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摘要：柴油发电机组出线至变电所低压柜的电缆芯数选择，是电气设计中容易混淆的环节。芯数选择主要取决于柴油发电机房与变电所的距离及接地干线条件：距离较近且室内接地干线彼此连通、能满足短路热稳定要求时，可采用四芯电缆并以接地干线作为PE线；距离较远或处于不同建筑物时，应采用五芯电缆，使PE线随电缆一同敷设。电缆截面选择可借助载流量估算口诀初步确定，再结合环境温度、敷设方式与穿管根数进行折算，并参照YJV、YJLV三芯电力电缆持续载流量表核实。敷设方式包括直接埋地、电缆沟、桥架与沿墙敷设等，路径选择应遵循电力路径最短、减少机械化学作用、避免与其他管道交叉及避开规划挖土区域等原则。施工过程中，电缆沟应满足开挖深度、混凝土基础、防水排水、砖砌质量与支架选型要求，桥架应满足加工精度、型式选择、安装间距、接地与标志要求。本文围绕连接电缆的选用、电缆敷设方式及敷设的规定三个方面，为柴油发电机组出线电缆的设计选型与规范施工提供技术参考。

 

一、连接电缆的选用

 

电缆横截面是柴油发电机组连接电缆选择中最重要参数，直接决定了发电机房电缆沟的敷设难度、温升控制以及电压损失。截面选小了，电缆在沟内发热严重；选大了，沟内空间和支架可能不够用。图1为四芯电缆横截面示例，图2为四芯电缆横截面示例。

1. 四芯电缆的适用条件

（1）距离条件。当柴油发电机房和变电所距离不远时，可考虑采用四芯电缆。

（2）接地干线条件。其室内接地干线彼此相连通，且该接地干线能满足发电机配出线路的短路热稳定要求。

（3）选型结论。柴油发电机至变电所内低压屏的低压电缆（母线），可采用四芯（三相相线+N线），而采用上述接地干线作为其PE线。

（4）适用意义。采用四芯电缆并以接地干线作为PE线，可减少电缆芯数、降低工程造价，同时便于接地系统统一管理。

（5）注意事项。采用四芯电缆时必须确认接地干线连续可靠，且其截面满足短路热稳定要求，避免故障电流损坏接地干线。

2. 五芯电缆的适用条件

（1）距离较远。当柴油发电机房距离变电所较远时，应采用五芯电缆。

（2）不同建筑物。或与变电所处于不同建筑物时，柴油发电机至变电所内低压屏的低压电缆（母线），采用五芯。

（3）选型结论。五芯电缆包含三相相线、N线与PE线，接地保护线随电缆一同敷设，确保接地连续性。

（4）适用意义。五芯电缆适用于接地干线无法连通或距离较远的场合，可保证接地保护线可靠连续。

（5）注意事项。采用五芯电缆时应确认PE线截面满足短路热稳定要求，且与相线一同敷设。

3. 电缆载流量估算口诀

（1）口诀一。“二点五下乘以九，往上减一顺号走”说的是2.5mm²及以下的各种截面铝芯绝缘线，其载流量约为截面数的9倍。如2.5mm²的导线，载流量为2.5×9=22.5(A)。从4mm²及以上导线的载流量和截面数的倍数关系是顺着线号往上排，倍数逐次减1，即4×8、6×7、10×6、16×5、25×4。

（2）口诀二。“三十五乘三点五，双双成组减点五”说的是35mm²的导线载流量为截面数的3.5倍，即35×3.5=122.5（A）。从50mm²及以上的导线，其载流量与截面数之间的倍数关系变为两个两个线号成一组，倍数依次减0.5。即50、70mm²导线的载流量为截面数的3倍；95、120mm²导线载流量是其截面积的2.5倍，以此类推。

（3）口诀三。“条件有变加折算，高温九折铜升级”。上述口诀是铝芯绝缘线、明敷在环境温度25℃的地区，导线载流量可按上述口诀计算方法算出，然后再打九折即可；当使用的不是铝线而是铜芯绝缘线，它的载流量要比同规格铝线略大一些。可按上述口诀方法算出比铝线加大一个线号的载流量。如16mm²铜线的载流量，可按25mm²铝线计算。

（4）口诀四。根据管内穿线根数的多少，按其载流量的打相应的折数。也就是说，管内穿的线根数越多，其载流量越小。

（5）综合应用。综合上述，电气设计师应根据项目不同实际情况，选择适合的线缆芯数。

表1 YJV、YJLV三芯电力电缆的持续载流量                  （单位：A）

图1  四芯连接电缆横截面示意图

图2  单芯连接电缆横截面示意图

 

二、电缆敷设方式

 

柴油发电机电缆敷设方式有直接埋地、利用电缆沟和沿墙敷设等几种。

1. 电缆的敷设路径的选择

柴油发电机组电缆的敷设路径时，应考虑以下原则：

（1）电力路径最短，拐弯最少；

（2）使电缆尽量少受机械、化学和地中电流等因素的作用而损坏；散热条件要好；

（3）尽量避免与其他管道交叉；

（4）应避开规划中要挖土的地方。

2. 电缆敷设的一般要求

敷设电缆，一定要遵守有关技术规程所规划和设计要求。

（1）在敷设条件许可的条件下，柴油发电机组电缆长度可考虑1.5﹪~2﹪的余量，以作为检修时的备用，直埋电缆应作波浪形埋设。

（2）对于电缆引入或引出建筑物或构筑物、电缆穿过楼板及主要墙壁处、从电缆沟道引出至电杆，或沿墙壁敷设的电缆在地面上2m高度及埋入地下0.25m深的一段。电缆应穿钢管保护，钢管内径不得小于电缆外径的2倍。

（3）电缆与不同管道一起埋设时，不允许在敷设煤气管、天然气管及液体燃料管路的沟道中敷设电缆；少数电缆允许敷设在水管或通风道的明沟或隧道中，或者与这些沟交叉，在热力管道的明沟或隧道中，一般不要敷设电缆；特殊情况下，如不致电缆过热时，可允许少数电缆允许敷设在热力管道的沟道中，但应分隔在不同侧，或将电缆安装在热力管道的下面。

（4）直埋电缆埋地深度不得小于0.7m，其壕沟离建筑物基础不得0.6m。

（5）电缆沟的结构应考虑到防火和防水的问题。

（6）柴油发电机组电缆的金属外皮、金属电缆头及保护钢管和金属支架等，均应可靠的接地。为方便及安全起见，建议客户在进发电机组至ATS、配电盘及并车柜的电缆连接时，应将电缆敷设设于电缆槽，并作防渗透、防漏电处理，电气联接必须接触可靠，防止震动而引起的松动，扭断及绝缘的损伤。

 

三、敷设的规定

 

1. 电缆沟设计要求

发电机房电缆沟敷设的核心在于防水排水、防火分隔以及强弱电分层，机房环境（尤其可能有油污）决定了电缆沟不能简单照搬普通配电室的常规做法。典型做法可参考图3、图4设计。

（1）电缆壕沟严禁平行设置于管道的正上方或下方，严禁布置热力管道，严禁有易燃气体或易燃液体的管道穿越。

（2）电缆路径的上下左右转向部位，均应满足电缆允许弯曲半径要求。

（3）沟体的开挖深度，应按设计要求执行。开挖施工中不得超挖，如发生超挖，应用石粉回填夯实至设计深度。

（4）沟体开挖后，应按现场的土质的坚实情况进行必要的沟底夯实及沟底平整。

（5）在沟底捣制C15混凝土板基础，垫层厚度为行人：100mm行车：150mm。捣制混凝土板基础要平直，浇灌过程中用平板振动器震捣。

（6）当电缆沟出现高差时，需进行放坡处理，坡度不宜大于15°。

（7）电缆沟低于地下水位、电缆沟与工业水管沟并行邻近，宜加强电缆构筑物防水处理。

（8）电缆沟与工业水管沟交叉时，电缆沟宜位于工业水管沟的上方。

（9）电缆沟宜每隔20m设置自然集水口一个，电缆构筑物应实现排水畅通，电缆沟纵向排水坡不小于0.5%。必要时应实施机械排水。集水口采用Φ200PVC管，管内充满细砂。

（10）砖砌电缆沟沟壁砖砌灰缝必须饱满，砂浆强度达到设计强度的70％后才允许砂浆抹面。电缆沟长度超过50米时，砌体及压梁应设置伸缩缝。内壁及沟底用1:2水泥防水砂浆（掺5％水泥重量防水剂）批挡抹面15厚，宜分两层抹面并压光。

（11）质量要求：砖砌电缆沟中心线偏差≤10mm（每段或每50m）、平整度偏差≤3mm、沟顶及埋件水平偏差≤3mm、沟壁截面尺寸偏差≤3mm；

（12）砖砌电缆沟设C20混凝土压顶，压角采用L75X6角钢。要求工作井盖板顶面标高应与行车路面标高一致。

（13）电缆沟或工作井内通道的净宽，不宜小于标准值。

（14）电缆支架宜选用复合材料支架，电缆支架的强度，应满足电缆及其附件荷重和安装维护的受力要求。

 

图3  柴发机房电缆沟敷设平面图

图4  柴发机房电缆沟敷设立面图

 

2. 桥架设计要求

电缆桥架室内与室外敷设的核心区别在于环境适应性：室内敷设侧重常规防护与防火，室外敷设则必须直面日晒、雨淋、温差及更严苛的腐蚀，对材质和结构要求更高。室内敷设可参考图5，室外敷设可参考图6。

（1）桥架应符合下列规定：

① 表面应光滑无毛刺。

② 应适应使用环境的耐久稳固。

③ 应满足所需的承载能力。

④ 应符合工程防火要求。

（2）桥架的加工应符合下列要求：

① 钢材应平直，无明显扭曲。下料误差应在5mm范围内，切口应无卷边、毛刺。

② 支架焊接应牢固，无显著变形。

③ 金属桥架应有防腐处理，在强腐蚀环境，宜采用热浸锌等耐久性较高的防腐处理；轻腐蚀环境或非重要性回路的电缆桥架，可采用涂漆处理。

（3）电缆桥架型式的选择，应符合下列规定：

① 电缆桥架组成的梯架、托盘，可选用满足工程条件阻燃性的玻璃钢制。

② 需屏蔽外部的电气干扰时，应选用无孔金属托盘加实体盖板。

③ 在有易燃粉尘场所，宜选用梯架，最上一层桥架应设置实体盖板。

④ 高温、腐蚀性液体或油的溅落等需防护场所，宜选用托盘，最上一层桥架应设置实体盖板。

⑤ 需因地制宜组装时，可选用组装式托盘。

⑥ 除上述情况外，宜选用梯架。技术经济综合较优时，可选用铝合金制电缆桥架。

（4）电缆桥架的组成结构，应满足强度、刚度及稳定性要求。

（5）电缆桥架转弯处的弯曲半径，应满足电缆允许弯曲半径要求。

（6）电缆桥架敷设在易燃易爆气体管道和热力管道的下方。与其他管道的最小净距，应符合规范要求。

（7）电缆桥架水平安装的支架间距为1.5m~2m，垂直安装的支架间距不大于2m。电缆桥架最上层至楼板的距离不宜小于350mm。双层电缆桥架之间的净距不宜小于h+100mm（h为桥架高度）。

（8）在竖井安装的桥架，其垂直偏差不应大于其长度的0.2%；支架横撑的水平误差不应大于其宽度的0.2%；竖井对角线的偏差不应大于其对角线长度的0.2%。

（9）金属制桥架系统，包括金属电缆桥架及其支架和引入或引出的金属电缆导管，应设置可靠的电气连接并接地。采用玻璃钢桥架时，应沿桥架全长另敷设专用接地线。

（10）电缆桥架的外表面明显位置，直线段每隔10～15m以及分支、转弯等处应设置用油漆喷涂醒目的电缆标志。

 

图5  发电机房室内电缆桥架敷设案例

图6  发电机房室内电缆桥架敷设案例

 

 

总结

柴油发电机组出线电缆芯数的选择应根据机房与变电所的距离及接地干线条件确定：距离不远且室内接地干线彼此相连通并能满足短路热稳定要求时可采用四芯电缆，以接地干线作为PE线；距离较远或处于不同建筑物时应采用五芯电缆。电缆载流量可按口诀估算，并应根据环境温度、敷设方式与穿管根数进行折算。电缆敷设方式包括直接埋地、电缆沟与沿墙敷设等，敷设路径应遵循电力路径最短、减少机械化学作用、避免与其他管道交叉及避开规划挖土区域等原则。施工过程中，电缆沟设计应满足开挖深度、混凝土基础、防水排水、砖砌质量与支架选型等要求，桥架设计应满足外观、加工、型式选择、安装间距、接地与标志等要求。唯有合理选型、规范敷设与严格施工，方能保障柴油发电机组出线电缆安全可靠运行。

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