电缆截面的选择是电气系统设计中的关键环节，直接影响系统的安全性、经济性和可靠性。选择时需综合考量电气性能、环境条件、经济性及未来扩展需求等多方面因素。以下是具体分析：

一、电气性能因素

1. 载流量（额定电流）

• 定义：电缆在允许温升下能持续承载的电流值，超过可能导致绝缘老化或火灾。

• 计算依据：

• 负载电流：根据设备功率（$P=3\times U\times I\times \cos \varphi$）计算工作电流。

• 环境温度：高温环境会降低载流量（如30℃时载流量为100A，40℃时可能降至85A）。

• 敷设方式：穿管敷设载流量比空气中敷设低约20%-30%。

• 标准参考：IEC 60364、GB 50217等标准提供不同条件下的载流量修正系数。

2. 电压降（压降限制）

• 定义：电流通过电缆时因电阻产生的电压损失，需满足设备允许的压降范围。

• 计算方法：

$$\Delta U\%=\frac{2\times I\times L\times R\times 100}{U_n\times S}$$

其中，$I$为电流（A），$L$为电缆长度（m），$R$为单位长度电阻（Ω/km），$U_n$为额定电压（V），$S$为电缆截面积（mm²）。

• 限制值：

• 动力线路：一般不超过5%（如电机启动时）。

• 照明线路：不超过3%-5%（避免灯光闪烁）。

• 案例：某工厂动力线路长200m，负载电流150A，若选35mm²电缆（$R=0.524\Omega /km$），压降为4.2%，符合要求；若选25mm²，压降达6.1%，需增大截面。

3. 短路电流热稳定

• 定义：短路时电缆需承受短路电流产生的热效应而不损坏。

• 计算步骤：

1. 确定系统短路电流（$I_{sc}$）和短路持续时间（$t$）。

2. 计算热稳定系数（$K$）：$K=\frac{C\times t}{\alpha }$，其中$C$为热容系数，$\alpha$为电阻温度系数。

3. 最小截面要求：$S_{\min }=\frac{I_{sc}\times \sqrt{t}}{K}$。

• 标准：GB/T 16895.6规定，低压电缆短路热稳定时间一般取0.2s-0.5s。

4. 经济电流密度

• 定义：在寿命周期内综合成本最低的电流密度，平衡初期投资与运行损耗。

• 计算方法：

$$S_{\text{经济}}=\frac{I}{J_{\text{经济}}}$$

其中，$J_{\text{经济}}$为经济电流密度（A/mm²），与年最大负荷利用小时数（$T_{\max }$）相关。

• 参考值（GB 50217）：

• $T_{\max }<3000h$：$J_{\text{经济}}=2.5A/m{m}^2$。

• $3000h\le T_{\max }<5000h$：$J_{\text{经济}}=2.1A/m{m}^2$。

• $T_{\max }\ge 5000h$：$J_{\text{经济}}=1.6A/m{m}^2$。

二、环境与机械因素

1. 敷设环境

• 温度：高温环境需降低载流量（如环境温度40℃时，载流量修正系数为0.88）。

• 湿度：潮湿环境需选择防水型电缆（如YJV22型）。

• 腐蚀性：化工区域需选用防腐电缆（如聚氯乙烯护套电缆）。

• 电磁干扰：强电磁场环境需屏蔽电缆（如带铝箔屏蔽的RVVP电缆）。

2. 机械强度

• 拉伸力：垂直敷设时需考虑电缆自重，如10mm²铜芯电缆每米重量约0.1kg，长距离敷设需增加截面或使用钢带铠装。

• 弯曲半径：最小弯曲半径需满足标准（如交联聚乙烯电缆为15倍电缆外径）。

• 振动与冲击：振动场所需选择抗机械应力电缆（如橡胶绝缘电缆）。

三、经济性因素

1. 初始投资

• 电缆价格：截面越大，单位长度价格越高（如35mm²铜芯电缆约50元/米，70mm²约80元/米）。

• 敷设成本：大截面电缆需更大桥架或穿管，增加安装费用。

2. 运行成本

• 电能损耗：截面过小导致损耗增加（如25mm²电缆每公里年损耗约1200kWh，35mm²约800kWh）。

• 维护成本：截面合理可减少故障率，降低维护费用。

3. 寿命周期成本

• 综合计算：初始投资+运行损耗+维护费用，需通过LCC（生命周期成本）分析优化。

四、未来扩展与合规性

1. 预留裕量

• 负载增长：按当前负载的1.2-1.5倍预留截面（如当前负载200A，可选240mm²电缆）。

• 系统升级：考虑未来设备增加或电压等级提升。

2. 标准与规范

• 国家标准：GB 50217《电力工程电缆设计规范》规定截面选择原则。

• 行业标准：如石油化工行业需满足SH/T 3019《石油化工仪表供电设计规范》。

• 国际标准：IEC 60502《额定电压1kV-30kV电缆》提供全球通用指导。

五、典型场景与截面选择

六、控制措施与建议

1. 多因素校核：使用专业软件（如ETAP、SKM）进行载流量、压降、短路热稳定联合计算。

2. 分段选择：长距离电缆可分段采用不同截面，优化成本与性能。

3. 动态调整：根据实际负载监测数据，定期评估截面合理性。

4. 案例参考：

• 某化工厂：原选95mm²电缆因负载增长频繁过载，后增容至150mm²，年损耗降低40%。

• 某数据中心：采用120mm²冷缩电缆附件，压降从6%降至2.5%，系统稳定性显著提升。

结论

电缆截面选择需遵循“安全优先、经济合理、预留裕量”原则，核心步骤包括：

1. 计算负载电流：确定基础截面需求。

2. 校核压降与热稳定：确保电气性能达标。

3. 评估环境与机械条件：选择适配电缆类型。

4. 优化经济性：通过LCC分析平衡初期投资与运行成本。

5. 预留扩展空间：适应未来负载增长。

典型误区：仅按电流选截面而忽略压降（导致电机启动困难），或过度追求大截面增加成本。最佳实践是结合动态负载监测与标准化设计，实现全生命周期成本最优。

• 第三方检测随行电缆：哪些机构可认证？
• 运输防护随行电缆：是否需防潮防压？
• 寿命预测随行电缆：设计寿命是否达10年？
• NGFLGDU-J橡套扁电缆有哪些性能特点和应用
• 垂直悬挂储存随行电缆：是否导致变形？