民用建筑电气设计标准 GB51348-2019
7.4 导体选择

2024-04-18

7.4.1 低压配电导体选择应符合下列规定：
    1 电线、电缆及母线的材质可选用铜或铝合金。
    2 消防负荷、导体截面积在10mm²及以下的线路应选用铜芯。
    3 民用建筑的下列场所应选用铜芯导体：
    1） 火灾时需要维持正常工作的场所；
    2） 移动式用电设备或有剧烈振动的场所；
    3） 对铝有腐蚀的场所；
    4） 易燃、易爆场所；
    5） 有特殊规定的其他场所。
    4 非消防负荷线缆的绝缘类型及燃烧性能选择应符合本标准第13.9节的规定。
    5 绝缘导体应符合工作电压的要求，室内敷设塑料绝缘电线不应低于0.45kV/0.75kV，电力电缆不应低于0.6kV/1kV。
    6 对于不轻易改变使用功能、不易更换电线电缆的场所宜采用寿命较长电线电缆。
7.4.2 低压配电导体截面积的选择应符合下列要求：
    1 导体的载流量不应小于预期负荷的最大计算电流和按保护条件所确定的电流，并应按敷设方式和环境条件进行修正；
    2 线路电压损失不应超过规定的允许值；
    3 导体应满足动稳定与热稳定的要求；
    4 导体最小截面积应满足机械强度的要求，配电线路每一相导体截面积不应小于表7.4.2的规定。
导体最小允许截面积
    注：特低压照明应按现行国家标准《建筑物电气装置 第7-715部分：特殊装置或场所的要求 特低电压照明装置》GB/T 16895.30 的有关规定确定。
7.4.3 导体敷设的环境温度与载流量校正系数应符合下列规定：
    1 当沿敷设路径各部分的散热条件不相同时，电缆载流量应按最不利的部分选取。
    2 导体敷设处的环境温度，应满足下列规定：
    1） 对于直接敷设在土壤中的电缆，应采用埋深处历年最热月的平均地温；
    2） 敷设在室外空气中或电缆沟中时，应采用敷设地区最热月的日最高温度平均值；
    3） 敷设在室内空气中时，应采用敷设地点最热月的日最高温度平均值，有机械通风的应采用通风设计温度；
    4） 敷设在室内电缆沟和无机械通风的电缆竖井中时，应采用敷设地点最热月的日最高温度平均值加5℃。
    3 导体的允许载流量，应根据敷设处的环境温度进行校正，校正系数应按现行国家标准《低压电气装置 第5-52 部分：电气设备的选择和安装 布线系统》GB/T16895.6的有关规定确定。
    4 当土壤热阻系数与载流量对应的热阻系数不同时，敷设在土壤中的电缆的载流量应进行校正，其校正系数应按现行国家标准《低压电气装置第5-52部分：电气设备的选择和安装 布线系统》GB/T16895.6的有关规定确定。
7.4.4 电缆采用不同敷设方式时，其载流量的校正系数应符合下列规定：
    1 多回路或多根电缆成束敷设的载流量校正系数和多回路直埋电缆的载流量校正系数均应按现行国家标准《低压电气装置 第5-52部分：电气设备的选择和安装 布线系统》GB/T16895.6的有关规定确定。
    2 当三相四线制线路中存在谐波电流时，在选择中性导体截面积时应计入谐波电流的影响。当中性导体电流大于相导体电流时，电缆截面积应按中性导体电流选择。当中性导体电流大于相电流133%且按中性导体电流选择电缆截面积时，电缆载流量可不校正。当三相负荷平衡系统中存在谐波电流，4芯或5芯电缆中中性导体和相导体具有相同材料和截面积时，应按表7.4.4确定电缆载流量的校正系数。
4芯或5芯电缆存在谐波电流时的校正系数
    注：相电流的三次谐波分量是三次谐波与基波（一次谐波）的比值，用%表示。
7.4.5 中性导体和保护接地导体（PE）截面积的选择应符合下列规定：
    1 具有下列情况时，中性导体至少应和相导体具有相同截面积：
    1）单相两线制电路；
    2）三相四线电路中，相导体截面积不大于16mm²（铜）或25mm²（铝/铝合金）。
    2 三相四线制电路中，相导体截面积大于16mm²（铜）或25mm²（铝/铝合金）且满足下列全部条件时，中性导体截面积可小于相导体截面积：
    1） 在正常工作时，负荷分配较均衡且谐波电流（包括三次谐波和三次谐波的奇数倍）不超过相电流的15%；
    2） 对TT或TN系统，在中性导体截面积小于相导体截面积的地方，中性导体上应装设过电流保护，该保护应使相导体断电但不必断开中性导体。
    注：当中性导体的截面积不小于相导体的截面积，且在中性导体中的电流预期不会超过相导体的电流值时，中性导体上不需要装设过电流保护。在这两种情况下，中性导体应受到短路保护。
    3 保护接地导体截面积的选择，应符合下列规定：
    1） 保护接地导体的截面积，可按照公式（7.4.5）确定，也可按表7.4.5进行选择，并满足本条第3款3）项的要求；
    2） 当切断时间不超过5s时，满足公式（7.4.5）要求；
公式（7.4.5）
    式中：S——保护接地导体的截面积（mm²）；
    I——流过保护电器的可忽略故障点阻抗产生的预期故障电流（A）；
    t——保护电器自动切断的动作时间（s）；
    k——由保护接地导体、绝缘和其他部分的材料以及初始和最终温度决定的系数，可按现行国家标准《低压电气装置第5-54部分：电气设备的选择和安装接地配置和保护导体》GB/T16895.3附录A的有关规定进行计算和选取。当计算所得截面积尺寸是非标准尺寸时，应采用最接近的较大标准截面积的导体。
保护接地导体的最小截面积（mm2）
    注：k1——相导体的k值，根据导体和绝缘材料按现行国家标准《低压电气装置第4-43部分：安全防护过电流保护》GB/T16895.5的相关规定选取；
    k2——保护接地导体的k值，按现行国家标准《低压电气装置第5-54部分：电气设备的选择和安装接地配置和保护导体》GB/T16895.3附录A进行计算和选取。
    3） 单独敷设的保护接地导体的截面积，当有防机械损伤保护时，铜导体不应小于2.5mm²；铝导体不应小于16mm²。无防机械损伤保护时，铜导体不应小于4mm²；铝导体不应小于16mm²。
    4 当两个或更多个回路共用一根保护接地导体时，其截面积应符合下列规定：
    1）根据这些回路中遭受最严重的预期故障电流和动作时间确定截面积，并应符合公式（7.4.5）的要求；
    2）对应于回路中的最大相导体截面积，应按表7.4.5的规定选择。
    5 TN-C与TN-C-S系统中的保护接地中性导体应满足下列要求：
    1） 应按相导体额定电压加以绝缘；
    2） TN-C-S系统中的保护接地中性导体从某点分为中性导体和保护接地导体后，不得再将这些导体互相连接。
7.4.6 电气装置外可导电部分，严禁用作保护接地导体（PEN）。

条文说明
7.4.1 导体选择的一般原则和规定：
    第1款 在原规范的基础上，低压配电导体增加了铝合金。
    从资源利用和节约能源的角度看，有着积极的作用。
    铝合金电缆源于北美，通过添加合金元素，采用先进的生产工艺，克服了纯铝导体在应用中的一系列问题，已应用于各类建筑40余年。
    需要说明的是，并非所有铝合金都可以做电线电缆的导体。
    在《美国国家电气规范》NEC2011版、《热固性绝缘电线电缆》UL44、《热塑性绝缘电线电缆》UL83、《金属铠装电缆》UL1569中都有明确的规定，采用AA-8000系列电工级铝合金作为铝合金电线电缆的导体。
    在我国，选用的铝合金导体应满足国家现行标准《电缆导体用铝合金线》GB/T30552和《额定电压0.6/1kV铝合金导体交联聚乙烯绝缘电缆》NB/T42051的相关要求。第3款对应用铜芯导体的场所作了原则规定，在这些场所中的配电线路、控制和测量线路均应采用铜芯导体。第6款本款规定是根据第十二届全国人民代表大会第2092号提案及住房和城乡建设部建筑电气标准化技术委员会关于“建筑电气长寿命电缆应用及配电线路保护的技术研讨会”会议纪要编制的。长寿命电线电缆采用双层共挤绝缘结构和辐照交联工艺，辐照交联聚乙烯内绝缘和辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃外绝缘分别保证电性能和不延燃性能，产品符合国家现行标准《额定电压450/750V及以下双层共挤绝缘辐照交联无卤低烟阻燃电线》JG/T441和《额定电压0.6/1kV双层共挤绝缘辐照交联无卤低烟阻燃电力电缆》JG/T442、《电缆及光缆燃烧性能分级》GB31247中的相关规定。
7.4.2 本条为电缆截面选择的基本原则。
    按照敷设方式和环境条件确定的导体截面及载流量，不应小于预期负荷的最大计算电流和保护条件确定的电流，在进行线路保护设计时，还要考虑本回路的阻抗和导体的截面。原规范表7.4.2中的固定敷设的铝导线最小截面是2.5mm²。但根据《低压电气装置第5-52部分：电气设备的选择和安装布线系统》GB/T16895.6-2014表52.2导体最小截面的规定，以及《电缆的导体》GB/T3956的规定，固定敷设的铝导线最小截面是10mm²。因此，本标准定为10mm²。
    本条文为电缆截面选择的基本原则。当电力电缆截面选择不当时，会影响电缆的可靠运行和使用寿命乃至危及安全。导体的动稳定主要是裸导体敷设时应做校验，电力电缆做热稳定校验。
7.4.3 电缆敷设的环境温度与载流量校正：
    第2款 气象温度的历年变化有分散性，宜以不少于10年的统计值表征。
    直埋敷设时环境温度，需取电缆埋深处的对应值，因为不同埋深层次的温度差别较大。电缆直埋敷设在干燥或潮湿土中，除实施换土处理等能避免水分迁移的措施外，土壤热阻系数宜选择不小于2.0K·m/W。
    第3款 导体的允许载流量，应根据敷设处的环境温度进行校正，校正系数是按《低压电气装置第5-52部分：电气设备的选择和安装布线系统》GB/T16895.6-2014表B.52.14和表B.52.15的规定进行选取，见表6、表7。
表6 环境空气温度不等于30℃时的校正系数
表6 环境空气温度不等于30℃时的校正系数
    注：1 用于敷设在空气的电缆载流量校正；
           2 *为更高的环境温度，与制造厂协商解决；
           3 PVC-聚氯乙烯、XLPE-交联聚乙烯、EPR-乙丙橡胶。
表7 地下温度不等于20℃的电缆载流量的校正系数
表7 地下温度不等于20℃的电缆载流量的校正系数
    注：用于敷设于地下管道中的电缆载流量校正。
    第4款 当土壤热阻系数与载流量对应的热阻系数不同时，敷设在土壤中的电缆载流量应进行校正，其校正系数是按《低压电气装置第5-52部分：电气设备的选择和安装布线系统》GB/T16895.6-2014表B.52.16的规定进行选取，见表8。
表8 土壤热阻系数不同于2.5K·m/W时电缆的载流量校正系数
表8 土壤热阻系数不同于2.5K·m/W时电缆的载流量校正系数
    注：1 校正系数适用于管槽埋地深度不大于0.8m；
           2 对于直埋电缆，当土壤热阻系数小于2.5K·m/W时，此校正系数会高一些。
7.4.4 电缆载流量的校正系数：
    第1款 多回路或多根多芯电缆成束敷设的载流量校正系数应按《低压电气装置第5-52部分：电气设备的选择和安装布线系统》GB/T16895.6-2014表B.52.17的规定进行选取，见表9。
表9 多回路或多根电缆成束敷设的校正系数
表9 多回路或多根电缆成束敷设的校正系数
    注：1 适用于尺寸和负荷相同的电缆束。
           2 相邻电缆水平间距超过了2倍电缆外径时，可不校正。
           3 下列情况可使用同一系数：
           1） 由2根或3根单芯电缆组成的电缆束；
           2） 多芯电缆。
           4 当系统中同时有2芯和3芯电缆时，应以电缆总数作为回路数，2芯电缆应作为2根负荷导体，3芯电缆应作为3根负荷导体查取表中相应系数。
           5 当电缆束中含有n根单芯电缆，可作为n/2回2根负荷导体回路或n/3回3根负荷导体回路。
    另外，需要说明的是：
    电缆束的校正系数适用于具有相同最高运行温度的绝缘导体或电缆束。
    含有不同允许最高运行温度的绝缘导体或电缆束，束中所有绝缘导体或电缆的载流量应根据其中允许最高运行温度最低的那根电缆的温度来选择，并用适当的电缆束校正系数校正。假如一根绝缘导体或电缆预计负荷电流不超过它成束电缆敷设时的额定电流的30%，在计算束中其他电缆的校正系数时，此电缆可忽略不计。
    直埋电缆多于一回路，当土壤热阻系数高于2.5K·m/w时，应适当降低载流量或更换电缆周围的土壤。多回路直埋电缆的载流量校正系数，应按《低压电气装置第5-52部分：电气设备的选择和安装布线系统》GB/T16895.6-2014表B.52.18的规定进行选取，见表10。
表10 多回路直埋电缆的校正系数
表10 多回路直埋电缆的校正系数
    注：1 适于埋地深度0.7m，土壤热阻系数为2.5K·m/W时的情况；
           2 当土壤热阻系数小于2.5K·m/W时，校正系数一般会增加；
           3 本表用于多芯电缆与单芯电缆，见图1。
图1 多回路直埋电缆之间的间距
图1 多回路直埋电缆之间的间距
    第2款 谐波电流校正系数应用举例：
    设想一具有计算电流39A的三相回路，使用4芯PVC绝缘电缆，固定在墙上。
    从载流量表可知，6mm²铜芯电缆的载流量为41A。假如回路中不存在谐波电流，选择该电缆是适当的。
    假如有20%三次谐波，采用0.86的校正系数，计算电流为39/0.86=45A，则应采用10mm²铜芯电缆。假如有40%三次谐波，则应按中性导体电流选择截面，中性导体电流为39×0.4×3=46.8A，采用0.86的校正系数，计算电流为：46.8/0.86=54.4A。
    对于这一负荷采用10mm²铜芯电缆是适当的。
    假如有50%三次谐波，仍按中性导体电流选择截面，中性导体电流为39×0.5×3=58.5A。采用校正系数为1，计算电流为58.5A，对于这一中性导体电流，需要采用16mm²铜芯电缆。
    以上电缆截面的选择，仅考虑电缆的载流量，未考虑其他设计方面的问题。
7.4.5 第2款 中性导体的短路保护可以利用相导体中的过电流保护电器来实现，在这种情况下，中性导体不需要过电流保护或分断中性导体的电器。
    第3款 不是电缆组成部分的保护接地导体敷设在导管、线槽内或类似方式保护，可认为已有机械保护。
    第4款 对于配电干线不建议采用这种方式。通常用于配电支线的两个或更多个回路共用一根保护接地导体，并应通过计算这些回路中遭受最严重的预期故障电流和动作时间来确定截面积，同时符合本条公式（7.4.5）的要求。
    第5款 TN-C、TN-C-S系统中的保护接地中性导体（PEN导体）应按可能受到的最高电压进行绝缘，以避免产生杂散电流。
7.4.6本条为强制性条文。由于保护接地中性导体（PEN导体）具有两种功能，既为PE导体又为N导体。PEN导体本身是带电导体。装置外界可导电部分如果作为PE导体，一旦发生接地故障，PEN导体电位升高，当人员触及装置外界可导电部分，易引起电击事故，因此，严禁将其作为保护接地中性导体的一部分。
【技术要点】
    与电气装置外露可导电部分连接的外界可导电部分，如金属管道严禁用作PEN导体。
【实施与检查】
    实施：在设计中，不能采用装置外可导电部分作为PEN导体。
    检查：应审核设计图纸中PEN导体的选择。不仅不能采用装置外可导电部分作为PEN导体，同时，其导体截面还应满足本标准第7.4.5条的要求。