电力电缆载流量及绝缘层厚度核定课件.ppt

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1、电力电缆载流量影响因素分析根据热路方程求出载流量的计算公式：式中：θc——导体允许最高工作温度θa——周围媒质温度Wi——介质损耗λ1、λ2——分别为金属屏蔽和铠装层损耗因数；Tl、T2、T3、T4——分别为单位长度电缆绝缘层、内衬层、外披层、周围媒质热阻。Rc—导体的交流电阻一、损耗的影响以一单芯电缆为例，并且仅分析线芯至金属屏蔽层部分，传输功率为：从上式可以看出：1、导体：电缆的传输容量与线芯半径的3/2次方成正比，与线芯材料的电阻系数的1/2次方成反比。结论：线芯采用高电导系数材料可以提高电缆传输。增

2、大线芯截面。★但随线芯截面的增大，电缆的体积也会增大。成本增，生产和敷设均增加了难度。而且趋肤效应也会增大。为此，对截面在800、1000mm2的导体应采用分裂导体的方法克服集肤效应造成的电阻增大。一般电流应在2.5A/mm2的经济电流密度范围为宜。2、绝缘层：提高电缆绝缘工作温度(ΔƟ)；提高电缆绝缘材料的最大工作场强(Emax)。结论：采用耐高温绝缘材料，采用高击穿场强材料。可减薄绝缘层厚度，降低电缆绝缘层的热阻，可以提高电缆的传输容量。换言之，如能找到新的绝缘材料具有高的击穿场强，能在较高温度下工作，

3、且具有较小的热阻系数，可以提高电缆的传偷容量，并能缩小电缆的几何尺寸，从而提高电缆的机械性能(可曲度等)。对于10kV级以下的低压系统，介质损耗占的比重较小，可忽略不计。但随电压等级的提高，介质损耗因有电压平方的关系，故其影响会随电压的增加而增大，既便tgδ较小的变化也会引起介质损耗较大的变化。因此高压和超高压电力电缆必须严格限制tgδ。当电压UUo时，随电压的增加曲线下降，这是由于电压较高时，介质损耗的影响随电压的增加而增压，功率会

4、随之减少。可得，当时，电缆的传输功率为零。由：此时其相应的电压相应介质损耗角正切(tgδ)称为临界介质损耗角正切(tgδ)结论：临界状态下，由于介质损耗产生的温升已等于电缆的允许温升，即处于热的临界状态，电缆中不允许通过任何数值的负载。显然，若考虑全部的热阻，临界介质损耗因数可写为以tgδ=0时电缆的传输功率为100%，绝缘层介质损耗角正切tgδ对敷设在空气中电缆的传输功率的影响，如下图所示。介质损耗在不同工作电压电缆中所占比重。3、金属屏蔽层损耗和铠装层损耗由于单芯电缆的结构特性，使金属护套在线路运行时有

5、较高的感应电压和感应电流，在金属护套上容易形成环流，而环流将引起金属护套发热，一方面使工作温度升高，严重时可能会超过容许限值，使电缆寿命缩短，甚至损坏；另一方面环流所损耗的电能亦降低了线芯的载流量。以YJLW03-64/110-1×800电缆为例，在相同条件下不同接地方式时的载流量如下表所示。对金属护套两端接地的电缆，环流损耗在传输功率中占有很大比例。为此高压电缆，金属护套应采取换位连接。沿电缆线路须敷设回流线。从上表可以看出，两端接地比交叉互联接地方式下的载流量小，交叉互联比一端接地方式下的载流量小。这是

6、由于在两端直接接地方式下，金属护套中环流相当大，此时载流量大约是一端接地时的70%～80%，载流量降低很多。与之相比较，交叉互联方式的载流量与一端接地方式的相差较小，说明在交叉互联接地方式下，虽然护套中有环流，但由于环流较小对载流量的影响并不大。二、电容电流的影响电缆本身就是一个长大的电容器，除了固有的直流漏导以外，还有交流下的电容电流。据电工原理，电力系统中，发送端和负载端电流电压的关系为I1：为发送端电流；I2：为负载端的电流；Ic：电容电流即，从发送端发出的电流，一部分为负载电流，一部分为电容电流。当

7、电容电流增大时，会严重地影响负载电流。极限情况，设IT为额定电流，当IC=IT时，则称为电容电流的临界长度。电缆的长度越长，电容电流越大。当长度超过临界长度时，可在线路上并联电抗器以补偿电容电流。但此时。负载电流的少许变化均会引起电缆超载过热而处于不稳定运行状态。所以跨江、跨海长距离输电，一般不能用交流电缆而使用直流电缆。另外在选择绝缘材料时，应选择介电系数较小的材料以减少电容电流。为了提高传输容量绝缘材料更应严格限制tgδ,选择具有较高击穿强度和较高耐温等级的材料。三、热阻的影响在初步评估电缆载流量时，如

8、土壤没有非正常地干燥或与热性能差的材料(如飞尘、砾石)相混合，则土壤热阻系数可采用1.2K·m/W计算。考虑到土壤热阻系数随季节变化，这一点对于像我国南方以及沿海地下水随季节变化较明显地区来说显得相当重要，因为热阻系数受土壤中水份含量的影响很大，任何土壤热阻系数的测量应指明测量时土壤水份含量。考虑土壤中水份的迁移也是不容忽视的。国内外工程实践都曾显示，在缆芯工作温度大于70℃的电缆直埋敷设运行一段时间后，由于电缆