电力电缆课程设计 --110kV交联聚乙烯绝缘电力电缆结构设计

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目录一．画出电缆结构示意图……………………………………………………………3二．计算电缆绝缘层厚度……………………………………………………………3三．确定电缆各部分最终尺寸………………………………………………………4四．计算电缆绝缘利用系数，计算并图示绝缘中沿电缆径向的电场分布………6五.计算电缆的主要电气参数………………………………………………………7六．计算电缆长期工作下的容许载流量……………………………………………11七．计算3s短路时所允许的最大短路电流………………………………………1415 电力电缆课程设计题目：110kV交联聚乙烯绝缘电力电缆结构设计给定条件：线芯标称截面：800mm2电压等级：64/110kV电缆型号：YJLW02-Z敷设条件：空气中系统电压波动：15%避雷器保护比：2.7绝缘长期工频平均耐电强度：25MV/m绝缘脉冲平均耐电强度：60MV/m绝缘工频电压老化系数：4绝缘工频电压温度系数：1.1绝缘工频电压安全裕度：1.1绝缘脉冲电压老化系数：1.1绝缘脉冲电压温度系数：1.25绝缘脉冲电压安全裕度：1.1等距平行敷设，单回，电缆中心距：250mm15 设计任务:一．画出电缆结构示意图：二．计算电缆绝缘层厚度：（1）电缆型号为：YJLW02-Z（2）标称截面积：800mm2（3）通过查询可知，标称面积为800mm²的铜芯在20℃时导体的最大电阻为0.022１（Ω/ｋｍ)，导体中单线最少根数为53根。（4）给定条件:敷设条件：空气中系统电压波动：15%避雷器保护比：2.7绝缘长期工频平均耐电强度：25MV/m绝缘脉冲平均耐电强度：60MV/m绝缘工频电压老化系数：4绝缘工频电压温度系数：1.115 绝缘工频电压安全裕度：1.1绝缘脉冲电压老化系数：1.1绝缘脉冲电压温度系数：1.25绝缘脉冲电压安全裕度：1.1等距平行敷设，单回，电缆中心距：250mm（5）避雷器保护比=保护水平/灭弧电压=2.7UBIL=130%*保护比灭弧电压=110*1.15=126.5kV保护水平=2.7*灭弧电压=2.7*126.5=341.55kV线路基本绝缘水平:（6）绝缘厚度：长期工频电压下：=Um*K1*K2*K3/EAC=mm脉冲电压下：=UBIL*K1*K2*K3/ELmp=mm查国标可知导体标称截面积800mm²，绝缘层标称厚度应达到16mm，工频情况下与脉冲情况下所求绝缘厚度均满足标准。故最终，按标准绝缘层厚度，取其厚度为16mm。三．确定电缆各部分最终尺寸：五根扇形股线并联后电阻为R，若设一根股线电阻为R＇，则：R＇=5RR＇=注：此处暂不考虑温度影响铜20℃时电阻率15 导线经延伸后的面积（延伸系数，取=1.06）k1为考虑单根导线加工引起电阻率增加引入的系数当线芯中单线最大直径为0.31-3.60mm时，绞合线芯裸铜k1取值为1.02。k2考虑多根导线绞合使单线长度增加引入的系数，紧压绞合线芯当标称面积大于250mm²时，取值为1.03k3考虑紧压引起的电阻率增加而引入的系数（≈1.01）k4考虑成缆绞合使线芯长度增加引入的系数（≈1.01）k5考虑导线允许公差引入的系数（紧压绞合线芯k5≈1.01）查表的：R=0.0221(Ω/km)求得：=179.02mm2S=A1==168.89mm²即每股实际面积为168.89mm²每股最少为53根单线设每股为正规同心绞合，则可得：1+6+12+18+24=61根>53根，符合要求。所以可以求得单线的直径为d=1.93mm成缆缆芯面积为S＇=5S/　　（为紧压系数取其值为0.92）则S＇=5S/=（π*Dc²）/4=（5*168.89）/0.92=917.88mm²则缆芯直径为Dc=34.19mm根据各部分厚度推出如下表格：15 名称尺寸厚度（mm）内径（mm）外径（mm）导体————34.76半导电尼龙带0.434.7635.56内屏蔽层1.435.5638.36XLPE绝缘层1638.3670.36外屏蔽层1.870.3673.96半导电阻水层0.673.9675.16皱纹铝护套875.1691.16防腐层0.191.1691．36聚氯乙烯外护套4.591.36100.36半导电涂层0.1100.36100.56四．计算电缆绝缘利用系数，计算并图示绝缘中沿电缆径向的电场分布：绝缘利用系数：　　　　　　　　　最大场强：kV/mm最小场强：kV/mm绝缘层中电场分布：15 2.98r(mm)35.1819.185.45E/(kV/mm)五.计算电缆的主要电气参数：1.电阻：电缆正常工作时，取线芯温度为90℃线芯直流电阻为：根据电阻温度系数修正表可知：＝0.00393℃-1则：（Ω/m）交流电阻为：：集肤效应因数：邻近效应因数15 ：常数，1500mm2以下的分割线芯=0.435：常数，1500mm2以下的分割线芯=0.37求得：=1.94=1.65=0.0193=1.39*10-3=2.电感：三根电缆组成三相对称交流回路，在同一平面内等距平行敷设：代入数据得：==15 三根单芯电缆组成的三相交流对称交流回路，正三角形敷设：3.电容：绝缘材料为交联聚乙烯，交联聚乙烯取2.54.绝缘电阻：绝缘材料为交联聚乙烯，取交联聚乙烯绝缘电阻系数：5.金属护套电感：金属护套的厚度比护套层的厚度小得多，因此与外感相比内感可忽略不计。金属护套的平均直径Dsav：15 三根电缆组成三相交流对称回路，在同一平面内等距平行敷设：代入数据：===三根电缆组成三相交流对称回路，等边三角形敷设：15 六．计算电缆长期工作下的容许载流量：1、金属护套的损耗因数：本题中忽略涡流损耗，即。三根电缆组成三相交流对称回路，在同一平面内等距平行敷设：A相：B相：C相：式中：计算参数:取金属护套的温度为0.75倍的导体温度，即。根据JB/T10181.1—2000表可知，20℃时金属铝护套的电阻率，温度系数。金属护套等效内径83.16-2=81.16mm金属护套等效外径83.16+2=85.16mm=15 =带入数据：三根电缆组成三相交流对称回路，等边三角形敷设：2、热阻的计算：根据JB/T10181.3—2000表中规定，交联聚乙烯热阻系数为3.5假设半导电屏蔽层与交联聚乙烯有相同的热性能，半导电阻水层热阻系数为20，皱纹铝护套上的PVC/沥青热阻系数为6.0。散热系数为(涂有黑色涂料的电缆表面)。交联聚乙烯的损耗角正切为0.001。环境温度取为30℃。热阻：热阻：15 热阻：热阻(空气敷设)：等值热路图：其中3、载流量的计算：三根电缆组成三相交流对称回路，在同一平面内等距平行敷设：A相的载流量：B相的载流量：15 C相的载流量：三根电缆组成三相交流对称回路，等边三角形敷设：A、B、C相的载流量：4、验证护套温度：与所设护套温度67.5℃相差不大。七．计算3s短路时所允许的最大短路电流：为线芯实际导电面积。为铜的热容系数，查表得。为导体电阻的温度系数（1/℃）,对于标准软铜为0.00393。为短路时允许的最高温度，查表的。15 为短路前线芯的温度，取。为集肤效应因数和邻近效应因数。15