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时间:2018-10-20
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1、用计算机实现高压电力电缆截面的选择计算 王艳君高亮河北农业大学机电工程学院(071001) 摘要本文阐述了电力电缆截面的选择方法,并给出了用计算机实现电缆截面选择的主程序框图。通过运行程序可自动完成电缆截面的选择计算,提高了计算速度和精度。 关键词电缆截面选择计算 电力线路按结构可分为架空线路和电缆线路。架空线路具有投资少、施工敷设简易、维 护检修方便等优点,缺点是自然条件(风、雪、冰、雷电等)对运行安全有较大的威胁。为了节约国家的建设资金,一般以采用架空线路为宜。但当受到条件限制时(如架空线路敷设在困难或有特殊要求),则采用电缆线路供电。电缆与架空线相比
2、,散热条件差,故应考虑在短路条件下的热稳定问题。因此高压电缆截面除按经济电流密度、允许电压损失、长时允许电流选择外,还应按短路的热稳定条件进行校验。 1 高压电缆截面选择方法 (1) 按经济电流密度选择电缆截面。 根据高压电缆线路所带负荷的较大负荷年利用小时及电缆芯线材质,查出经济电流密度Jec,然后计算正常运行时的长时较大负荷电流Imax,电缆的经济截面S为: 按经济电流密度选出的电缆,还应决定经济合理的电缆根数。一般情况下,电缆截面在150mm2以下时,其经济根数为一条。当截面S大于150mm2时,其经济根数可按S/150决定,取其整数。若电缆
3、截面S比一条150mm2电缆大,但又比两根150mm2的电缆小时,通常宜采用两根120mm2的电缆。 (2) 按长时允许电流选择电缆截面。 根据按经济电流密度选择的标准截面,查出其长时允许电流Iy,应不小于长时较大负荷电流Imax,即KIy≥Imax 式中K为不同敷设条件下的综合校正系数,其中包括空气中单根敷设、空气中多根敷设、空气中穿管、土壤中单根敷设、土壤中多根敷设等综合系数。 (3) 按短路热稳定校验电缆截面。 电缆的较小热稳定截面为: 式中I∞—三相较大稳态短路电流 tdz—短路电流作用的等值时间(假想时间) C—与电缆材料
4、及允许发热有关的热稳定系数 若初选好的电缆截面大于此值,则合格,否则应加大电缆截面。 (4) 按电压损耗校验电缆截面。 对供电距离远、容量较大的电缆线路或电缆—架空混合线路,应校验其电压损失。所有电缆选择后,按从变压器二次侧到网络各个末端的电压损失校验。如图1所示网络,须校验2—4,2—5,2—6的电压损失。 图1 放射式供电网络 电压损失按下式计算: 式中Ue—额定电压 K—串联电缆的段数 —各段串联电缆的有功负荷乘以该段电阻值 若ΔU<5%Ue,则所选电缆校验合格;否则较末一根电缆加大一级标准截面,再校验,若
5、还不行,依次往前逐段加大一级标准截面。在校验时,若某段电缆已选成两根,加大截面时两根都加大一级。 2 程序设计 电缆截面的选择,应兼顾安全性和经济性两方面的要求。一般根据较大长期工作电流来选择,按电压损失和热稳定条件校验。但是有些回路,如发电机、变压器回路,其较大负荷年利用小时Tm>5000h且长度超过2km时,应按经济电流密度选择较为合理,并应按长时允许电流、短路热稳定及允许电压降校验。 笔者利用VB5.0编制了高压电力电缆截面选择软件,提供了按经济电流密度选择和按允许电流选择两种方案,可应用于实际工程设计,其主程序框图如图2所示。这里例举一个实例。某农村变电所有4条1
6、0kV出线,从出线断路器到架空线路之间用电力电缆连接,并列敷设在电缆沟内,长度为16m,较大负荷年利用小时为4000h,线路较大负荷为1520kW,负荷功率因数为0.8,当地较热月平均较高温度为30℃,电缆始端的较大短路容量36.6MVA,线路继电保护动作时间为0.1s,断路器全分闸时间为0.3s,试选择出线电缆。计算机运行结果:每条线路选一根10kVZLL120型3×70三芯油浸纸绝缘铝芯铝包铠装防腐电缆,此结果与工程实际相符。
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