012-电缆截面选择计算器（持续允许电流电压降热稳定）
电缆截面选择计算器（持续允许电流电压降热稳定）
概述
依据 GB 50217-2018《电力工程电缆设计标准》。电压降：S_v = ΔU×S_e×100/(2×k×U×L)；持续允许电流：S_I = I×1000/j；热稳定：S_t = I_pk×√t/k。
补充说明：电缆截面选择需满足：①持续允许电流 ②电压损失 ③热稳定 ④机械强度。取最大值。
依据标准
- 试验/计算方法：
GB 50217-2018
- 摘要说明：依据 GB 50217-2018《电力工程电缆设计标准》。电压降：S_v = ΔU×S_e×100/(2×k×U×L)；持续允许电流：S_I = I×1000/j；热稳定：S_t = I_pk×√t/k。
- 备注说明：电缆截面选择需满足：①持续允许电流 ②电压损失 ③热稳定 ④机械强度。取最大值。
现行标准
| 标准/文件 | 控制值或说明 | 附注 |
| GB 50217-2018 电力工程电缆设计标准 | 铜芯3A/mm², 铝芯1.65A/mm² | GB50217-2018.pdf |
计算公式
Sv = \Delta U \cdot Se \cdot 100 / (2kUL), SI = I \cdot 1000 / j, St = Ipk \cdot \sqrt{\frac{t}{k}}
参数与符号
输入参数
| ID | 符号 | 名称 | 单位 | 说明 |
| P | P | 有功功率 | kW | 50 |
| U | U | 额定电压 | V | 380 |
| I | I | 计算电流 | A | 100 |
| L | L | 线路长度 | m | 100 |
| deltaU | ΔU | 允许电压损失 | V | 19 |
| k | k | 电压损失系数 | — | 0.05 |
| j | j | 经济电流密度 | A/mm² | 3 |
| Ipk | I_pk | 短路电流峰值 | kA | 10 |
| t | t | 短路持续时间 | s | 0.2 |
| Se | S_e | 功率因数相位系数 | — | 1.0 |
输出参数
| ID | 符号 | 名称 | 单位 | 说明 |
| S_v | S_v | 按电压降选定截面 | mm² | 按电压降选定截面 |
| S_I | S_I | 按持续允许电流选定截面 | mm² | 按持续允许电流选定截面 |
| S_t | S_t | 按热稳定选定截面 | mm² | 按热稳定选定截面 |
| deltaU_percent | ΔU% | 电压损失百分比 | % | 电压损失百分比 |
示例数据
示例输入
| 名称 | ID | 示例值 | 单位 |
| 有功功率 | P | 38 | kW |
| 额定电压 | U | 380 | V |
| 计算电流 | I | 143.50 | A |
| 线路长度 | L | 195.70 | m |
| 允许电压损失 | deltaU | 17.4 | V |
| 电压损失系数 | k | 0.05 | — |
| 经济电流密度 | j | 3 | A/mm² |
| 短路电流峰值 | Ipk | 20.9 | kA |
| 短路持续时间 | t | 0.43 | s |
| 功率因数相位系数 | Se | 1 | — |
主要结果
| 名称 | ID | 结果值 | 单位 |
| 按电压降选定截面 | S_v | 233.98 | mm² |
| 按持续允许电流选定截面 | S_I | 47833.33 | mm² |
| 按热稳定选定截面 | S_t | 274100.93 | mm² |
| 电压损失百分比 | deltaU_percent | 4.58 | % |
合规判定
以下内容为基于当前 generate() 样本执行 qualification() 的判定结果：
- 通过：电缆截面应大于计算值
- 通过：电压降应在允许范围内
参考与链接
- /standards/GB50217-2018.pdf
原有补充说明
电缆截面选择计算器（持续允许电流电压降热稳定）
概述
本计算器依据《电力工程电缆设计标准》GB 50217-2018，计算电缆截面选择需同时满足三个条件：电压损失校验、持续允许电流校验、热稳定校验。取计算结果的最大值作为电缆截面选择依据。
计算公式
按电压损失选定截面
$$S_v = \frac{|\Delta U| \times S_e \times 100000}{2 \times k \times U \times L}$$
按持续允许电流选定截面
$$S_I = \frac{I \times 1000}{j}$$
按热稳定选定截面
$$S_t = \frac{I_{pk} \times \sqrt{t}}{k} \times 1000$$
电压损失百分比
$$\Delta U\% = \frac{\Delta U}{U} \times 100$$
公式说明
| 符号 | 名称 | 单位 | 说明 |
| $S_v$ | 按电压降选定截面 | mm² | 由允许电压损失决定的最小截面 |
| $S_I$ | 按持续允许电流选定截面 | mm² | 由导线持续允许电流决定的最小截面 |
| $S_t$ | 按热稳定选定截面 | mm² | 由短路热稳定决定的最小截面 |
| $\Delta U$ | 允许电压损失 | V | 通常为额定电压的 5% |
| $S_e$ | 功率因数相位系数 | — | $S_e = \cos\varphi + 0.5\sin\varphi$ |
| $k$ | 电压损失系数 | — | 铜芯约 0.05，铝芯约 0.03 |
| $U$ | 额定电压 | V | 系统额定电压 |
| $L$ | 线路长度 | m | 电缆敷设长度 |
| $I$ | 计算电流 | A | 线路最大持续电流 |
| $j$ | 经济电流密度 | A/mm² | 铜芯 3 A/mm²，铝芯 1.65 A/mm² |
| $I_{pk}$ | 短路电流峰值 | kA | 线路末端短路时的冲击电流 |
| $t$ | 短路持续时间 | s | 通常取 0.1~0.5 s |
计算示例
示例：某工业厂房配电线路
已知条件：
- 有功功率 $P$ = 50 kW
- 额定电压 $U$ = 380 V
- 计算电流 $I$ = 100 A
- 线路长度 $L$ = 100 m
- 允许电压损失 $\Delta U$ = 19 V（5%）
- 电压损失系数 $k$ = 0.05（铜芯）
- 经济电流密度 $j$ = 3 A/mm²（铜芯）
- 短路电流峰值 $I_{pk}$ = 10 kA
- 短路持续时间 $t$ = 0.2 s
- 功率因数相位系数 $S_e$ = 1.0
计算过程：
1. 按电压降选定截面：
$S_v = \frac{19 \times 1.0 \times 100000}{2 \times 0.05 \times 380 \times 100} = 50 \text{ mm}^2$
2. 按持续允许电流选定截面：
$S_I = \frac{100 \times 1000}{3} = 33333 \text{ mm}^2$
3. 按热稳定选定截面：
$S_t = \frac{10 \times \sqrt{0.2}}{0.05} \times 1000 = 89443 \text{ mm}^2$
4. 电压损失百分比：
$\Delta U\% = \frac{19}{380} \times 100 = 5\%$
结论： 实际工程中，应选择 $S_v = 50 \text{ mm}^2$ 的电缆截面，同时校验其持续允许电流和热稳定是否满足要求。
适用范围
适用场景
- 低压配电线路电缆截面选择
- 工业与民用建筑配电系统电缆选型
- 电缆载流量校验
不适用场景
- 中高压电缆选择（需考虑集肤效应和邻近效应）
- 长的配电线路（需校验机械强度）
- 特殊环境（高温、土壤电阻率特殊等）
符号说明
| 符号 | 名称 | 单位 | 说明 |
| $S_v$ | 电压降截面 | mm² | 按允许电压损失计算的截面 |
| $S_I$ | 持续电流截面 | mm² | 按持续允许电流计算的截面 |
| $S_t$ | 热稳定截面 | mm² | 按短路热稳定计算的截面 |
| $\Delta U$ | 电压损失 | V | 线路允许的电压降 |
| $S_e$ | 功率因数系数 | — | 与功率因数相关的系数 |
| $k$ | 电压损失系数 | — | 与电缆芯线材料有关的系数 |
| $j$ | 经济电流密度 | A/mm² | 铜芯 3，铝芯 1.65 |
参考标准
现行标准
- GB 50217-2018《电力工程电缆设计标准》— 电缆截面选择基本依据，第 3.6 节
相关标准
- GB 50054-2011《低压配电设计规范》— 导线选择与校验
- GB/T 16895.6-2014《低压电气装置》— 电缆载流量
注意事项
> 注意：电缆截面选择应取电压损失、持续允许电流、热稳定三者计算结果的最大值，并满足最小截面要求。
> 注意：经济电流密度 $j$ 取值应查阅 GB 50217-2018 附录，不同材料、不同敷设条件的取值不同。
本计算器仅用于初步估算，实际工程设计应以正式出版的规范文本和设计图纸为准。