第1章　电工现场计算

1.1　电力线路现场计算

1.1.1　线路损失的估算

（1）口诀

（2）口诀解说

380/220V低压架空线路的线路损失可根据以下公式计算。

式中　ΔU_3+N％——三相四线制380/220V线路电压损失百分数；

ΔU_1+N％——单相220V线路电压损失百分数；

I_m——测得相线的电流，A；

L——线路输距，km；

A——线路导线截面积，mm²；

C——常数（三相时，取50；单相时，取8.4）；

P——线路输送的有功功率，kW。

①对于感性负载，功率因数小于1，压损要比电阻性负载大一些，它与导线截面积大小及线间距离有关。对于10mm²及以下导线影响较小，可以不再考虑。当cosφ=0.8时，16mm²及以上导线，压损可按cosφ=1算出后，再按线号顺序，两个一组增加0.2倍。即16mm²、25mm²导线按cosφ=1算出后，再乘1.2倍；35mm²、50mm²导线按cosφ=1算出后，再乘1.4倍，依此类推。这就是“功率因数零点八，十上双双点二加”的意思。

②若低压架空线路采用TJ型铜绞线架设，其电压损失较相同条件（同截面积、同负载等）下铝绞线要小一些。对此可用以上计算铝线压损的方法计算出来，然后再乘以0.6，就是铜绞线线路的电压损失，即口诀“铜线压损较铝小，相同条件铝六折”。

比较严格的说法是：电压损失以用电设备的额定电压为准（如380/220V），允许低于额定电压的5％。但是配电变压器低压侧母线端的电压规定又比额定电压高5％（400/230V），因此从配电变压器开始至用电设备的整个线路中，理论上共可损失5％+5％=10％，但通常却只允许7％～8％。这是因为还要扣除变压器内部的电压损失以及变压器功率因数低的影响。

一般来说，低压架空线路上电压损失达7％～8％质量就不好了。7％～8％指从配电变压器低压侧开始至计算的那个用电设备为止的全部线路。

1.1.2　低压电缆的估算

（1）负荷电流的估算

①口诀：

②口诀解说　电流的大小直接与功率有关，也与电压、相别、力率（又称功率因数）等有关，一般有公式可供计算。由于工厂常用的都是380/220V三相四线系统，因此，可以根据功率的大小直接算出电流。

本口诀以380/220V三相四线系统中的三相设备的功率（kW或kV·A）为准，计算每千瓦的安数。对于某些单相或电压不同的单相设备，其每千瓦的安数，口诀另外作了说明。

a.口诀中的“电力”专指电动机。在380V三相时（功率因数0.8左右），电动机每千瓦的电流约为2A，即将“千瓦数加一倍”（乘2）就是电流（A），此电流也称电动机的额定电流。例如：

?6kW电动机按“电力加倍”算得电流为12A。

?30kW水泵电动机按“电力加倍”算得电流为60A。

b.口诀中的“电热”指用电阻加热的电阻炉等。三相380V的电热设备，每千瓦的电流为1.5A，即将“千瓦数加一半”（乘1.5）就是电流（A）。例如：

?3kW电加热器按“电热加半”算得电流为4.5A。

?15kW电阻炉按“电热加半”算得电流为22.5A。

“电热加半”不仅仅专指电热，对于照明也适用。虽然照明的灯泡是单相而不是三相，但对照明供电的三相四线干线仍属三相，只要三相大体平衡也可这样计算。此外，以千伏安为单位的电器（如变压器或整流器）和以千乏为单位的移相电容器（提高力率用）也都适用。也就是说，这句口诀虽然说的是电热，但包括所有以千伏安、千乏为单位的用电设备，以及以千瓦为单位的电热和照明设备。例如：

?12kW的三相（平衡时）照明干线按“电热加半”算得电流为18A。

?30kV·A的整流器按“电热加半”算得电流为45A（指380V三相交流侧）。

?320kV·A的配电变压器按“电热加半”算得电流为480A（指380/220V低压侧）。

?100kvar的移相电容器（380V三相）按“电热加半”算得电流为150A。

c.在380/220V三相四线系统中，单相设备的两条线，一条接相线而另一条接零线的（如照明设备）为单相220V用电设备。这种设备的功率因数大多为1，因此，口诀便直接说明“单相千瓦，四点五安”。计算时，只要“将千瓦数乘4.5”就是电流（A）。同上面一样，它适用于所有以千伏安为单位的单相220V用电设备，以及以千瓦为单位的电热及照明设备，而且也适用于220V的直流。例如：

?500V·A（0.5kV·A）的行灯变压器（220V电源侧）按“单相千瓦，四点五安”算得电流为2.3A。

?1000W投光灯按“单相千瓦，四点五安”算得电流为4.5A。

d.对于电压更低的单相，口诀中没有提到。可以取220V为标准，看电压降低多少，电流就反过来增大多少。比如36V电压，以220V为标准来说，它降低到了1/6，电流就应增大到6倍，即每千瓦的电流为6×4.5=27A。例如36V、40W的行灯每个电流为0.04×27=1.08A。

e.在380/220V三相四线系统中，单相设备的两条线都是接到相线上的，习惯上称为单相380V用电设备（实际是接在两相上）。这种设备当以千瓦为单位时，功率因数大多为1，口诀也直接说明：“单相380，电流两安半”。它也包括以千伏安为单位的380V单相设备。计算时，只要“将千瓦或千伏安数乘2.5”就是电流（A）。例如：

?32kW钼丝电阻炉接单相380V，按“电流两安半”算得电流为80A。

?2kV·A的行灯变压器，初级接单相380V，按“电流两安半”算得电流为5A。

?21kV·A的交流电焊变压器，初级接单相380V，按“电流两安半”算得电流为53A。

（2）根据电流来选导线截面积

我们通常是根据电流大小来选电缆截面积的。导线的安全载流量是根据所允许的线芯最高温度、冷却条件、敷设条件来确定的。一般铜导线的安全载流量为5～8A/mm²，铝导线的安全载流量为3～5A/mm²。

各种导线的载流量通常可以从手册中查找。也可以利用下面介绍的口诀直接算出，不必查表。

①口诀：

②口诀解说　本口诀以铝芯绝缘线、明敷在环境温度25℃的条件为准。若条件不同，口诀另有说明。绝缘线包括各种型号的橡胶绝缘线或塑料绝缘线。

口诀对各种截面积的载流量（电流，A）不是直接指出，而是用“截面积乘上一定倍数”来表示。为此，应当先熟悉导线截面积（mm²）的排列方式：

1、1.5、2.5、4、6、10、16、25、35、50、70、95、120、150、185、……

生产厂制造铝芯绝缘线的截面积通常从2.5mm²开始，铜芯绝缘线则从1mm²开始；裸铝线从16mm²开始，裸铜线则从10mm²开始。

a.“10下五，100上二；25、35，四三界；70、95，两倍半”这句口诀指出：铝芯绝缘线载流量（A），可以按“截面积的多少倍”来计算。口诀中阿拉伯数字表示导线截面积（mm²），汉字数字表示倍数。

“10下五”指面积从10mm²以下，载流量都是载面积的五倍。“100上二”指截面积100mm²以上，载流量都是截面积的二倍。截面积25与35是四倍和三倍的分界处，这就是口诀“25、35，四三界”，即16mm²和25mm²，载流量是截面积的4倍；35mm²和50mm²是截面积的3倍。截面积70mm²、95mm²则为截面积的2.5倍。

从上面导线截面积的排列可以看出：除10mm²以下及100mm²以上之处，中间的导线截面积是每每两种规格属同一种倍数。常用铝芯绝缘导线载流量与截面积的倍数关系见表1-1。

下面以明敷铝芯绝缘线，环境温度为25℃举例说明：

?6mm²的绝缘铝芯线，按“10下五”算得载流量为30A。

?150mm²的绝缘铝芯线，按“100上二”算得载流量为300A。

?70mm²的绝缘铝芯线，按“70、95两倍半”算得载流量为175A。

从上面的排列还可以看出：倍数随截面积的增大而减小。在倍数转变的交界处，误差稍大些。比如截面积25与35是四倍与三倍的分界处，25属四倍的范围，但靠近向三倍变化的一侧，它按口诀是四倍，即100A，但实际不到四倍（按手册为97A），而35则相反，按口诀是三倍，即105A，实际则是117A，不过这对使用的影响并不大。当然，若能“胸中有数”，在选择导线截面积时，25的不让它满到100A，35的则可以略为超过105A便更准确了。同样，2.5mm²的导线位置在五倍的最始（左）端，实际便不止五倍（最大可达20A以上），不过为了减少导线内的电能损耗，通常都不用到这么大，手册中一般也只标12A。

b.“穿管温度八九折”，从这以下，口诀便是对条件改变的处理。若是穿管敷设（包括槽板等敷设，即导线加有保护套层，不明露的），按口诀“10下五，100上二；25、35，四三界；70、95，两倍半”计算后，再打八折（乘0.8）。若环境温度超过25℃，计算后再打九折（乘0.9）。

关于环境温度，按规定指夏天最热月的平均最高温度。实际上，温度是变动的，一般情况下，它对导体载流量的影响并不很大。因此，只对某些高温车间或较热地区超过25℃较多时，才考虑打折扣。

还有一种情况是两种条件都改变（穿管又温度较高），则按明敷设计算后打八折，再打九折。或者简单地一次打七折计算（即0.8×0.9=0.72，约为0.7）。例如：

?10mm²的绝缘铝芯线，穿管（八折），40A（10×5×0.8=40）；高温（九折），45A（10×5×0.9=45）；穿管又高温（七折），35A（10×5×0.7=35）。

?95mm²的绝缘铝芯线，穿管（八折），190A（95×2.5×0.8=190）；高温（九折），214A（95×2.5×0.9=213.8）；穿管又高温（七折），166A（95×2.5×0.7=166.3）。

c.对于裸铝线的截流量，口诀指出“裸线加一半”，即按口诀“10下五，100上二；25、35，四三界；70、95，两倍半”计算后再一半（乘1.5）。这是指同样截面积的铝芯绝缘芯与裸铝线比较，载流量可加一半。例如：

?16mm²裸铝线，96A（16×4×1.5=96），高温时86A（16×4×1.5×0.9=86.4）。

?35mm²裸铝线，158A（35×3×1.5=157.5）。

?120mm²裸铝线，360A（120×2×1.5=360）。

d.对于铜导线的载流量，口诀指出“铜线升级算”，即将铜导线的截面积按截面积排列顺序提升一级，再按相应的铝线条件计算。例如：

?35mm²裸铜线25℃，升级为50mm²，再按50mm²裸铝线，25℃计算为225A（50×3×1.5=225）。

?16mm²铜芯线25℃，按25mm²铝绝缘线的相同条件，计算为100A（25×4=100）。

?95mm²铜芯线25℃穿管，按120mm²铝绝缘线的相同条件，计算为192A（120×2×0.8=192）。

【提示】

用电流估算截面积的适用于近电源（负荷离电源不远）。

对于电缆，口诀中没有介绍。一般直接埋地的高压电缆，大体上可采用口诀“10下五，100上二；25、35，四三界；70、95，两倍半”中的有关倍数直接计算。例如：

?35mm²高压铠装铝芯电缆埋地敷设的载流量约为105A（35×3=105）。

?95mm²的高压铠装铝芯电缆埋地敷设约为238A（95×2.5=237.5）。

下面这个估算口诀和上面的有异曲同工之处：

该口诀对各种绝缘线（橡胶和塑料绝缘线）的载流量（安全电流）不是直接指出，而是用“截面积乘上一定的倍数”来表示，通过计算而得。倍数随截面积的增大而减小。

“二点五下乘以九，往上减一顺号走”说的是2.5mm²及以下各种截面积的铝芯绝缘线，其载流量约为截面积的9倍。如2.5mm²导线，载流量为2.5×9=22.5A。4mm²及以上导线的载流量和截面积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。

“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积的3.5倍，即35×3.5=122.5A。50mm²及以上的导线，其载流量与截面积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50mm²、70mm²导线的载流量为截面数的3倍；95mm²、120mm²导线的载流量是其截面积的2.5倍，依次类推。

“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℃的条件下而定的。若铝芯绝缘线明敷在环境温度长期高于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。

（3）根据荷矩选择导线截面积

①口诀：

三相荷矩三十八，单相六个负荷矩。

架空铝线选粗细，先求送电负荷矩，

三相荷矩乘个四，单相改乘二十四。

注：三相荷矩指的是三相送电负荷矩。所谓负荷矩就是负荷（kW）乘上线路长度［线路长度指导线敷设长度（m），即导线走过的路径，不论线路的导线根数］，单位是“kW·m千瓦·米”。

②口诀解说　低压架空线路采用裸铝绞线供电时，为保证电压降不低于5％，三相送电负荷矩（M）38kW·km；单相负荷矩（M）为6kW·km。

导线截面积的选择，一般按允许电压损耗确定，同时满足发热条件和机械强度的要求。还应根据负荷情况留有发展的裕度。

架空线路导线截面积S（单位为mm²）计算选择，三相截面积S=4M；单相截面积S=6M。

例如，新建一条380V三相架空线，长850m，输送功率10kW，允许损失电压5％。则导线截面积

S=4M=4×10×0.85=34（按导线规格选35mm²）

又例如，某村需架一条220V的单相线路，照明负荷为5kW，线路长290m，允许电压损失5％。则导线截面积

S=24M=24×5×0.29=34.8（选导线规格为35mm²）

按照有关规定，为了确保线路运行质量和安全，要求10kV线路及0.4kV主干线路截面积不小于35mm²，三相四线的零线截面积不宜小于相线截面积的50％，其余0.4kV分支线、接户线均按实际用电设备容量具体确定。

（4）零线截面积的估算

①口诀：

②口诀解说　在三相四线制低压配电线路中，由于单相负载占一定的比例，且加上用电时间的差异，各相负载经常处于不平衡状态，所以中性线（零线）上常有电流通过。如果零线的截面积过小，就很容易发生烧断事故。因此，一般情况下，零线截面积应不小于相线截面积的50％。有条件的话，最好使零线的截面积与相线截面积相同，这样可保证回路畅通，有利于安全使用。

在三相四线制线路中，负载平衡时，零线电流的矢量和等于零。当使用三相晶闸管调压器后，在不同的相位触发导通时（全导通除外），零线的电流矢量和不为零。如果在某一相中使用单相晶闸管调压器而其余两相未使用时，由于其中一相在不同相位触发，产生的电流波形是断续截波而非连续的正弦波，所以零线的电流矢量和也不可能是零。在某些相位触发条件下，有时零线的电流还会大于相线电流。

口诀中将规定三相四线制的零线截面积不宜小于相线截面积的50％具体化，即确定零线截面积时，既要看相线粗和细，还要看导线的材质。以相线截面积为铝绞线（含钢芯铝绞线）70mm²和铜绞线35mm²为界线，在界线以下时，零线和相线的型号规格相同；在界线以上时，零线截面积可取相线截面积数值的1/2及以上的同材质导线。例如，某条架空线路选LJ-70型铝绞线架设，其零线可选定为LJ-35型铝绞线。某条低压架空线路选TJ-35型铜绞线架设，其零线可选定用TJ-25型铜绞线。由此可见，用本口诀速算零线截面积，其数值完全能满足架空导线最小截面积的规定（裸铝绞线为16mm²，裸铜绞线为6mm²）。

选择零线截面积时，如果是三相设备，正常工作时零线上的电流比较小，从节约有色金属和投资方面考虑，零线截面积可减半；若是单相设备，因流过火线和零线的电流相等，火线和零线就必须等截面积。

1.1.3　架空线路的计算

（1）架空导线载流量的估算

①口诀：

②口诀解说　有经验的电工只要站在架空线路的下边，一般都能说出导线的粗细，即可说出裸绞线的标称截面积，能很快地回答出导线的安全载流量。

架空铝导线规格级别，是按导线的截面积（mm²）而定的。导线安全载流量计算是以25mm²、100A为基准，每增加一个规格级别加50A，反之减50A。

例如，16mm²为50A，35mm²导线为150A，50mm²为200A，70mm²为250A……

在实际应用时，对于高压线最关心的是机械强度；对于低压线则注重的是载流量。

架空线路一般最大铝线为150mm²时，其载流为400A。因为再大截面积的导线架设比较困难，通常只有在高压线路中采用。由此可见，低压线路（380/220V）送电的容量和距离都比较小。

低压架空线路的铝绞线，最小截面积规定为16mm²。口诀中没有提到它，这是因为导线截面积为25mm²以上，电流才刚好从100A开始按50A递增；16mm²铝绞线一般可载负荷电流96A，若距离按100m计算，仍可载负荷80A左右。这比50A大，若对它取得安全些，也可参加到“逐级增加五十算”的行列，也就是说16mm²铝绞线可按载流量50A考虑。

架空线路采用的是铜绞线，其安全载流量可按铝线升一级（即大一个线号）计算。如16mm²的铜绞线，可视为25mm²的铝绞线，即安全载流量为100A。

上述导线安全载流量，均是在环境温度25℃的情况下计算的。若架空线路的环境温度长期高于25℃，计算出结果后再乘以0.9，就是导线的安全载流量。

（2）水泥电杆埋设深度的计算

①口诀：

②口诀解说　环形钢筋混凝土电杆俗称水泥电杆，在城镇、工矿、农村遍地皆是，其杆长分为8～18m多个等级。关于电杆的埋深数据，不同的土壤、地势、气候、接线方式等均会使埋深有一些不同。

电杆埋设深度应根据电杆的长度、承受力的大小和土质情况来确定，一般为杆长的1/6，即口诀“杆的长度除以六”，但最浅不得小于1.5m；变台杆不应小于2m。具体电力施工的深度还得看下现场的需求而定。一般有经验的电工都会以六分之一的杆长为基准来确定埋设深度。

挖好的杆坑，其深度不可避免地会存在一定的偏差，但该偏差值要符合下列要求：单杆坑深的允许偏差为+10mm。

（3）拉线设定的估算

①口诀：

②口诀解说　平衡张力杆装设的拉线一般角度选45°，这种垂直等边拉线稳定性好，又省材料，这是最佳拉线角度。

当地形受限时，可打撑杆、自身拉或高桩跨越拉，若能打30°拉线，这也是允许的。30°拉线放定，计算公式为：∠30°拉线（b为接线包箍至地面距离，由实测可得），拉线长度C=2a（a为杆根至接线坑的距离）。

∠45°拉线a=b，拉线长度C=1.414a或b（1.414近似1.5倍）。

拉线采用钢绞线时，固定可采用直径为3.2mm的铁线缠绕。缠绕应整齐、紧密，其长度不小于表1-2的数值。

（4）抱箍直径与重心的估算

①口诀：

②口诀解说

a.锥形电杆直径的计算方法为

例如：一电杆长（L）12m，杆梢径（d₁）为190mm，求距杆梢0.8m处的直径。

根据公式得：。

即距杆梢顶0.8m处，直径为200mm。据此，可确定抱箍直径。

b.锥形（又称拔杆）电杆在起吊搬运过程中要掌握起吊点（一般选用锥形电杆重心），锥形电杆重心计算方法为

L₂=0.40L₁+0.3

例如：8m锥形电杆，求其重心距离杆底（根）的长度L₂。

根据公式得：L₂=0.40L₁+0.3=0.40×8+0.3=3.5m。

即该锥形电杆重心距离杆底的长度为3.5m。

（5）架空线路每千米导线的质量估算

①口诀：

②口诀解说　在进行架空线路导线质量m（kg）的估算时，主要应考虑的是导线的截面积、长度，并结合导线的材质的密度，其计算结果可以作为设计用量也可以作为施工用量的参考，即

m=SLρ

式中　m——导线的质量，kg；

S——导线的截面积，mm²；

L——导线的长度，km；

ρ——导线所用材料的密度，kg/m³。

实际上，查阅不同导线的密度比较麻烦，口诀中的系数（该系数与导线的品种有关，具体系数在口诀中已经给出）相当于导线所用材料的密度，这样计算就方便了。例如“硬铝最轻二点八”，这里的“2.8”就是估算时要应用到的系数。

“考虑弧垂和绑扎，再把一点零三乘”。在实际施工计算时，由于要考虑架空线路的弧垂、绑扎等需要增加导线的长度，因此总长度乘以1.03，即增加3％。

例如：假设一条2km长的三相三线高压线路，计划采用50mm²的钢芯铝绞线（型号LGJ-50）。请问需要购买多少千克的导线？

由于是三相三线高压线路，则导线的总长度为

3×2km=6km

根据口诀“考虑弧垂和绑扎，再把一点零三乘”得实际总长度为

1.03×6km=6.18km

根据口诀“钢芯铝绞乘以四”，则每千米导线的质量为

50×4=200kg

6.18km导线的总质量为

6.18×200=1236kg