道路照明工程施工中低壓電力電纜選擇的設計優化
摘要：本文通過對低壓電力電纜的最小截面的計算，以選擇出合理的低壓電力電纜截面，從而計算出各照明回路的施工支出總費用，可為道路照明工程施工中低壓電力電纜的設計優化提供參考。
關鍵詞：截面、電壓損失、電壓偏差、供電距離
低壓電力電纜作為道路照明工程中的主要材料，在整個工程投資中占有很大的比例，因此工程施工中對電纜截面大小選擇就顯得尤為重要。而設計單位在選擇低壓電纜截面時，通常只考慮技術要求。但從工程施工經濟角度出發，有時適當改變電纜截面和提供距離會起到降低工程總成本的效果。因此我們在道路照明工程施工中，應在保證各項技術要求的前提下充分考慮施工現場的實際環境和其他各項費用支出情況，對低壓電力電纜進行設計優化，以達到降低施工成本支出的目的。
基本原理
在工程施工現場勘測的基礎上，通過對電纜最小截面的計算，以確定各回路的電纜規格，從而可計算出各回路施工預計支出的總費用，通過總施工費用的計算比較，并以此為依據進行電力電纜的設計優化，以得出合理的供電方案。
計算條件
由于低壓電力電纜運行參數受到外部環境、負荷分布情況、負荷性質、電纜截面、供電距離等多種因素影響，因此以下針對電纜的最小截面的計算是在以下假定條件下進行的：
最小截面結算：已知線路負荷P和供電距離L的大小
導線溫度：70℃；
環境溫度：40℃；
線路負荷性質：全阻性負荷
負荷分布情況：三相負荷平衡
不考慮電纜的集膚效應和臨近效應
最小截面的計算
1、 最小截面選擇的計算公式。道路照明工程中由于照明燈具對電壓要求較高，因此電纜截面的選擇應按電壓損失作為計算依據。低壓電纜線路的電壓損失主要是由于電纜導體本身的阻抗引起的，而道路照明工程的具有供電線路長、負荷小、電纜截面不大的特點，因此電纜導體本身的阻抗主要是導體電阻值，導體的電抗值相對很小，可以忽略不計。導體本身的電阻大小可由下式計算：
R=(p·L*106)/S (1)
式中R—導體電阻，Ω
S—電纜標稱截面，mm2；
P—導體電阻率，Ω·M，70℃時導體電阻率：銅2.082*10-8、鋁3.323*10-8；
L—供電距離，m；
根據《照明設計手冊》（第二版）中關于低壓線路的電壓損失計算公式可知單相220V線路電壓損失：
Ｕ=2If·R （2）
三相380V線路電壓損失：
Ｕ=1.72305If·R （3）
式中Ｕ—線路電壓損失，V；
If—線路負荷電流，A；
將（1）式分別代入（2）式和（3）式得單相220V線路：
S=2If ·p·L*106/U （4）
三相380V線路：
S=1.72305If ·p·L （5）
而線路的負荷流量If的大小為單相220V線路：
If=P/Un·COSφ (6)
三相380V線路：
If=P/1.72305·Un·COSφ （7）
分別將(6)代入（4）式、（7）式代入（5）式得到電纜截面計算公式為：
單相220V線路：
S=2P·p·L*106/U· Un·COSφ （8）
三相380V線路：
S=P·p·L*106/U· Un·COSφ （9）
式中P—線路負荷，KW，
COSφ—負荷的功率因素
Un—額定電壓KV，三相供電時取0.38KV，單相供電時取0.22KV；
確定U的建議：《供電營業規則》（以下簡稱《規則》）第五十四條中關于電壓質量標準的規定：10千伏及以下三相供電的電壓允許偏差為額定值的±7%，220V單相供電的，電壓允許偏差為額定值的+7%—10%。因此只要線路末端電壓不低于354V和198V就符合（規范）要求。因此，在計算電纜截面時不應一概采用7%的電壓損失系數，而應通過計算保證電壓偏差不低于-7%（380V線路）或-10%（220V線路），從而就可滿足使用要求。因此U的確定如下：
三相380V線路：U=380*7%=26.6V
單相220V線路：U=220*10%=22V
最小截面計算
A、三相供電
電纜為銅芯時，最小截面為：Sst=(p·L*2.082*10-8*106)/（0.38*26.6*COSφ）=2.06PL/ COSφ *10-3mm2 (10)
電纜為鋁芯時，最小截面為：Ssl=(p·L*3.323*10-8*106)/（0.38*26.6*COSφ）
=3.29PL/ COSφ *10-3mm2 (11)
B、 單相供電
電纜為銅芯時，最小截面為：SDt=(2·p·L*2.082*10-8*106)/（0.22*22*COSφ）=8.6PL/ COSφ *10-3mm2 (12)
電纜為鋁芯時，最小截面為：SDL=(2p·L*3.323*10-8*106)/（0.22*22*COSφ）
=13.73PL/ COSφ *10-3mm2 (13)
上述各式中下角標ST、SL、DT、DL分別表示三相銅芯、三相鋁芯、單相鋁芯、單相銅芯。所以只要知道了用電負荷KW和供電距離M，就可以運用上述（10）~（13）式簡單、快捷的求出電纜最小截面了。
幾點說明：1）用公式計算出的電纜截面時保證電壓偏差要求的最小截面，實際選用一般是就近偏大一級。再者負荷是按集中考慮的，如果負荷分散，所求截面就留有了一定裕度。2）考慮到機械強度的要求，選出的電纜應有最小截面的限制，一般情況主干線；鋁芯電纜不小于35 mm2，支線鋁芯電纜不小于25mm2，銅芯電纜不小于16mm2。3）計算出的電纜截面，還應用最大允許載流量，則應增大截面。