架空电缆A.docx

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架空电缆A

架空绝缘电缆长期载流量计算说明书

一、计算依据：

广东省广电集团有限公司城乡电网配电网建设与改造工程10KV架空绝缘导线招标文件（技术部分）。

二、计算所采用的标准：

（1）、JB/T10181-2000

（2）、GB14049-93

三、

JB/T10181-2000第一部分、第三部分

Δθ－wd[0.5T1+n（T2+T3+T4*）-бDe*·H·T4*]

R[T1+n（1+λ1）T2+n（1+λ1+λ2）·（T3+T4*）

因为架空绝缘电缆只有绝缘层，内屏较薄可忽略不计，

直接取T3及T3*，电流也无金属套及铠装，所以λ1及λ2均为0。

由此上式可简为：

Δθ－wd[n（T3+T4*）-бDe*·H·T4*]

R[n（T3+T4*）]

四、计算步骤：

1、确定已知条件：

1.1、由电缆的工作温度及标书中提供的环境温度，确定Δθ=45℃。

1.2、由电缆的绝缘材料由表查出ρT的材料热阻系数ρT=3.5。

1.3、电缆架设在空中，直接受到日光照射，电缆材料的吸热系数为：

交联聚乙烯为б=0.4。

1.4、导体直流电阻，按标准GB/T3956选取。

1.5、日光照射度：

取103（w/m3）。

2、计算步骤：

计算导体最高工作温度下的交流电阻。

2.1、计算导体最高工作温度下的交流电阻。

R=R1（1+Ys+Yp）式中R1——最高工作温度下的直流电阻。

由下式求出：

R1=R0×[1+a20（θ-20）],

YS—集肤效应，

Xs4

192+0.8Xs4

式中8πf

192+0.8Xs4

f—电源频率，Ks值表2中给出。

（JB/T10181.1中的表2）

Yp—邻近效应，架空电缆架设间距较大，可不予考虑。

2.2、计算导体绝缘单位长度的介质损耗Wd,

Wd=ωC·V02·tgδ（W/m）式中：

ω=2πf

U0—对地电压V

C—单位长度电缘电容

ε

18ln

Di—绝缘直径

dc—导体直径

ε—表3给出（JB/T10181.1中的表3）

tgδ—表3给出（JB/T10181.1中的表3）

2.3、计算电缆热阻T3

ρT2t3

2πDa1

式中ρT—材料热阻系数由表1给出，（JB/T10181.3中的表1）

交联乙烯ρT=3.5K·m/W

t3—绝缘厚度（㎜）

Da1—为内屏直径（㎜）

2.4、计算日光照射时空气中电缆外部热阻修正值T4*

1

πDt*h·（Δθs）1/4

式中：

h—散热系数

z

（De*）g

h值可由图7a中的曲线

（1）查出（JB/T10181.3中的图7a）

Δθ+Δθd+Δθds

1+KA（Δθs）n1/4

πDe*h

1

Δθds=бDe*H·T3

Δθd介质损耗可忽略不计，Δθd=0

Δθ+Δθds=常数。

2.5、计算Δθs值，采用图解法（图8）（JB/T10181.3中的图8）

利用计算出的KA作纵坐标

Δθ+Δθds=常数（曲线）

在横坐标上读出Δθs1/4数值，代入T4*的公式中，求出T4*。

五、计算中需说明问题：

由于架空绝缘电缆是最近几年才大量投入使用的产品，运行的经验我们掌握得并不多，在计算中有些问题还须慎重对待。

原因之一：

产品标准中规定交联聚乙烯绝缘架空电缆的工作温度90℃，短路时（5S）允许250℃，但对于铝芯架空电缆来讲：

工作温度90℃对铝导体来讲是有害的，更不用说250℃的短路时短路温度。

这将损失铝导体的抗拉强度，而导致供电事故。

故建议纯铝导体的架空电缆的工作温度应控制在70℃为好。

原因之二：

架空绝缘电缆的特性有架空裸线承受拉力的作用，同时电缆还有较高电绝缘性能，所以在计计算中应充分考虑。

我厂这次提供的部分架空电缆载流量是根椐电力电缆和架空导线的经济电流密度以及有关电力部门的试验研究结果推算而得，仅供参考。

架空电缆连续负荷载流量

标称截面m㎡

单芯

JKYJ

JKLYJ

10

100

80

16

128

100

25

168

130

35

205

160

50

250

200

70

310

245

95

380

300

120

445

355

150

510

400

185

580

460

240

685

540

300

790

625

架空电缆短时过负荷曲线图

时间

（s）

电流（KA）

0.5

16.1

1.0

11.4

1.5

9.3

2.0

8.06

2.5

7.2

3.0

6.58

3.5

6.09

4.0

5.7

4.5

5.37

5.0

5.0

5.5

4.86

6.0

4.65

6.5

4.47

7.0

4.3

7.5

4.16

8.0

4.0

（KA）

15

Ik=I1√tk

10

5

1234567时间（s）

电缆的热稳定计算书

1、电缆的热稳定性条件

电缆的介质损耗一般随温度上升而增加。

电缆设计应保证在正常情况下电缆工作在允许温度范围内，还应保证在短路故障、过电压条件下电缆的热稳定。

电缆内部产生热量与其表面温度的关系曲线如图1—1曲线1所示，曲线2是散发热量与表面温度的曲线。

曲线1与曲线2只有一个交点，而且在高于交点温度、散热量恒大于电缆内产生的热量，这种情况下的电缆具有完全的热稳定性，电缆稳定工作在温度θs1。

因为当温度低于θs1时，电缆产生热量大于从绝缘表面散发的热量，于是温度上升直至θs1。

当由于某种原因（短路故障，过电压等）发生热量增加，温度上升高于θs1时，散发热量大于电缆发生的热量，于是温度仍回到θs1，不会发生热击穿现象。

图1—1具有完全热稳定性

电缆的发热与散热曲线

当电缆发热曲线与散热曲线相切或永远大于散热曲线如图1—2所示，则称这一电缆具有完全热不稳定。

因为加上负载温度会不断上升，直至发生热击穿。

实际电缆具有图1—3的发热和散热曲线，即具有有限稳定性。

发热曲线1与散热曲线2相交于A、B两点。

电缆由于某种原因温度过热到θ1，当过热热源移开时，由于电缆表面的散热量大于电缆本身所产生的热量，电缆温度仍会回到A点，因此电缆在A点附近是稳定的。

但是如电缆绝缘温度过热到θ2，过热热源移开，此时电缆内发生热量大于表面散发的热量，于是电缆温度会继续上升，直至发生热击穿。

所以在B点及以上

温度电缆是不稳定的。

只有在一定温度范围内具有热稳定性，所以称为有限热稳定。

图1—2具有完全热不稳定性图1—3有限热稳定性电缆

电缆的发热与散热曲线的发热与散热曲线

从上述分析可知，判断电缆的热稳定性需要确定电缆的发热和散热曲线，当电缆是热稳定的，它满足下列条件

1）电缆发生热量≤电缆散发热量；

2）

电缆发生热量随温度的变化率＜电缆散发到周围媒质热量随温度的变化率（比较图1—3中A点和B点）。

即

式中：

θc—线芯温度（℃）；

θs—护套温度（℃）；

θa—周围媒质温度（℃）；

C—电缆绝缘层电容（F/cm）；

U0—绝缘层承受电压（V）；

tgδ（θi）—绝缘层在其平均温度下的tgδ值；

T1、T2、T3、T4、λ1等代表的意义同（3—4—1）式。

2、电缆的发热曲线

计算电缆传输容量时，认为tgδ是与电缆温度无关的恒定值，实际取电缆在容许工作温度范围内tgδ的最大允许值。

一般电缆绝缘，可近似用下式表示

tgδ=tgδ0exp[（θ-θa）]（3-5-12）

式中tgδ—绝缘温度为θa时tgδ值；

α—常数。

电缆发热曲线可从热场一般方程（3-5-13）求得

这里以单芯电缆为例求其发热曲线。

绝缘层单位时间单位体积发出热量

Wi=γE2,γ绝缘材料之等值电导系数

γ=ωε0tgδexp[（θ-θa）]（3-5-14）

于是

在给定ωc、εc条件下，根据式（3-5-17）即可确定电缆绝缘层中的温度分布。

为了求得恒定负载电流下电缆的发热曲线，可假定一系列εc，然后根据负载电流I及εc确定ωc，再用下式确定一系列θs值

3、电线的散热曲线

当电缆护层热阻、周围媒质热阻不随温度和热流大小改变而为一常数值时，电缆的散热曲线将是一直线。

例如，对于单芯铅包电缆，如铅套内损耗等于零，则根据等值热路有

用上述方法获得电缆的发热和散热曲线后，不难根据上述判断电缆热稳定与否的原则来确定电缆是否热稳定。

利用发热和散热曲线也可确定电缆的热击穿电压和热击穿电场强度。

用不同的U0

确定发热曲线，相应于与散热曲线相切发热曲线的电压（或Emax）即为该电缆的热击穿电压（或击穿场强）。