面图得知，Ｘ列列长为7．78 ｍ，除去房柱影响，可装600×300机架20架，考虑今后可装列尾柜，本期新装头柜需带12个机架，本工程占用4个机架后，空余8个机架位置，按每个机架平均20Ａ考虑。则直流屏—列头柜间流经的电流大小应为257 Ａ。

　　根据图1可知，直流屏—列头柜间分配的电压降约为1．4 Ｖ。

　　根据式（2）有


　
　　 结果电源分支柜—列头柜间电力线选定为：铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆（阻燃） （ＲＶＶＺ 1 ｋＶ 1×240），长度为40 ｍ×2。

　　4） 几点说明

　　线路中的配电设备、元器件压降值，也都按额定电流考虑；由于供电回路所给的允许电压降值本身也是有一定的裕量。这样计算所得的结果往往都有较大的富裕度，所以，在选定馈电线截面后，可适当灵活调整选定截面种类，使所选导线截面的规格少些。



　　按固定电压法计算出各段再按各段所选馈电线截面后，需核算供电回路允许电压降值是否合理。

　　当所计算的直流电源馈线截面大于95 ｍｍ2时，可采用硬母线，若因布放条件所限，也可采用大截面馈电电缆。

　　设计中常见的直流用电力线按截面分有如下几种：1×6、1×10、1×16、1×35、1×50、1×70、1×95、1×120、1×150、1×185、1×240（ｍｍ2）。

　　公式中的电流Ｉ指设备满配置情况下，电池放电到40 Ｖ时的电流，此电流应由厂家直接提供。

　　2．4 保护地线截面的选择

　　 ａ） 光电设备保护地线的选择：地线排至列柜：不同机房间一般选用铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆（阻燃）（ＲＶＶＺ－1 ｋＶ－1×50 ｍｍ2），同一机房内一般选用铜芯聚氯乙烯绝缘电力电缆（阻燃）（ＲＶＺ－1 ｋＶ－1×50 ｍｍ2）。列柜至光电设备：由厂家提供型号。

　　 ｂ） ＯＤＦ防雷地线的选择：一般为铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆（阻燃）（ＲＶＶＺ－1 ｋＶ－1×35 ｍｍ2）。

　　ｃ） ＤＤＦ保护地线的选择：一般为铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆（阻燃）（RVVZ－1 ｋＶ－1×16 ｍｍ2）。

　　2．5 交流电力线截面的选择

　　因传输专业通信机房内使用交流220V电源负荷较小、供电距离又短，故在选用交流导线时，一般不必计算，工程中一般采用铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆（VV 1 ｋV 3×4 ｍｍ2）。

　　3 结束语

　　 影响电力线型号选取和截面计算的因素很多，一定要保证截面计算适当留有余量，以保证设备和系统供电的安全可靠。笔者根据以往工作经验，介绍了电力线型号选取和截面计算的流程，以期抛砖引玉。有不当之处，还请读者见谅和指正。
作者：霍强，陈俊港，王鹏   来源：《邮电设计技术》