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理论指导生产,关于载流量理论的详细推导,新手必看 - 无图版
alltimes --- 2007-11-13 15:22:36
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看到论坛里有不少关于载流量的帖子,载流量的讨论如火如荼,载流量的收集整理纷繁复杂.外行人看不懂的觉得眼馋啊,载流量到底是什么东西能引得这么多人的热切关注呢?载流量到底怎样推倒出来的呢?今天我就为想了解这方面内容的朋友简单的介绍一下,很基础.也希望研究载流量比较资深的朋友多多指点
1.载流量的概念
电力电缆的载流量是指电缆在最高允许温度下,电缆导线允许通过的最大电流
2.长期允许载流量
当电缆通过长期负载电流达到稳态后,电缆各结构部分中产生的损耗热量(包括导线,介质,护层和凯装层的损耗等),继续向周围媒质散发.由于电缆各结构部分及周围媒质都存在热阻,热流将使这些部分温度升高.当各部分温度升高而使导线的温度等于电缆最高允许长期工作温度时,该负载电流称为电缆的长期允许载流量.
θ-θ0=(Wc+0.5Wd)T1+[Wc(1+J1)+Wd]nT2+[Wc(1+J1+J2)+Wd]n(T3+T4)
式中 θ为电缆最高长期工作温度
θ0为环境温度
Wc为每厘米电缆每相线芯的导线损耗(W/cm)
Wd为每厘米电缆每相的介质损耗(W/cm)
J1,J2分别为电缆金属护套及凯装层的损耗系数
T1,T2,T3,T4分别为每厘米电缆的绝缘热阻,衬垫热阻,外被层及外部热阻(℃·cm/W)
n为电缆的芯数.
由Wc=I*I*r
可知,电缆的长期允许载流量I为
I=sqr{[θ-θ0-0.5Wd*T1-Wd*n*T2-Wd*n*(T3+T4)]/[r*T1+r*(1+J1)*n*T2+r*(1+J1+J2)*(T3+T4)*n]}
其中,r为电缆导线的交流电阻ohm/cm
3.导线的交流电阻
1)直流电阻的计算
这个很easy公式到处都有,在这里不再赘述
2)集肤效应系数Ys
Ys=Xs4/(192+0.8Xs4)
其中,Xs4=8πf/r1*10-9*Ks
邻近效应系数Yp
令A=Xp4/(192+0.8Xp4)
Yp=A*(Dc/S)2*[0.312(Dc/S)2+1.18/(A+0.27)]
其中,Xp4=8πf/r1*10-9*Kp
式中,f为频率 Hz
r1为直流电阻ohm/cm
Dc为导线外径,对于扇形芯电缆,等于截面积相同的圆形芯的直径(mm)
S为导线中心轴间距离
Ks,Kp值见下表
导线类型 | 干燥浸渍否 | Ks | Kp |
圆形,扭绞 | 是 | 1 | 0.8 |
圆形,扭绞 | 否 | 1 | 1 |
圆形,紧压 | 是 | 1 | 0.8 |
圆形,紧压 | 否 | 1 | 1 |
圆形,分裂① | 是 | 0.435 | 0.37 |
圆形,空心 | 是 | ② | 0.8 |
扇形 | 是 | 1 | 0.8 |
扇形 | 否 | 1 | 1 |
①该数据适用于导线面积在
②Ks=(Dc-D0)/(Dc+D0)*[(Dc+2D0)/(Dc+D0)]2
式中,D0为导线内直径,即中心油道直径(mm)
Dc为具有相同中心油道的等效实芯导线外径(mm)
交流电阻r按下式计算
r=r1(1+Ys+Yp) ohm/cm
交流电阻r按下式计算
r=r1(1+Ys+Yp) ohm/cm
钢管电缆由于磁性材料的影响,集肤效应和邻近效应系数比上式大70%,所以导线交流电阻为
r=r1[1+1.7(Ys+Yp) ]ohm/cm
4.介质损耗计算
介质损耗按下式计算
Wd=U2*w*C*tgp
式中,Wd为每厘米电缆每相的介质损耗(W/cm)
U为电缆导线与绝缘屏蔽层之间的电压V
w为电源角频率,w=2πf,f为Hz
C为每厘米电缆每相电容(F/cm)
tgp为电缆绝缘的介质损耗角正切值
单位长度的单芯电缆,分相铅包分相屏蔽型电缆的电容可由下式计算
C=介电常数/1.8ln(Di/D)*10
式中,Di为电缆绝缘外径mm
D为电缆导线外径mm
电缆绝缘的介电常数和 tgp的值见下表
alltimes --- 2007-11-13 15:23:03
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电缆类型 | 介电常数 | tgp |
粘性浸渍纸绝缘电缆 | 4 | 0.01 |
低油压自容式充油电缆 | 3.3 | 0.0033~0.001 |
高油压自容式充油电缆 | 3.5 | 0.0033~0.001 |
钢管充油电缆 | 3.7 | 0.0045 |
乙丙橡皮电缆 | 3 | 0.04 |
丁基橡皮电缆 | 4 | 0.05 |
聚氯乙稀电缆 | 8 | 0.1 |
聚乙烯电缆 | 2.3 | 0.001 |
交联聚乙烯电缆 | 2.3 | 0.001 |
alltimes --- 2007-11-13 15:23:54
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5金属护套损耗系数计算
J1=J3+J4
J3,J4的值见下表
敷设连接方式 | J3 | J4 | |||
单芯电缆(三相电路) | |||||
护套两端接地 | 等边三角形敷设 | Rs*Xs2/r/(Rs2+Xs2) | 不计 | ||
等距平面敷设 | 电缆换位 | Rs*Xt2/r/(Rs2+Xt2) | 不计 | ||
电缆不换位 | A相: Rs*[M2+3N2+3.5(M-N)+4]/4r/(M2+1)/(N2+1) B相:Rs/r/(N2+1) C相: Rs*[M2+3N2-3.5(M-N)+4]/4r/(M2+1)/(N2+1) | 不计 | |||
护套单点接地或交叉换位互联接地 | 等边三角形敷设 | 不计 | A1*Rs*Ds2*[1+A2(Ds/2S)2]/ [4rS2*(Rs*109/w)2+2S/5Ds] A1= | ||
等距平面敷设 | 两侧电缆 | 不计 | A1= | ||
中间电缆 | 不计 | A1= | |||
钢管型三芯电缆(分相屏蔽或分相金属护套) | |||||
不分连接方式 | 1.7*Rs*Xs2/[r*(Rs2+Xs2)] | 不计 | |||
说明 | Rs为每厘米电缆的护套电阻;r为每厘米的电缆导线电阻;Xs=2*w*ln(2*S/Ds)* 10-9ohm/cm Xt=2*w*ln(2*Se/Ds)* 10-9ohm/cm; S为电缆导线轴间距离(cm);Ds为金属护套平均直径(cm) M=Rs/(Xs+a),N=Rs/(Xs-a/3),a=2wln2*10-9ohm/cm,f为频率Hz | ||||
alltimes --- 2007-11-13 15:29:39
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6.凯装损耗系数的计算
对于凯装用非磁性材料损耗系数J2,可用下述方法计算:以护套和凯装并联电阻代替Rs,护套直径Ds1和凯装直径Ds2均方根值代替金属护套平均直径,用上面表中相应的护套公式计算护层和凯装中总损耗.
alltimes --- 2007-11-13 15:53:56
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7.电缆的热阻计算
电缆及敷设方式 | 每厘米电缆的热阻 | 说明 |
绝缘热阻T1单芯电缆 | T1=p1/2π*ln(Di/Dc) | P1,P2,P3,P4分别为电缆绝缘,衬垫层,外被层及土壤的热阻系数(℃.cm/W) Dc,Di,Ds,Db,Da,De分别为电缆的导线,绝缘,护层,衬垫层,凯装及电缆的外径(cm) h为电缆表面散热系数 L为电缆中心到地面距离(cm) Θ为变量表面温度 Θi电缆与钢管油的平均温度 Df=2.15De |
沉的热阻T2单芯电缆 | T2=p2/2π*ln(Db/Ds) | |
外被层热阻T3 | T3=p3/2π*ln(De/Da) | |
外部热阻T4 1. 空气敷设电缆 2. 直埋敷设电缆 1) 一般电缆 2) 钢管充油电缆 3.水中敷设电缆 | T4=1/(π*De*h*θ0.25) T4=p4/2*pai*ln( T4=26/(1+0.0026θi*De1 T4=p4/2*pai*ln( T4=0 |
到此,关于电缆载流量的相关参数值已经介绍完
参考电缆手册,红色的公式在电缆手册里面错了,请知道的朋友指点
没有公式编辑器,只能委屈大家了,在这里建议一下,如果以后论坛能够兼容公式编辑器的话会给大家带来很大好处的.
alltimes --- 2007-11-13 16:12:56
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YM666621 --- 2007-11-13 16:16:01
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我需要EXCEL版的公式，yingmei6621@163.com,谢谢
zhont --- 2007-11-13 16:17:20
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挺不错，写的很有体会，最近论坛载流量问题挺受关注呀！
alltimes --- 2007-11-13 16:27:23
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excel公式过两天吧 现在还没编能 但是能否出炉也待定 我会努力的
fengquan --- 2007-12-29 13:35:31
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smchappy --- 2009-07-05 10:59:18
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lz ，此内容为电缆手册上的内容，应该配有具体的辐射结构进行描述就好了！
3131465555 --- 2011-04-21 19:24:45
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yunfeng123 --- 2011-04-25 11:33:00
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31314655 --- 2011-07-05 16:45:13
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