長(zhǎng)期載流量計(jì)算書

1、 長(zhǎng)期載流量計(jì)算書：或“負(fù)載”電纜導(dǎo)體上所通過的電流叫做電纜的載流量，有時(shí)也叫做電纜的100連續(xù)載流量是指電纜的負(fù)載為連續(xù)恒定電流（“負(fù)荷”。電纜允許（長(zhǎng)期）可用導(dǎo)體高于環(huán)境溫度的,負(fù)載率）時(shí)的最大允許量。電纜所允許的連續(xù)載流量 穩(wěn)態(tài)溫升推導(dǎo)出來。 d321 1 W Wd c = a 從電纜的等效熱路圖（圖1）按熱路歐姆定律，得： 1?n+)+ W= WW+W(1+TT dc1cd12 2? n (T)+ W+ T+) W(1+41dc32進(jìn)一步整理公式，可求得電纜長(zhǎng)期載流量I： ?1?)Tn(T?W?T?421d3?2?I (A) ?)TnR(1?)(T?RTnR(1?)T?4321112式

2、中：高于環(huán)境溫度的導(dǎo)體溫升 ()； a 電纜(導(dǎo)體)的最高允許長(zhǎng)期工作溫度 ()； 環(huán)境溫度 ()； a2R單位長(zhǎng)度電纜的每相導(dǎo)體損耗 (W/m)WI； c W單位長(zhǎng)度電纜的每相介質(zhì)損耗 (W/m)； d I電纜的允許連續(xù)工作電流（連續(xù)載流量） （A）； R在長(zhǎng)期工作溫度下每米電纜每相的導(dǎo)體交流有效電阻（/m）； T、T、T、內(nèi)襯層、外被層、T單位長(zhǎng)度電纜的絕緣熱阻、4 3 1 2 周圍媒質(zhì)熱阻 （Km/W）； n電纜的芯數(shù)； 、電纜的護(hù)套及鎧裝損耗系數(shù)。 21 從公式可以看出決定電纜載流量的因素有： 導(dǎo)電線芯損耗的影響1.導(dǎo)體交流電阻的大小取決于導(dǎo)體的交流電阻的大小與其載流量有密切關(guān)系，提必

3、須減少導(dǎo)體的雜質(zhì)，導(dǎo)體半徑和導(dǎo)體的電導(dǎo)率，為了提高導(dǎo)體的傳輸容量，一般電纜應(yīng)在當(dāng)然增大導(dǎo)體的截面對(duì)提高電纜的載流量有直接的影響。高純度。2 2.5A/mm的經(jīng)濟(jì)電流密度范圍為宜。 介質(zhì)損耗的影響2.及以下的低壓系統(tǒng)，介質(zhì)損耗占的比重較小，可忽略不計(jì)。但隨對(duì)于10kV2因有電壓平方的關(guān)系，故其影響會(huì)WUCtg電壓等級(jí)的提高，介質(zhì)損耗0i tg較小的變化也引起介質(zhì)損耗較大的變化。隨電壓的增加而增大，即便 3.熱阻的影響當(dāng)電纜的結(jié)構(gòu)和材料一定會(huì)導(dǎo)致散熱困難，必然會(huì)影響傳輸功率，熱阻大，其主要途徑是強(qiáng)減少本體的熱阻較難，有效的方法是降低周圍媒質(zhì)的熱阻，時(shí)， 迫冷卻。 短時(shí)過負(fù)荷曲線。實(shí)際上導(dǎo)體的溫度升

4、高其電纜本身會(huì)產(chǎn)生大量的熱。對(duì)于電纜過載運(yùn)行的狀況，可以利用導(dǎo)體尚未因此，并不是瞬時(shí)的，它必須經(jīng)過逐漸的熱平衡過程而穩(wěn)定， 達(dá)到允許溫度之前的一段時(shí)間，對(duì)電纜加以短期過載。 允許短時(shí)過載電流與過載時(shí)間的關(guān)系式為： I0?/?t2e()1?I / = I I?t/e1/允許過載電流 （A）； 式中：I I允許額定載流量 （A）； I過載之前電纜的電流 （A）； 0t過載時(shí)間 （s）； CT電纜的發(fā)熱時(shí)間常數(shù) （s）； ）mJ/（ 單位長(zhǎng)度電纜的等值熱容C ）；m/WT單位長(zhǎng)度電纜的熱阻及媒質(zhì)熱阻的總和 （KI0 預(yù)加負(fù)載系數(shù)或過載前負(fù)載系數(shù)；II/過載電流系數(shù)。 I這一公式是假定電纜線芯電阻R是

5、一常數(shù)，并在忽略介質(zhì)損耗的條件下導(dǎo)出。 如果過載前電纜沒有溫升，即0，亦即I=0，（見圖2，過載曲線）， 0允許過載電流為 1 / I= I ?t/1e如果過載前電纜的電流情況不詳，但知道導(dǎo)體的溫升為，（見圖3，過s/和允許過載時(shí)間tI的關(guān)系可用以下方法確定： 載曲線），允許過載電流/，作用時(shí)間t引起的溫升，由此可求出t： 認(rèn)為是由于允許過載電流I 101?/t?2/1 ）（IRTe1?0/繼續(xù)到t達(dá)到允許溫度，從而可求出It： 允許過載電流22m?/?t?2/2RTI） （ e?10由此可知允許過載時(shí)間 t= tt（s）。 12 圖1 過載前溫升0決定允許 圖2 過載前電纜溫升為0時(shí)決定 0

6、0過載電流的圖 允許過載電流的曲線 1額定容許電流時(shí)的升溫曲線； 2過載電流時(shí)的升溫曲線 導(dǎo)體和金屬屏蔽熱穩(wěn)定計(jì)算書 導(dǎo)體熱穩(wěn)定計(jì)算書 假定只考慮導(dǎo)電線芯損耗，設(shè)到電線芯半徑為r，絕緣半徑為R。則穩(wěn)態(tài)時(shí)的絕c緣層中的溫度分布公式，即拉普拉斯方程形式： 0 2?dd1?r可改寫為0 ? ?drrdr?則兩次積分得Clnr+C (C、C為積分常數(shù))，可據(jù)初始條件求取。 2211當(dāng)r=r時(shí)，(線芯溫度)，故有 cc Clnr+C 21c又因在穩(wěn)態(tài)情況下，線芯產(chǎn)生的熱流可認(rèn)為全部進(jìn)入絕緣層，則據(jù)富式定律 ?d?2W=Wrr?r cc cdr 對(duì)其求導(dǎo)，進(jìn)一步整理得：WRcln c ?R2c上式即為穩(wěn)態(tài)

7、時(shí)絕緣層中任一點(diǎn)的溫度分布公式。那么這一溫度為導(dǎo)體的熱能損耗所產(chǎn)生。 而單位長(zhǎng)度電纜在其允許工作溫度時(shí)每項(xiàng)導(dǎo)體損耗 2R（W/m） WI cI導(dǎo)體電流（A）； R單位長(zhǎng)度電纜在其允許工作溫度時(shí)每項(xiàng)導(dǎo)體的交流電阻（/m）。 /，散入介質(zhì)W當(dāng)導(dǎo)體溫度升高時(shí)，所產(chǎn)生的熱流可分為兩部分，一部分為/作為導(dǎo)體自身溫度升高所當(dāng)中，影響了絕緣及護(hù)層的機(jī)械性能；另一部分為W吸收的熱量，其交流電阻會(huì)增大，從而導(dǎo)致?lián)p耗會(huì)加大，另外也很大程度上限制了其載流量。 從以上說明中可知，電纜的運(yùn)行應(yīng)按以上理論公式使其控制所承受的溫度范圍內(nèi)，否則長(zhǎng)期滿載或過載運(yùn)行將會(huì)很大程度上影響電纜的電氣性能和機(jī)械性能。 金屬屏蔽熱穩(wěn)定計(jì)算

8、書 金屬屏蔽的起始溫度對(duì)三芯電纜均采用電纜導(dǎo)體的最高溫度，有一部分金屬屏蔽層包圍在導(dǎo)體內(nèi)，應(yīng)選用導(dǎo)體的最高溫度，對(duì)單芯電纜，金屬屏蔽層全部在導(dǎo)體外面，溫度較導(dǎo)體低得多，且每種單芯電纜的型號(hào)規(guī)格均不一致，絕緣和護(hù)層熱阻大小比例各不相同，金屬屏蔽層的起始溫度也不一樣，經(jīng)電、熱方程推導(dǎo)，可求得下列溫度分布方程式： T?TT?Tr0mm DDDDDrx?Tr?lnln?ln?lnln 12012DDDDD0xr?0式中：T導(dǎo)體最高溫度 m T環(huán)境最高溫度 0 T金屬屏蔽層起始溫度 r 鋼才熱阻系數(shù) 0 00絕緣熱阻系數(shù) （Km/W） 1護(hù)套熱阻系數(shù) （Km/W） 2D導(dǎo)體外徑 （mm） 0D金屬屏蔽外

9、徑 （mm） rD隔離套外徑，對(duì)非狀鎧電纜 D0 （mm） D鎧裝層外徑 （mm） x上述公式中，直埋電纜的環(huán)境溫度較低，但直埋電纜和外終端連接處環(huán)境溫度仍很高，利用上述方程即可求出電纜金屬屏蔽層的起始溫度T，即T。 rr允許彎曲半徑 運(yùn)行 覆設(shè) 25 r 40r 裝鎧 單芯20r 非裝鎧35r 20 r 30r 裝鎧 多芯15r 30r 12 非裝鎧 。mm為電纜的半徑備注：r 20時(shí)到電線芯直流電阻見表1。 表1 單芯和多芯電纜用第1種實(shí)心導(dǎo)體 2時(shí)的導(dǎo)體最大電阻/km標(biāo)稱圓銅導(dǎo)圓或成型m導(dǎo)不鍍金鍍金0.536.036.7-0.7524.524.8-118.118.2-2)18.12.21

10、.512.12)12.7.562.57.412)7.44.614.7042)4.63.083.1162)3.01.831.84102)1.91.151.1616 表2 單芯和多芯電纜用第2種絞合導(dǎo)體 2時(shí)的導(dǎo)體最大電阻/km標(biāo)稱截銅導(dǎo)m鋁導(dǎo)不鍍金鍍金0.536.036.7-24.824.50.75-18.2118.1-12.11.512.2-7.567.412.57.414.7044.614.613.1163.08 3.08 1.84 1.83 10 1.91 16 1.15 1.16 1.20 25 0.727 0.734 0.868 0.529 35 0.524 0.641 50 0.39

11、1 0.387 0.443 0.270 70 0.268 0.320 95 0.195 0.193 0.253 120 0.153 0.054 0.206 0.124 150 0.126 0.164 0.100 0.0991 185 0.125 0.0762 0.0754 240 0.100 0.0607 0.0601 300 0.0778 0.0475 400 0.0470 2.外護(hù)套體積電阻率 按下公式計(jì)算: ?LR2? m ? ln(D/d)式中：R絕緣電阻測(cè)量值, ； L試樣長(zhǎng)度，m； d絕緣內(nèi)徑，mm D絕緣外徑，mm。 3. 絕緣的tg電容值 絕緣材料相對(duì)介電常數(shù)及tg 材料名稱

12、tg 聚氯乙烯絕緣8.0 0.1 聚乙烯絕緣 2.3 0.001 交聯(lián)聚乙烯絕緣 2.5 0.008 單芯圓形單位長(zhǎng)度的電容計(jì)算公式為： ?7.55-12F/m C10 Diln Dc式中：絕緣材料的相對(duì)介電常數(shù)； D絕緣外徑（不包括絕緣半導(dǎo)電層），mm； iD導(dǎo)體外徑（包括導(dǎo)體半導(dǎo)電層），mm； c對(duì)于多芯圓形電纜，三芯聯(lián)在一起對(duì)金屬屏蔽層（或金屬護(hù)套）的電容： ?7n55.-12F/m 10 C Diln Dc對(duì)于扇形電纜，三芯聯(lián)在一起對(duì)金屬屏蔽層（或金屬護(hù)套）的電容： ?n755.-12F/m 10C Di?lnF Dc ）。1.00.6為扇形較正因數(shù)，一般?。‵為芯數(shù)，n這里4. 正負(fù)

13、序阻抗 系統(tǒng)在對(duì)稱狀態(tài)下短路時(shí)，短路阻抗ZZZ，其中Z及Z即為正序和2121負(fù)序阻抗，其計(jì)算公式為： ZR+jX ZZZ 21X=L2fL（f為頻率，L為電纜的電感） 2s-7-7H/m H/m+(2ln10L+L=0.510)Lei Dc式中：R導(dǎo)體的交流電阻值（在工作溫度下），/m； X正、負(fù)序電抗值； D導(dǎo)體外徑，mm； c s導(dǎo)體軸間距離，mm。 同理，電纜的零序阻抗Z，即在不對(duì)稱短路時(shí)，通過接地屏蔽的短路電流時(shí)阻0抗，同樣： ZR+R+ jX 00式中：R金屬屏蔽的交流電阻值，/m； 0 R導(dǎo)體的交流電阻值（在工作溫度下），/m； X零序電抗值；X=L0 00L零序電抗，即導(dǎo)體和金屬屏蔽間產(chǎn)生的電感。 0GMDS-7 H/m 10ln2L? 0GMR如考慮銅帶的厚度,電纜的幾何均據(jù)GMDS計(jì)算公式為： 422r?rr3r1212?ln lnGMDS=lnr2 2222r2)?r4(r?r)(r11212為金屬屏蔽rrr，為銅帶厚度，由于銅帶很薄，可考慮其中(rr)r1122 內(nèi)半徑。r 則：GMDS 則0.7788