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35KV地铁设计论文 - 无图版

wangjinan --- 2009-12-01 10:00:57

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35KV地铁设计论文
pwenhuan --- 2009-12-01 12:30:50

2

可以下载看看
solcom --- 2009-12-02 12:29:07

3

是什么时候的论文的呀
ma800722 --- 2009-12-02 14:56:00

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地铁用35 kV交流电力电缆结构与参数选择分析
田胜利
摘 要:本文结合相关工程经验,分析了地铁供电系统35 kv交流电力电缆结构及性能,介绍了导线及线芯截
面、电缆绝缘水平、导体屏蔽及金属屏蔽层截面、电缆及阻燃类别等项参数选择并提出选择建议,对电缆选择设
计有一定的参考价值。
关键词: 地铁;35kv电缆;结构参数;选择;分析
Abstract:With reference tO practical project,the article analyzes the SUalcture and characteristics of 35kV power cable
for po wer supply system in M etro,introduces the parameter selection in several aspects i.e.conductor an d cross section,
cable insulation level,cross section of conductor shielding layer,cable an d types of an ti-fire,raises the recommendations
for selection.It has some certain referencing value for selection an d design of power cable.
Key words:Metro;35kV po wer cable;structure and parameter;selection;analysis
中图分类号:U231+.8 文献标识码:B 文章编号:1007.936X(2003)04-0038.03
1 前言
35 kV交联聚乙烯绝缘电力电缆以其导体工作
温度高、载流量大、抗老化、耐热性能好等特点而
广泛应用于地铁工程。但目前国家对35 kV电力电
缆仅有性能指标检验标准。国标GB12706—91对
35 kV电力电缆做了一般规定,有些技术参数尚需
根据地铁的特点进行综合分析,合理选取,以满足
地铁运行安全要求。
2 电缆结构及其参数的选择
2.1 导体及其线芯截面的选择
图1 35 kV单芯交联聚乙烯绝缘电力电缆通用结构图
作者简介: 田胜利(1964-),男,河南人, 中铁电气化勘
测设计研究院, 高级工程师, 天津300250, 电话:
022.26020838。
38
电缆导体可选择GB/T3956标准规定的第1
种、第2种、第5种和第6种导体,第1种为实心
导体,第2种为绞合导体,第5种和第6种为软线
导体。
根据地铁电缆载流大,电阻要求小的特点,建
议采用无氧铜杆拉制的多股圆形铜线绞合紧压成
型导体,其中铜杆氧含量不大于10 ppm,紧压系
数应不小于0.9,导体表面光滑、无油污、无毛刺
以及凸起或断裂的单线。
导体总截面满足:
(1)对于较长距离的大电流回路,应按经济
电流密度法选择线芯截面,即电缆的线芯截面可由
下式确定:A=IglJ .
式中:厶为正常时最大持续工作电流,A;‘,为经
济电流密度, 。
(2)在持续工作电流及最大工作电流作用下,
电缆线芯的最高额定温翩℃;
(3)在最大短路电流作用时间内,电缆线芯
的最高允许温度为2 500℃;

(4)线路末端电压损失不觑。
2.2 电缆绝缘水平的选择
电缆的绝缘厚度一般按绝缘的工频和冲击强
度的平均值分别计算确定,取其大者。
创|E
式中:t为绝缘厚度,lluIl;V为承受电压,kV;E
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地铁用35kV交流电力电缆结构与参数选择分析 田胜利 2003年第4期
为设计破坏强度,kV/mm。
实际电缆设计中,电缆承受工频电压值Vac和
工频电压最低破坏强度玩c ,求出绝缘厚度k:以
及由承受雷电冲击电压值 衄和雷电冲击电压最
低破坏强度EL cimp)求出绝缘厚度timp。取二者的绝
缘厚度作为电缆的绝缘厚度。
电缆 值的选择,根据GB12706.1.91的规定,
额定电压为35 kV 的电缆分为两类,第1类,
为21 kV,适用于单相接地故障时间每一次一般不
大于1 min的系统,亦可用于最长不超过8 h,每
年累计不超过125 h的系统,绝缘材料的厚度为
9.3 mill:额定电压为35 kV的第1I类电缆, 为
26 kV,适用于接地故障更长的系统,和对电缆绝
缘性能要求较高的场合。在GB12706.3—91中规定
了绝缘材料的厚度为10.5 mill。
电缆绝缘屏蔽层目前存在可剥离和不可剥离
两种。不可剥离绝缘屏蔽非金属半导电层与绝缘线
芯紧密结合,电场分布均匀,比可剥离绝缘屏蔽具
有更高的安全性,但其施工难度高。
考虑到国内生产厂家的技术水平、原料采购、
管理模式等问题,建议地铁35 kV 电力电缆选用
26/35 kV不可剥离半导电屏蔽层的电缆比较稳妥。
2.3 导体屏蔽及金属屏蔽层截面的选择
根据GB/T12706.3—91规定,额定电压 为
1.8 kV以上的电缆应有导体屏蔽和绝缘屏蔽,导体
屏蔽应为挤包的半导电层。对于地铁35 kV交联聚
乙烯绝缘电缆,除了要有导体屏蔽外,还要有金属
屏蔽。
金属屏蔽有铜丝屏蔽和铜带屏蔽两种结构,铜
丝屏蔽由疏绕的软铜线组成,其表面应用反向铜丝
或铜带扎紧;铜丝屏蔽的标称截面分16、25、35、
50mill 4种,应根据故障电流容量要求选用。
金属屏蔽层的作用,一方面是弥补半导电层屏
蔽的不足,另一方面则是作为事故电流的通路。在
中性点接地系统发生单相接地故障时,故障电流要
从金属屏蔽层流过,为了不至于将金属屏蔽层烧
损,或使金属屏蔽层的温度不超过其内外侧材料的
最高耐受温度,要合理地选择金属屏蔽层的截面。
在地铁供电系统35 kV 侧中性点是经小电阻
接地的,发生单相短路时,不计设备阻抗,短路电
流可用以下公式计算:
Ia=35/1.732 (风+吼)
式中:,d为单相短路电流,leA;Re为中性点接地电
阻(可调分级值为19,25,39 Q); 为系统接地
电阻,取0.5 Q。 ‘
单相短路电流一般限制在1 000A以内。
在地铁工程中,35 kV电缆通常选用单芯电缆,
发生两相、三相短路的概率是很小的。
在工程中应根据系统继电保护的配置情况和
所考虑的不同故障下的短路容量,在设计中进行计
算校核。
① 单相接地,100 ms差动保护跳闸,故障电流
流过金属屏蔽层时,金属屏蔽层的截面大于2 mill ,
可以满足要求。
② 单相接地,3 S过流保护跳闸,故障电流流
过金属屏蔽层时,金属屏蔽层的截面大于l0、5 mill ,
就可以满足要求。
③ 单相接地,接地电阻短接故障,100 ms差动
保护跳闸,当主变压器容量为31.5 MVA时,单相
接地故障电流将近5 000 A,金属屏蔽层的截面大
于10.5 mill ,仍可以满足要求。
根据以上的分析,系统在不同的工况下发生单
相接地故障时,对金属屏蔽层截面的要求是不同
的。在地铁工程中,建议35 kV电缆金属屏蔽层截
面选定为16 mill 。
2.4 电缆阻燃类别的选择
在GB12666.5—90《成束电线电缆燃烧试验方
法》中,对电缆试样的根数,按成束电缆每米长度
中所含非金属材料的不同体积, 分为A类、B类、
C类三种类型。
n(S—S )
V = 一
1 00O
式中:,l为电缆根数,根; 为按试样类别确定的
每米成束电线电缆试样所含非金属材料的总体积,
A类取7.0 L/m,B类取3.5 L/m,C类取1.5 L/m;
为一根试样横断面的总面积,mill ;S 为一根试
样横断面中金属材料的总面积,mill 。
地铁隧道内每侧一般有3~5回35 kV电缆。对
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电-~4g铁道 2003年第4期
于截面为300111/11 和150111/11 的35kV单芯电缆,
每米长度所含非金属材料的总体积,超过了7 L。
所以,地铁用35 kV电缆应选择A类阻燃电缆。
2,5 低烟无卤高阻燃防水层
地铁电缆的一般要求为低烟、低毒、防水。根
据调研,采用阻燃无纺布+无卤低烟隔氧高阻燃防
水内护套结构,可满足此要求。阻燃无纺布带既作
为衬层保护绝缘,同时具有阻燃作用。无卤低烟隔
氧高阻燃防水内护套既具有良好的阻燃性能,能满
足电缆达到A 类成束燃烧阻燃要求,又具有优异
的防水效果。
无卤隔氧层防水内护套材料是由阻燃聚烯烃
内护套料添加了大量的含有结晶水的阻燃剂
AI(OH)3、Mg(OH)2,消烟剂,经特殊配方精密混
炼加工而成。其阻燃剂在电缆燃烧时会释放结晶
水,吸收大量的热量,同时,脱水反应会产生大量
水蒸汽,它可以稀释可燃气体,从而阻止燃烧。根
据试验证明,具有无卤低烟高阻燃防水层结构的电
缆成束燃烧40 min后发现,无卤隔氧层防水内护
套已经结成一层壳,这层壳能阻止火焰进入绝缘内
部,很好地起到阻燃作用。并且无卤隔氧层防水内
护套材料中的消烟剂能保证此电缆燃烧时透光率
达到较为理想的效果。
该结构良好的防水效果是因为无卤隔氧层防
水内护套材料的主要成分是聚烯烃,聚烯烃为非极
性高分子,而水为极性分子,根据极性相溶理论,
水分子很难通过聚烯烃结构进入电缆的内层;再就
是与含卤的PVC护套料相比,聚烯烃结构更为紧
密,从而防水效果也比用含卤的阻燃PVC护套料
做隔氧层的电缆好。
2.6 电绫铠装材料的选择
单芯电缆的铠装一般非磁性材料。目前常用的
非磁性材料有铜带和不锈钢带。由于铜带比不锈钢
带软,用铜带铠装的电缆的弯曲性能较好,施工中
也更便于敷设,一般比较常用。
在26,35 kV单芯交联电缆内外护套间绕包无
卤高阻燃带+铜带+无卤高阻燃带结构用于防鼠。
铜带能很好地防止老鼠、白蚁对电缆的破坏。同时
铜带还有效地隔绝了内外护套,提高了电缆的阻燃
性能。
2.7 低烟与无卤性能
对于低烟,在GB/T17651.98标准中作了规定,
即试验得到的透光率超过6o%时,才可称为低烟。
电缆燃烧气体中的卤酸相当含量小于5 mg/g时,
满足低烟的标准,即只有无卤产品才能满足低烟的
标准。低卤产品燃烧时烟气透光率一般在
30%一50%之间,达不到低烟标准要求,应为低烟
无卤阻燃电缆或低卤阻燃电缆。
对于低烟无卤阻燃电缆的检验,一般采用PH
值和电导率标准,燃烧时逸出气体的Ph值应不小
于4.3,电导率应不超过10 tS/mm,透光率应不小
于6o%;对于低卤阻燃电缆,燃烧时卤酸气体的含
量一般取不大于100 mg/g,透光率一般取不小于
3O% 。
建议在地铁35 kV电缆外护套采用低烟、无卤
阻燃材料,例如:聚烯烃。
2.8 防紫外线与防白蚁性能
关于电缆的防紫外线要求, 目前无相应标准。
经调研一般可采用黑色聚氯乙烯作外护套的电缆,
即可达到防紫外线要求。如有特殊要求,可采用高
密度聚乙烯加炭黑材料的护套。
对于电缆护套的防白蚁要求,可在配方中加入
对人类和环境无害的化学添加剂。
3 电缆结构及性能参数选择建议
3.1 电缆主要结构要求
3,1,1 导体
采用第2类导体,多股圆形铜线绞合紧压成
型,紧压系数不低于0.9。
3.1,2 导体屏蔽
导体表面应有均匀挤包的交联型半导电层作
为导体屏蔽层。半导电层表面应光滑,无明显绞线
凸纹,不应有尖角 颗粒、烧焦和擦伤的痕迹。
3,1,3 绝缘
绝缘采用交联聚乙烯(XLPE)材料。 为
26 kV,绝缘标称厚度为1O.5一I'I'I1TI。
3.1,4 绝缘屏蔽
导体屏蔽层为交联型半导电层,均匀挤包于绝
缘表面。半导电层表面应光滑,不(下转第46页)
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(6)存贮单元。通过FLASH 存贮卡存贮语
音信号、时间、设备编号等数据信号,能在线擦写
10万次以上, 可脱机保存, 断电后数据不丢失。
3 技术指标及优势
3.1 固态语音录放仪的主要技术参数
固态语音录放仪的主要技术参数见表1。
表1 固态语音录放仪的主要技术参数
项目 参数
频率响应,Hz
信噪比/dB
失真度
信号输入方式
平衡输入阻抗/l【
输入信号幅度/dB
音频输出电平/dB
声控起控灵敏度/dB
时钟走时精度,秒厚度
录音时间记录
直流供电电源/v
交流供电电源/v
最大工作电流
(直流24 V情况下)/mA
最大放音功率/W
站号设置范围
电话遥控接口
工作温度fC
相对湿度
大气压力/kPa
3.2 固态语音录放仪的特点
(1)技术先进,免维护,适用于恶劣环境。
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
整机采用单片机技术,语音压缩采用DSP数
字信号处理器,录音采用可插拔大容量固态闪存IC
卡存贮语音信号,信号存取通过数据线传输,无磁
头、磁带,硬盘等机械机构, 不怕震动,不磨损。
维护量少。
(2)信息保存时间长。存贮卡内信息可保存10
年以上,保证信息不丢失。
(3)录音内容全面。录音的同时记录录音的起
始时间、录音的时长、站段编号、录音通道号,回
放时同步重显。
(4)调查取证方便。录音内容可遥控查询、本
地查询; 可更换存贮卡,提取录音证据。
(5)安装方便。录音线可选配水晶头、航空插
头等,电源可用220 V交流、110 V直流、24 V直
流等,安装时一插即可。可与各种新型、老式设备
连接。
4 结束语
固态语音录放仪是针对铁路环境研制开发的,
它的功能特点很适合铁路电力调度使用。目前,全
路范围内的行车调度有大约80% 的站段采用固态
语音录放仪进行电调录音,现场使用效果良好,得
到了用户的一致好评。固态语音录放仪值得在铁路
电力调度中推广应用。
收稿日期:2003-04-14
(上接第40页)应有尖角、颗粒、烧焦和擦伤的
痕迹。导体屏蔽、绝缘、绝缘屏蔽采用三层共挤的
方式生产。
3.1.5 防水层
阻燃无纺布+无卤低烟隔氧高阻燃防水内护
套结构(或径向防水层结构无碱玻璃布带+高阻燃
防水内护套),主要材料:无卤、高密度防水聚烯烃。
3.1.6 金属屏蔽
金属屏蔽层采用铜丝疏绕加铜带重叠绕包,供
电系统短路电流为1 000 A/3 S。
3.1.7 防鼠阻燃铠装层
其结构为依次重叠绕包两层无碱玻璃布带+一
层铜带+两层无碱玻璃布带。无碱玻璃布带厚度为
0.2 mln,铜带厚度为0,12 Im 。
3.1.8 电缆弯曲半径
电缆最小弯曲半径不大于l5—20 D (D为电缆
直径)。
3.2 防紫外线电缆外护套要求
电缆外护套选用黑色低烟、无卤耐候聚烯烃护
套材料,护套材料具有良好的抗日照、紫外线老化
性能。
3.3 电缆燃烧性能要求
(1) 电缆燃烧时的阻燃性能满足GB
1 2666.5.90规定的A类成束电缆垂直燃烧试验。
(2)电缆燃烧时产生的烟浓度其最小透光率
不小于60%。
(3)电缆护套燃烧时产生的卤酸气体逸出量
不大于5 mg/g。
(4)电缆护套燃烧时pH 值和电导率测试按
GB/T17650.2规定,PH值不小于4.5, 电导率不大
于5 pSlmm。
收稿日期:2003.07434
jxcable --- 2009-12-12 10:08:45

5

内容如何
haixin5423 --- 2012-09-14 14:55:23

6

太乱了
-- 结束 --