按 IEC 选择电缆
选择铜电缆截面(mm²)及其保护断路器的计算器和分步指南,采用西班牙 REBT(ITC-BT-19)的载流量表和 IEC 60364 的规则。
IEC 计算器
本指南依据的标准
载流量。西班牙低压电气规程(REBT)ITC-BT-19 表 1:铜导体,空气中,40 °C。其数值来自 UNE 20460-5-523(IEC 60364-5-523 的西班牙采用版),大多数制造商也采用这些数值。其他条件下,ITC-BT-19 引用 UNE 标准(现为 UNE-HD 60364-5-52,等同于 IEC 60364-5-52)。
保护与电压降。IEC 60364-4-43:电缆与保护电器的配合。IEC 60898-1 和 IEC 60947-2:断路器的额定电流。ITC-BT-19 第 2.2.2 节:最大电压降。
机械。机械及其控制柜的内部布线遵循 IEC 60204-1,该标准有自己的表格。
数值适用于铜导体。各国法规可能更严格(西班牙为 REBT,德国为 DIN VDE 0298-4,意大利为 CEI 64-8,美国为当地主管机构)。本指南用于初步选型:请务必按照适用于你的装置的标准和法规核对计算结果。
用于美国或加拿大的装置?请使用按 UL / NEC 选择电缆的指南。
分步说明
该方法分五步。首先需要电路的设计电流 Ib:电动机取铭牌上的额定电流;如果只知道负载功率,请使用千瓦换算安培计算器。
1. 选择电缆类型
最重要的是绝缘材料,因为它决定了导体的最高温度,进而决定了允许电流:
| 绝缘 | 最高温度 | 示例 |
|---|---|---|
| PVC | 70 °C | H07V-K(单芯)、H05VV-F(护套软线) |
| XLPE 或 EPR(交联) | 90 °C | RV-K、RZ1-K 无卤(西班牙型号) |
截面相同时,XLPE 电缆比 PVC 电缆允许通过更大电流。在人员密集场所,许多法规要求使用无卤电缆。
2. 敷设位置:敷设方式
标准把电缆的各种敷设方式归纳为参考敷设方法。散热越差,电缆允许的电流越小:
| 方法 | 敷设 |
|---|---|
| A | 单芯导线穿管敷设在隔热墙内 |
| A2 | 多芯电缆穿管敷设在隔热墙内 |
| B | 单芯导线在墙面上的管或线槽内,或在电气柜的配线槽内 |
| B2 | 多芯电缆在墙面上的管或线槽内 |
| C | 电缆直接固定在墙面或顶棚上,或敷设在无孔托盘上 |
| E | 多芯电缆敷设在空气中:有孔托盘、网格桥架或梯架 |
| F | 单芯电缆相互接触敷设在空气中或有孔托盘上(25 mm² 起) |
| G | 单芯电缆间隔敷设在空气中(25 mm² 起) |
网格桥架按有孔托盘处理:多芯电缆采用 E 法,单芯电缆采用 F 法。直埋电缆(D 法)有单独的表格,本指南不涉及。
3. 按温度和成组敷设校正
ITC-BT-19 表 1 给出的是空气中 40 °C、单回路时的载流量 Iz0。如果温度不同或多个回路敷设在一起,需乘以两个系数:
Iz = Iz0 × kT × kG
温度系数按 kT = √((θmax − θ) / (θmax − 40)) 计算,PVC 的 θmax = 70 °C,XLPE 为 90 °C。
环境温度校正系数 kT(以 40 °C 为基准)
| 绝缘 | 25 °C | 30 °C | 35 °C | 40 °C | 45 °C | 50 °C |
|---|---|---|---|---|---|---|
| PVC | 1.22 | 1.15 | 1.08 | 1.00 | 0.91 | 0.82 |
| XLPE 或 EPR | 1.14 | 1.10 | 1.05 | 1.00 | 0.95 | 0.89 |
成组回路数校正系数 kG(表 B.52.17)
| 敷设 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 穿管、成束或嵌入敷设(A 法和 B 法) | 1.00 | 0.80 | 0.70 | 0.65 | 0.60 | 0.57 | 0.54 | 0.52 | 0.50 |
| 墙面单层敷设(C 法) | 1.00 | 0.85 | 0.79 | 0.75 | 0.73 | 0.72 | 0.72 | 0.71 | 0.70 |
| 有孔托盘单层敷设(E 法) | 1.00 | 0.88 | 0.82 | 0.77 | 0.75 | 0.73 | 0.73 | 0.72 | 0.72 |
4. 选择上级断路器
断路器保护电缆免受过载。IEC 60364-4-43 要求其额定电流 In 介于电路电流和电缆载流量之间:
Ib ≤ In ≤ Iz
标准的第二个条件 I2 ≤ 1.45 × Iz,对符合 IEC 60898-1 的断路器自动满足,因为其约定脱扣电流为 1.45 × In。标准额定电流:6、10、13、16、20、25、32、40、50、63、80、100 和 125 A。
| 曲线 | 电磁脱扣 | 常见用途 |
|---|---|---|
| B | 3~5 × In | 阻性负载、照明、长线路 |
| C | 5~10 × In | 一般用途、小型电动机、电源 |
| D | 10~20 × In | 启动冲击很大:变压器、大型电动机 |
单相电路使用 1P+N 或 2P 断路器;三相电路使用 3P 或 4P 断路器。电动机通常用按额定电流整定的电动机保护断路器来保护。
5. 校核电压降
电缆较长时,到达负载的电压可能下降过多。计算方法如下:
u = b × (ρ × L / S × cos φ + λ × L × sin φ) × Ib ΔU (%) = 100 × u / U0
三相时 b = 1,单相时 b = 2;ρ = 1/γ,70 °C 铜(PVC)的 γ = 48 m/(Ω·mm²),90 °C 铜(XLPE)为 44;λ = 0.08 mΩ/m;L 以米计;S 以 mm² 计;U0 = 230 V。ITC-BT-19 的限值:照明 3%,其他用途 5%(住宅 3%);自带变压器的工业装置为 4.5% 和 6.5%。不满足时应加大截面。
计算示例
7.5 kW 电动机,400 V 三相,Ib = 14.15 A;XLPE 电缆与另外两个回路一起敷设在网格桥架上(E 法,3 个回路),环境温度 35 °C,长度 80 m。
- 断路器:大于或等于 14.15 A 的标准额定电流为
In = 16 A。 - 系数:
kT = 1.05(XLPE,35 °C,以 40 °C 为基准)和kG = 0.82(有孔托盘上 3 个回路)。 - 1.5 mm²:表中第 9 栏,
Iz = 21 × 1.05 × 0.82 = 18.1 A ≥ 16 A,但电压降为 6.36%:不满足。 - 2.5 mm²:
Iz = 29 × 1.05 × 0.82 = 25.0 A,电压降 3.82%:满足。选用 2.5 mm² 电缆和 16 A 断路器。
载流量表(REBT)
ITC-BT-19 表 1,栏号 1 至 11 与规程相同。第一张表说明每种敷设方法对应哪一栏;第二张表给出载流量 Iz0。3× = 三根负载导体(三相);2× = 两根负载导体(单相)。
各敷设方法对应的表格栏
| 方法 | 3×PVC | 2×PVC | 3×XLPE | 2×XLPE |
|---|---|---|---|---|
| A | 2 | 3 | 5 | 6 |
| A2 | 1 | 2 | 4 | 5 |
| B | 4 | 5 | 8 | 9 |
| B2 | 3 | 4 | 6 | 8 |
| C | 5 | 6 | 8 | 9 |
| E | 6 | 8 | 9 | 10 |
| F | 7 | – | 10 | – |
| G | 9 | – | 11 | – |
各栏载流量(A),铜导体,空气中 40 °C
| 截面(mm²) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1.5 | 11 | 11.5 | 13 | 13.5 | 15 | 16 | – | 18 | 21 | 24 | – |
| 2.5 | 15 | 16 | 17.5 | 18.5 | 21 | 22 | – | 25 | 29 | 33 | – |
| 4 | 20 | 21 | 23 | 24 | 27 | 30 | – | 34 | 38 | 45 | – |
| 6 | 25 | 27 | 30 | 32 | 36 | 37 | – | 44 | 49 | 57 | – |
| 10 | 34 | 37 | 40 | 44 | 50 | 52 | – | 60 | 68 | 76 | – |
| 16 | 45 | 49 | 54 | 59 | 66 | 70 | – | 80 | 91 | 105 | – |
| 25 | 59 | 64 | 70 | 77 | 84 | 88 | 96 | 106 | 116 | 123 | 166 |
| 35 | – | 77 | 86 | 96 | 104 | 110 | 119 | 131 | 144 | 154 | 206 |
| 50 | – | 94 | 103 | 117 | 125 | 133 | 145 | 159 | 175 | 188 | 250 |
| 70 | – | – | – | 149 | 160 | 171 | 188 | 202 | 224 | 244 | 321 |
| 95 | – | – | – | 180 | 194 | 207 | 230 | 245 | 271 | 296 | 391 |
| 120 | – | – | – | 208 | 225 | 240 | 267 | 284 | 314 | 348 | 455 |
| 150 | – | – | – | 236 | 260 | 278 | 310 | 338 | 363 | 404 | 525 |
| 185 | – | – | – | 268 | 297 | 317 | 354 | 386 | 415 | 464 | 601 |
| 240 | – | – | – | 315 | 350 | 374 | 419 | 455 | 490 | 552 | 711 |
| 300 | – | – | – | 360 | 404 | 423 | 484 | 524 | 565 | 640 | 821 |
常见疑问
断路器额定电流可以大于电缆载流量吗?
不可以。额定电流必须小于或等于电缆校正后的载流量(In ≤ Iz);否则电缆可能过热而断路器不脱扣。
网格桥架上的电缆属于哪种敷设方法?
网格桥架或有孔托盘上的多芯电缆属于 IEC 60364-5-52 的 E 法。单芯电缆属于 F 法,有单独的表格。
短路保护怎么办?
电缆还必须在保护动作前承受短路电流(IEC 60364-4-43),并且断路器在发生故障时必须及时切断(IEC 60364-4-41)。请用你的装置数据进行校核。
参考链接
- REBT(第 842/2002 号皇家法令) · 西班牙低压电气技术规程及其技术指令(ITC),合并文本(BOE)
- IEC 60364-5-52 · 选择与安装:布线系统(IEC 官方页面)
- IEC 60364-4-43:2023 · 过电流保护(IEC 官方页面)
- IEC 60898-1 · 家用及类似场所用断路器(IEC 官方页面)
- 千瓦换算安培计算器 · FaseCAD 工具
- 按 UL / NEC 选择电缆 · FaseCAD 指南