載流導體截面如何確定？電氣設計必看指南
電(dian)纜的(de)(de)選型與截(jie)面(mian)(mian)計算(suan)是保證(zheng)電(dian)氣裝置安全運行和性(xing)能(neng)達標的(de)(de)關鍵。如果(guo)電(dian)纜選得不合(he)適，可能(neng)會導致過度發(fa)熱、能(neng)耗增加，甚至讓整(zheng)個供電(dian)系統過早老化。那么，確定載(zai)流導體的(de)(de)截(jie)面(mian)(mian)需要(yao)考慮哪些因素？又該如何高效完成(cheng)這一(yi)復雜計算(suan)？今天就為(wei)大(da)家詳細(xi)解讀(du)，文末將推薦一(yi)款高效的(de)(de)標準(zhun)化工具。
一、確定導體截面的核心因素
要算(suan)出合適(shi)的導體截面(mian)，以下幾個關鍵因(yin)素必須納入(ru)考量：
- 持續允許電流校驗
- 電壓降核算
- 熱應力承受能力驗證
- 額定電流匹配
在最常(chang)見(jian)的場景（電纜由過載保護裝置(zhi)保護）中，需(xu)同時滿足以下兩(liang)個條(tiao)件：
- 電纜的允許電流（Iz）必須大于保護裝置的額定電流（In）或整定電流（Ir）；
- 保護裝置的約定動作電流（I?）需小于1.45 × Iz。
具體到(dao)不同保護裝(zhuang)置，要求略有差異：
- 若使用斷路器保護：Iz ≥ In
- 若使用gG/gM型熔斷器保護：
- 當In ≤ 4A時，Iz ≥ 1.45 × In
- 當4A < In < 16A時，Iz ≥ 1.31 × In
- 當In ≥ 16A時，Iz ≥ 1.10 × In
二、持續允許電流怎么算？
導體的持續(xu)允許電(dian)流，核心取決于其(qi)“持續(xu)運行時導體芯(xin)的最高溫度”。
電流通過(guo)導(dao)(dao)體(ti)時，會(hui)(hui)因焦耳效應(ying)產生熱(re)量，這些熱(re)量會(hui)(hui)通過(guo)絕緣層傳導(dao)(dao)到外部環境(jing)（空氣或(huo)土(tu)壤），最終(zhong)通過(guo)對流或(huo)傳導(dao)(dao)散(san)發(fa)。當發(fa)熱(re)與散(san)熱(re)達到平(ping)衡時，導(dao)(dao)體(ti)芯將穩定在某(mou)個溫度，即“持續運(yun)行(xing)溫度”。該(gai)溫度必須低于絕緣材料(liao)的最高允(yun)許溫度，否則會(hui)(hui)顯著縮短電纜的使(shi)用(yong)壽命。
簡(jian)單說，“持續(xu)允(yun)許電(dian)流”就是在特定(ding)環(huan)境(jing)下(xia)，能(neng)讓導(dao)體芯溫度(du)剛好達到允(yun)許最(zui)大值的電(dian)流。
1. 參考規范與簡化計算
國際電(dian)(dian)工委(wei)員會IEC 60287系列標準(zhun)詳細規定了允許電(dian)(dian)流的(de)計(ji)算方法，但對于(yu)低(di)壓電(dian)(dian)氣裝置設計(ji)中大量(liang)電(dian)(dian)纜(lan)的(de)選型來說，直接應用該標準(zhun)進行計(ji)算過于(yu)復雜。
好(hao)在(zai)低壓電氣裝(zhuang)置相關標準（如IEC 60364-5-52，以(yi)及(ji)我國(guo)對應(ying)的(de)GB 50054等(deng)）中，給出了“典型(xing)敷(fu)設方(fang)式”，讓工程師能更輕松(song)地確定(ding)允(yun)許電流。
具體需要結合以下參數：
- 電纜/導體類型
- 敷設方式
- 基準敷設方式
- 敷設相關的校正系數
- 中性線的諧波含量
2. 電纜與導體的類型
導體芯材質
導體(ti)的(de)(de)電阻(zu)率（直接(jie)影響其(qi)電阻(zu)值）主要由芯材決定(ding)。實(shi)際設(she)計中常(chang)用的(de)(de)有：
-
- 退火銅（裸銅或帶金屬鍍層）
- 鋁或鋁合金
導體(ti)芯可分為實(shi)心和多股絞合，具體(ti)參數(shu)可參考IEC 60228標準(zhun)。
- 材質
- ρ? (mΩ·mm2/m)
- 銅
- 18.51
- 鋁
- 29.41
其他溫度下的電阻率可(ke)按公式計算：ρθ = ρ0 [1 + α(Tθ -T0)]
絕緣材料
絕(jue)緣(yuan)材料直接(jie)決定導體芯的(de)最高(gao)允許(xu)溫度，常見的(de)有兩類(lei)：
- 熱塑性材料（如PVC）：持續運行時導體芯最高溫度為70℃
- 熱固性材料（如橡膠、XLPE、EPR）：持續運行時導體芯最高溫度為90℃
電纜結構
允(yun)許(xu)電(dian)流與導體芯和環境的熱平(ping)衡相關(guan)，因此電(dian)纜的結構也會影響計算，需(xu)明確類型：
- 絕緣導體：由導體芯、絕緣層及可能的屏蔽層組成，需要額外的機械保護措施（如穿管、線槽等）才能作為載流導體使用
- 電纜：包含一根或多根絕緣導體，可能有單獨護套、集合保護套或保護管，可直接敷設使用，通常無需額外機械保護
-
- 多芯電纜：包含多根絕緣導體
- 單芯電纜：僅含一根絕緣導體，需明確同一回路的敷設方式（如“三葉形”或“平行排列”）
載流導體數量
載流導體(ti)的(de)數(shu)量會影響電纜的(de)熱平衡。計算時，需統計“實際承載電流的(de)導體(ti)”數(shu)量。
在三相平衡電路中(zhong)，中(zhong)性(xing)線通常不(bu)納入載流導體(ti)數量統(tong)計。因此(ci)，4芯電纜(lan)的(de)允許(xu)電流與同(tong)截面的(de)3芯電纜(lan)相同(tong)。
三、敷設方式與基準方法
IEC 60364-5-52標準（國內可(ke)參考對應(ying)規范）的附錄A（表(biao)A.52.3）列出(chu)了約50種(zhong)典(dian)型(xing)敷設方式(shi)（編(bian)號1-73），這些典(dian)型(xing)敷設方式(shi)對應(ying)著 10 種(zhong)“基準敷設方式(shi)”（A1, A2, B1, B2, C, D1, D2, E, F, G）。基準敷設方式(shi)的允許電流值已通(tong)過試驗或計(ji)算確定(ding)。
舉幾個典型(xing)敷設方式(shi)的(de)例(li)子：
基(ji)于基(ji)準方式，IEC 60364-5-52標準提(ti)供了不同截面導體(ti)(ti)的允許電流表，還考慮(lv)了絕緣(yuan)材(cai)(cai)料、導體(ti)(ti)材(cai)(cai)質、載流導體(ti)(ti)數量(liang)等參數。
比如，PVC絕緣電纜（3根載(zai)流導體，銅(tong)或鋁芯(xin)，導體芯(xin)溫度70℃，環(huan)境溫度：空氣30℃、土壤20℃）的允許電流如下（節(jie)選）：
四、校正系數怎么用？
上面表格(ge)中的允(yun)許電(dian)(dian)流(liu)值(zhi)，僅適用(yong)于單根(gen)電(dian)(dian)纜在特(te)定空(kong)氣/土(tu)壤溫度下的情況。實際中，若(ruo)多根(gen)電(dian)(dian)纜并排敷設或(huo)環境(jing)溫度變化，需用(yong)“校正系數(shu)”對表格(ge)值(zhi)進行調整。
1. 空氣溫度校正
對(dui)于架空(kong)或明敷電纜(lan)（除D1、D2基準方式外(wai)），當環境溫度不是30℃時(shi)，需根(gen)據 IEC 60364-5-52 表 B.52.14 進(jin)行校正。
2. 土壤溫度與熱阻校正
對于直(zhi)埋電纜（D1、D2基準方式(shi)）：
- 土壤溫度不是20℃時，按表B.52.15校正（例如PVC絕緣電纜在40℃土壤中，校正系數為0.71）
- 土壤熱阻不是2.5 Km/W時，按表B.52.16校正（例如直埋電纜在熱阻1.5 K·m/W的土壤中，校正系數為1.28）
3. 成組敷設校正
標(biao)準表格(ge)中(zhong)的允許電流適用于單回路(lu)。若多根導體或電纜(lan)成組敷設(she)，需根據(ju)基(ji)準方式套用校正系(xi)數。
例如，單(dan)芯電纜(lan)在多孔托盤或電纜(lan)架上（基準(zhun)方式F）的校正系數，會因敷(fu)設排列（平(ping)行或三(san)葉形）、回路數量不同而變化。
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? 嚴格符(fu)合(he)IEC 60364-5-52、NF C 15-100等國(guo)際規(gui)范及國(guo)內對應(ying)標準
? 直觀呈現(xian)設計約束，減少人為(wei)失誤
? 自動生成(cheng)詳細的合規報(bao)告，記錄所有(you)設(she)計假設(she)
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