GB∕ T 42397-2023 考慮非絕熱效應(yīng)時允許短路電流的計算

考慮非絕熱效應(yīng)時允許短路電流的計算Calculationofthermallypermissib國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會 I 2 2 38導(dǎo)體和金屬絲屏蔽(有間隙)非絕熱修正因數(shù)的計算 3 6附錄A(資料性)考慮非絕熱效應(yīng)時允許短路電流計算方法的說明 9 表1有關(guān)數(shù)值 3表2材料熱性常數(shù) 4表3導(dǎo)體和金屬絲屏蔽簡化公式計算用常數(shù) 5I1thecurrentrating—Part2-1:Thermalresistance—Calculationofther2GB/T42397—2023/IEC609n——包帶層數(shù)。β——在0℃時載流體電阻溫度系數(shù)的倒數(shù)，K。 E——考慮熱損耗進(jìn)入鄰近層時的修正因數(shù)。0?——起始溫度，℃。pi—周圍或鄰近非金屬材料的熱阻系數(shù)，K·m/W。I=e×IAD……E考慮熱損耗進(jìn)入鄰近層時的修正因數(shù)(見第8章和第9章)。絕熱法計算時e=1;關(guān)于考慮非絕熱效應(yīng)時允許短路電流計算方法的說明見附錄A。6絕熱法短路電流的計算K—與載流體材料有關(guān)的數(shù)，單位為安培秒開方每平方毫米(As2/mm2),取值按表1;β0℃時載流體電阻溫度系數(shù)的倒數(shù)，單位為開爾文(K),取值按表1。3GB/T42397—2023/IEC60949:19880.——20℃時載流體比熱，單位為焦耳每開爾文立方米[J/(K·m3)],取值按表1;p?o——20℃時載流體電阻率，單位為歐姆米(Q·m),取值按表1。電阻溫度系數(shù)的倒數(shù)pK比熱σ.電阻率pzo*鋼鋁3.4×10數(shù)據(jù)按照公式(3)計算得出。數(shù)據(jù)來自IEC60287-1-1?！銛?shù)據(jù)來自ElectraNo.24,0ctober17短路最終溫度計算 (4) (5)Isc——已知最大的短路故障電流(整個短路期間有效值),單位為安培(可認(rèn)為短路電流在任意兩個并聯(lián)載流體間的分配比例與各自的電阻成反比。載流體的最高允許溫度也不相同。應(yīng)采用IEC60287-2-1的規(guī)定來計算各載流體的起始溫度。8.1通則纜宜取值0.7(充油電纜取值1.0);4GB/T42397—2023/IEC60949:式中：C?——采用非絕熱公式計算時導(dǎo)體和金屬絲屏蔽(有間隙)的常數(shù)，單位為毫米每米(mm/m),此處取值為2464;取值按表2;取值按表2;C?——采用非絕熱公式計算時導(dǎo)體和金屬絲屏蔽(有間隙)的常數(shù)，單位為開爾文米平方毫米每焦耳(K·m·mm2/J),此處取值為1.22。表2材料熱性常數(shù)熱阻系數(shù)pi比熱oi油聚乙烯聚氯乙烯乙丙橡膠天然橡膠內(nèi)部壓氣電纜紙絕緣2.0×102.0×10聚氯乙烯聚乙烯5GB/T42397—2023/IEC609表2材料熱性常數(shù)(續(xù))熱阻系數(shù)pi比熱σ;其他部件材料：數(shù)據(jù)來自IEC60287-2-1。數(shù)據(jù)來自ElectraNo.24,October1972,p.9數(shù)據(jù)來自EPRIReportNo.EL-3104。8.2導(dǎo)體(實心或絞合)此時非絕熱修正因數(shù)e的計算可簡化為按公式(9):X——導(dǎo)體和金屬絲屏蔽(有間隙)簡化計算公式中常數(shù)，考慮熱接觸因數(shù)為0.7(充油電纜為1.0)時的取值按表3;Y——導(dǎo)體和金屬絲屏蔽(有間隙)簡化計算公式中常數(shù)，考慮熱接觸因數(shù)為0.7(充油電纜為1.0)時的取值按表3。常數(shù)(銅材質(zhì))常數(shù)(鋁材質(zhì))XYXY聚氯乙烯乙丙橡膠8.3單獨(dú)屏蔽線8.3.1完全嵌入式當(dāng)屏蔽單線之間的空隙至少有一根單線直徑而且單線全部嵌入非金屬材料中時可采用單獨(dú)屏蔽線常規(guī)材質(zhì)產(chǎn)品(符合表3規(guī)定)采用8.2中的簡化公式(9)計算，其他材質(zhì)應(yīng)采用8.1中公式(6)6(F取值為0.7)。首先按每根單線來計算短路電流，然后乘以單線根數(shù)，結(jié)果為總的短路電流。所有的公式中的載流體截面積應(yīng)采用單線的截面積。8.3.2非完全嵌入式當(dāng)金屬絲屏蔽置于管狀擠出物之下并且單線間存在著空氣隙時可采用單獨(dú)屏蔽線的計算方式。通常忽略薄螺旋扎帶對短路電流計算的貢獻(xiàn)。計算公式采用8.1中公式(6)(F取值為0.5)。由于屏蔽單線處于兩種不同材料之間，應(yīng)采用兩種材料的熱阻系數(shù)和比熱的算術(shù)平均值來進(jìn)行計算。首先按每根單線來計算短路電流，然后乘以單線根數(shù)，結(jié)果為總的短路電流。所有公式中的載流體截面積采用單線的截面積。9金屬護(hù)套、屏蔽層和鎧裝層非絕熱修正因數(shù)的計算金屬護(hù)套、屏蔽層和鎧裝層的折算因數(shù)e計算由公式(10)給出：e=1+0.61M√E-0.069(MJE)2+0式中：M——熱接觸因數(shù)，單位為負(fù)二分之一次方秒(s-1/2),計算按公式(11)。式中：按表2;p?,ps——屏蔽層、金屬護(hù)套和鎧裝層周圍介質(zhì)熱阻，單位為開爾文米每瓦特(K·m/W),取值按表2;除當(dāng)金屬層有一面與鄰層完全黏合時F可取值0.9外，一般情況下F宜取值為0.7。當(dāng)MJE的值計算好后，e還可從圖1中得到。7GB/T42397—2023/IEC6圖1金屬護(hù)套、屏蔽層和鎧裝層的修正因數(shù)ε與M√F的關(guān)系9.2管狀金屬護(hù)套在絕熱法計算公式中使用的截面積計算由公式(12)給出：d——護(hù)套平均直徑，單位為毫米(mm)。皺紋護(hù)套平均直徑的計算由公式(13)給出：D;正好與皺紋護(hù)套波谷內(nèi)表面相切的假設(shè)同心圓直徑，單位為毫米(mm);D——正好與皺紋護(hù)套波峰外表面相切的假設(shè)同心圓直徑，單位為毫米(mm)。管狀金屬套結(jié)構(gòu)的熱接觸通常是緊密的，因此熱接觸因數(shù)F也是統(tǒng)一的。當(dāng)縱向搭蓋不大于帶寬的10%時，絕熱法計算公式中所使用的截面積應(yīng)采用包帶的橫截面積，計算由公式(14)給出。S=w?…………w——包帶寬度，單位為毫米(mm)。8GB/T42397—2023/IECS=nw? 9GB/T42397—2023/IEC60949:1988(資料性)A.1通則熱損耗進(jìn)入周圍介質(zhì)的容許量可用一個因數(shù)來表征。既可對短路高溫度修正。本文件給出的方法是改變進(jìn)入周圍介質(zhì)的熱損耗總量，保持材料的允許最高溫度恒定。對于某些安裝條件下已知最大故障電流的情況，本文件給出的方法也可用于反推計算最高短路A.2導(dǎo)體有大量的聚氯乙烯絕緣銅芯電纜理論及試驗研究成果及少量紙絕緣電纜文件給出的方法是基于聚氯乙烯銅芯電纜的研究數(shù)據(jù)提出，并外推到其他類四種獨(dú)立推導(dǎo)的理論方法和一種基于瞬態(tài)仿真的計算機(jī)方法的計算結(jié)果和現(xiàn)有試驗數(shù)據(jù)十分熱損耗進(jìn)入相鄰介質(zhì)的非絕熱修正因數(shù)e計算公式的一般形式見公式(A.1):對于聚氯乙烯電纜用這種經(jīng)驗公式計算的曲線與計算機(jī)軟件推演的結(jié)果是一致的。經(jīng)驗常數(shù)A?和B?由導(dǎo)體和絕緣的比熱及絕緣熱阻而定。通過修改這些常數(shù)可獲得其他導(dǎo)體和介質(zhì)材料組合的計纜的有效試驗數(shù)據(jù)，并可用于所有導(dǎo)體/其他材料組合(充油電纜F可取值為1),因此誤差均在安全范考慮到實際應(yīng)用中，允許短路電流增加至少5%才有現(xiàn)實意義。當(dāng)t/S<0.1s/mm2時，導(dǎo)體電流A.3屏蔽和金屬護(hù)套有多種解析和數(shù)值計算方法可供參考。本文件給出的方法是從已有最高精度理論計算方法得到的最大的問題是缺少與本方法計算結(jié)果進(jìn)行對比的試驗數(shù)據(jù)。在引入表征不完善熱接觸的因子后，現(xiàn)有的少量試驗結(jié)果獲得了很好的一致性。此外，本方法的計算