交聯(lián)電纜載流量短路負荷曲線熱穩(wěn)定計算及相關(guān)技術(shù)參數(shù)

1、交聯(lián)電纜長期載流量、短路過負荷曲線、熱穩(wěn)定計算及相關(guān)技術(shù)參數(shù)1、電纜的長期載流量計算書1.1、電纜的載流量電纜導(dǎo)體上所通過的電流叫做電纜的載流量，有時也叫做電纜的“負載”或“負荷”。電纜允許連續(xù)載流量是指電纜的負載為連續(xù)恒定電流（100%負載率）時的最大允許量。電纜的載流量問題通常遇到的有兩類：一類是已知電纜的結(jié)構(gòu)及敷設(shè)情況，求允許的載流量；另一類是已知需要傳輸?shù)呢撦d，求電纜的導(dǎo)體面積。本節(jié)介紹載流量的一般計算方法。為了供使用方便，電纜的生產(chǎn)或使用部門常就一定的條件（如環(huán)境溫度，電纜最大溫度，敷設(shè)條件等），對各種規(guī)格的電纜計算出載流量，并列成“載流量表”，為了擴大其應(yīng)用范圍，這種表還給出了當(dāng)環(huán)

2、境溫度、導(dǎo)體溫度、敷設(shè)條件變化時的校正系數(shù)。有關(guān)載流量表列于各類產(chǎn)品的技術(shù)指標欄中。當(dāng)已知需要傳輸?shù)呢撦d設(shè)計所需的電纜時，往往給出的是負載的“功率”（或“容量”）。輸電線路的功率又分視在功率、有功功率、無功功率三種量，如果線路的電流為I（安），線路電壓為Ul（千伏），負載功率因數(shù)為coc，則有如下關(guān)系：1.2、電纜長期載流量計算方法電纜允許連續(xù)載流量，可用導(dǎo)體高于環(huán)境溫度的穩(wěn)態(tài)溫升推導(dǎo)出來，從電纜的等效熱路按熱路歐姆定律。式中：=a高于環(huán)境溫度的導(dǎo)體溫升（）；電纜（導(dǎo)體）的最高允許長期工作溫度（）；a環(huán)境溫度（）；WC=I2R每厘米電纜的每相導(dǎo)體損耗（瓦/厘米）；Wd每厘米電纜每相的介質(zhì)損耗（

3、瓦/厘米）；I電纜的允許連續(xù)工作電流（連續(xù)載流量）（安）；R在允許長期工作溫度下每厘米電纜每相的導(dǎo)體交流有效電阻（歐/厘米）；T1、T2、T3、T4每厘米電纜的絕緣熱阻、襯墊熱阻、護層熱阻及外部熱阻（.厘米/瓦）;n電纜的芯數(shù);1、2電纜的護套及鎧裝損耗系數(shù)； 從公式可以看出，決定電纜載流量的因素有四：電纜和各種損耗；電纜各部分的熱阻；電纜的最高允許長期工作溫度以及環(huán)境溫度。2、電纜短時過負荷曲線電纜在運行中如果經(jīng)常滿載，而且導(dǎo)體溫度已經(jīng)達到最高允許溫度，那么過載就會造成過熱，從電纜于任何時間的溫度不得超過最高允許溫度這一觀點來看，造成過熱的過載是不允許的。但是按照一般輸配電情況，電纜在一晝夜

4、中，往往只有幾個小時是滿負載運行，其余時間則低于最大允許載流量，并且導(dǎo)體的溫度升高并不是瞬時的，它必須經(jīng)過逐漸的熱平衡過程而達穩(wěn)定。因此可以利用導(dǎo)體尚未達到允許溫度之前的一段時間，對電纜加以短期過載。2.1、電纜敷設(shè)于空氣中允許短時過載電流與過載時間的關(guān)系式為：I=I （1）式中：I 允許過載電流（安）；I允許額定載流量（安）；I0過載前電纜的電流，（安）；t過載時間，（秒）；電纜的發(fā)熱時間常數(shù)，（秒）；=CTC單位長度電纜的等值熱容，（焦/.厘米）;T單位長度電纜的熱阻及媒質(zhì)熱阻的總和, （.厘米/瓦）;稱為予加負載系數(shù)或過載前負載系數(shù);稱為過載電流系數(shù).這一公式是假定電纜線芯電阻R是一常數(shù)

5、,并在忽略介質(zhì)損耗的條件下導(dǎo)出的，如果過載前電纜沒有溫升,即0=,亦在I0-0,允許過載電流為:I=I如果過載前電纜的電流情況不詳,但知道導(dǎo)體的溫升為 0 ,允許過載電流 I 和允許過載時間t的關(guān)系可用下述方法確定:a.認為0 是由于允許過載電流I ,作用時間t1 引起的溫升,于是可以求出t1:b.允許過載電流I 繼續(xù)到t2達到允許溫升m，從而可以求出t2： c.容許過載時間t=t2-t12.2、地下埋設(shè)電纜采用分區(qū)法，按上面的式1公式計算。2.3、電纜的允許短時過載溫度實踐證明，在短時過載時間內(nèi)的電纜允許溫度可以較允許長期溫度高一些而對電纜壽命及性能沒有明顯影響。因而提出了“允許短時過載溫度

6、”這一概念。一般認為，在短時過載時間為數(shù)小時的范圍內(nèi)，可較長期允許溫度高1015左右。對于短時過載時間更短的情況，根據(jù)實驗情況推薦的允許短時過載溫度要更高些，如下表所示：允許短時過載溫度2的推薦值電纜類型容許短時過載溫度過載時間交聯(lián)聚乙烯電纜2501分鐘以下如果過載前電纜已在長期允許負載下工作，達到了長期允許溫度1，電纜敷設(shè)于空氣中，則短時過載電流允許倍數(shù)可按下式計算：式中：I允許連續(xù)載流量（安）； I 允許短時過載電流（安）； R允許長期負載溫度時的導(dǎo)體電阻（歐/厘米）； R允許短時過載溫度時的導(dǎo)體電阻（歐/厘米）；a環(huán)境溫度（）；1允許長期工作溫度（）；2允許短時過載工作溫度（）；電纜升溫

7、時間常數(shù)（秒）； t過載電流時間（秒）。 如果過載前的電流及溫度尚未達到長期允許值，公式仍可應(yīng)用，但I、R、1的意義變化為過載前的電流、溫度及電阻值（指交流電阻）。如果是地下電纜，應(yīng)采用分區(qū)法計算。 3、導(dǎo)體的熱穩(wěn)定計算和銅帶繞包屏蔽穩(wěn)定計算3.1、導(dǎo)體的熱穩(wěn)定計算導(dǎo)體熱穩(wěn)定計算,主要依據(jù)是電纜導(dǎo)體允許的最大短路電流值的計算.短路電流的計算公式(IEC9219-88)I2t=K2S2lnQA +Q+K=（Qe（+20）×10-12）y2P20S-導(dǎo)體標稱截面mm2I-導(dǎo)體短路電流t-短路時間-溫度系數(shù)的倒數(shù)QA-最終短路溫度 QA =2500CQ-起始短路溫度c-200C時導(dǎo)體比熱容

8、（J/m3Ko）根據(jù)上述公式，導(dǎo)體的熱穩(wěn)定即允許最大短路電流值見下表，該短路電流的短路時間為1s,如時間為t秒,則t秒時短路電流為:It= 銅鋁導(dǎo)體短路電流(kA) (短路時時間1秒)導(dǎo)體截面mm2銅短路時起始溫度3550658090356.205.915.625.375.15508.818.407.987.627.317012.3011.711.110.610.29516.6015.815.014.413.812020.9019.919.018.117.415026.1024.923.722.621.718532.1030.629.127.826.724041.6039.737.736.03

9、4.630051.9049.547.144.943.140069.1065.962.659.857.450086.4082.378.374.771.7It=I1/tk It:tk秒鐘短路電流I1:1 秒鐘短路電流(見上表)tk:tk秒鐘3.2、銅帶繞包屏蔽熱穩(wěn)定計算銅帶的厚度：三芯電纜用不小于0.10mm，繞包搭蓋率不小于15%。關(guān)于最高溫度：國外選擇3500C，而我們電力系統(tǒng)為了安全起見選擇3000C，屏蔽層的起始溫度，按常規(guī)均確定為900C。經(jīng)采用電-熱場方程的推導(dǎo)，得出下列溫度分布方程式。Tm-To=Tm-TrP1lnDr+P2lnD+P0lnDx+P2lnDP1lnDrDoDrDDxDo式中：Tm-導(dǎo)體最高溫度 Tm=900C