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《电线电缆载流量》马国栋编著[1]

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《电线电缆载流量》马国栋编著[1]《电线电缆载流量》马国栋编著[1] 根据 IEC amp GB 等出版物电线电缆载流量 马国栋 等编著 2002 2 内容简介 电缆载流量是电缆运行中受环境条件和负荷影响的重要动态运行参数其重要性涉及到输电线路的安全可靠、经济合理的运行以及电缆寿命问题。国际电工委员会IEC制订的电缆额定载流量计算标准IEC-60287是国际上通用标准。本书分两部分介绍有关电缆载流量内容: 第?部分首先介绍高压输电线路用的钢芯铝绞线和铝绞线等载流量计算和试验。而后重点是依据 IEC-60287 标准对电力电缆额定载流量计算进行详细地论述。为了...
《电线电缆载流量》马国栋编著[1]
《电线电缆载流量》马国栋编著[1] 根据 IEC amp GB 等出版物电线电缆载流量 马国栋 等编著 2002 2 内容简介 电缆载流量是电缆运行中受环境条件和负荷影响的重要动态运行参数其重要性涉及到输电线路的安全可靠、经济合理的运行以及电缆寿命问题。国际电工委员会IEC制订的电缆额定载流量计算标准IEC-60287是国际上通用标准。本书分两部分介绍有关电缆载流量内容: 第?部分首先介绍高压输电线路用的钢芯铝绞线和铝绞线等载流量计算和试验。而后重点是依据 IEC-60287 标准对电力电缆额定载流量计算进行详细地论述。为了加深对计算公式的理解列举计算示例、编程计算和载流量试验。 对于电缆暂态运行(包括短时和断续运行,周期性负荷,应急负荷和短路电流等)也进行了详细地论述。 如何从经济价值观念选择电缆截面(载流量)是近代国际上十分重视的问题。并不提倡载流量越大越好,关键是它受到导体的电阻率及绝缘材料的耐温等级及热阻系数等因素的制约。安全、经济、合理的传输电能并从技术经济角度选择最佳电缆截面(载流量)是国际电工委员会倡导选择方法。为此提供了经济截面(载流量)优化计算法。 第?部分针对现有的电线电缆产品国家标准按 IEC-60287 标准进行额定载流量计算。 本书备有电子光盘和载流量IEC-60597 和 计算应用软件。 2 3 序言 电线电缆载流量是电线电缆产品的主要基本参数,世界各国长期以来均在不断地进行试验研究。上海电缆研究所建所后不久也建立试验研究基地,从事相应的试验研究工作。并于上世纪六十年代中期,根据试验研究工作成果,首先提出有关油浸纸绝缘电力电缆和布电线载流量的计算方法和相应的载流量数据。随后,由于种种原因,此项工作未能进一步全面、系统地继续深入进行。编著者凭籍执著的精神,历经挫折,坚持不懈地从事有关载流量试验研究工作,广泛收集大量国内外有关文献,终于编就“电线电缆载流量手册“。敬佩之感油然而生,欣然从命,代写序言。深信该书之出版,必将取得显著的社会效益。 编著者详尽地介绍了电线电缆载流量的基本计算方法、相应的计算软件和有关试验验证方法,并在此基础上结合电线电缆国家标准,在给定的基准条件下提出目前通用类型电线电缆产品的载流量数据,对电线电缆生产企业和使用部门均有较大的指导和现实意义。 正确的选择电线电缆产品的截面积,除了参照基准条件的载流量外,尚应考虑结合实际的敷设条件和运行方式。为此,编著者还详细论述了不同环境和敷设条件下的修正方式并提出短时负荷、周期负荷以及短路电流和短路温度的计算方法。此外,有关直接埋地电缆的土壤周围发生水分迁移而形成土壤干燥区域以及引用“经济截面“新概念选择电缆等方面也均有论述,可谓是有关电线电缆载流量的大全。可供电线电缆制造企业、电线电缆使用部门、设计研究院所和大专院校等有关人员参考使用。 杨文才 于上海. 3 4 前言 国际电工委员会IEC于 1982 年根据国际大电网会议ICGRE1964 年 233 号提出了电缆额定载流量100负荷因数计算标准 IEC60287。以后逐年进行了修正补充已趋于完善。对于特株结构电缆或特株敷设条件下仍提倡试验解决。一些未解决的问题正在进一步考虑之中。 发达国家都有统一的基准的载流量数据。现在各国电缆产品及其载流量已大都向 IEC 靠拢。国际上发达国家以及国际贸易都以 IEC60287 标准作为制订电缆产品额定载流量依据。 我国电缆载流量方面的研究始于 20 世纪 60 年代中期。随着国家电工产品向 IEC 靠拢,电线电缆产品国家标准已基本等同 IEC 相应的标准。 电缆载流量计算标准亦等同 IEC 的相应计算标准。到目前为止,我国尚无一本完整的结合我国地理和气象条件而制订的基准载流量资料。为了促使我国电线电缆载流量早日走上化, 进而对这个公益课题 — 电缆载流量研究提供一些具体资料是本书的目的。 本书由两部分构成,简介如下。 第?部分主要以 IEC 标准出版物为主介绍电线电缆载流量并结合长年来积累的经验,论述确定电线电缆载流量的试验方法。具体内容如下。 . 1 . 关于架空裸导线载流量的计算和试验问题。介绍 IEC 标准出版物和国际上学者关于钢芯铝绞线载流量的计算方法和有关参数。 同时结合我们以往的研究成果提出对钢芯铝绞线等载流量采用测算方法来确定实际环境条件下的载流量。按照 IEC 标准载流量计算公式和 Morgan 公式编成计算软件 可对各种结构的导线载流量进行计算。 . 2 . 电力电缆与架空裸导线相比除结构不同,其传输容量除受电缆本体(材料和结构)制约外,还与敷设方式(诸如有空气中、土壤中、管道中等)和环境条件有直接关系。也不能忽视个别品种进行载流量试验。根据这个原则依据 IEC-60287 系列标准详细介绍电缆载流量计算基本公式。 . 3 . 为了加深各参数值对载流量计算中起的作用大小,列举了计算示例和软件的编程。对特殊结构电缆和特定敷设方式进行了载流量计算与试验的比较。 . 4 . 主要介绍电缆运行条件方面的问题。 选择电缆规格通常所用的方法是以趋向于可采纳的最小截面,也就是电缆初始投资最小, 它并不考虑电缆使用期将发生的能量损耗费用。实际上 对于架空导线早有经济电流密度来选择导线截面概念。对于电缆来说, 这是近代国际上发达国家提出的问题,IEC 已将其制订成载流量标准中一部分。电缆经济截面经济电流的优化选择是考虑电缆整个使用期投资费用最小为宗旨。 . 5 . 短时负荷和断续负荷运行对于如机车车辆用电缆,铁道电气化接触网用导线以及电焊机电缆等都存在短时或断续负荷都是特殊的运行情况。本部分给出短时和断时载流量计算方法。 . 6 . 主要介绍 35kV 及以下电缆周期性负荷载流量计算问题。 一条干线电缆在一天内并非都是处于恒定负荷状态下运行, 它是在以一天为周期的时间段内电流以阶跃函数来变化。在这种情况下,一天的负荷曲线作为计算周期性载流量因数的依据。 该因数乘以电缆额定电流就可获得一天周期性载流量最大值。这是为了充分发挥电缆传输能力而考虑的问题。 . 7 . 介绍 35kV 以上电缆周期性负荷及应急负荷载流量计算。周期性负荷系指以一天为周期的负荷一天内周期波形基本相同。电缆热容不能忽略。通过电缆的表达式和电缆外部介质表达式求得完整的暂态温度响应后根据负荷持续时间长短确定周期性负荷因数计算公式。要获得以一天为周期内的电流峰值,则用该因数乘以电缆额定载流量。电缆的应急负荷也是很有实际意义的参数本部分给出计算公式。对周期性负荷和应急负荷进行示例计算。 . 8 . 是关于电缆短路方面的问题。 提供了在给定的时间内电缆能承受的短路电流或在给定短路 4 5电流和短路时间内电缆温升的计算方法。电缆短路温度是在规定的短路时间内根据邻接载流体材料耐热性能确定的。不同材料有不同的短路温度。根据需要可选择绝热法或非绝热法计算短路电流。依据短路电流可以计算载流体温度。给出各种有关计算短路电流的常数。 第?部分主要是对于我国电线电缆产品标准和 IEC 标准的载流量计算方法,结合我们国家一般情况下的地理和气象状况作为基准环境条件, 然后对各种类型电线电缆系列规格进行载流量计算,并根据以往部分试验验证, 最后制订成电缆载流量表。载流量表中所有数据都是趋于安全的。 实际敷设条件不同于基准条件下时载流量表中的数据应进行修正。 本部分提供了各种修正系数。本部分参考载流量包括以下各类型电线电缆。 . 1 . 铝绞线和钢芯铝绞线 根据 GB 1179-83 标准确定。 . 2 . 架空绝缘电缆 根据 GB 12527-1990GB 14049-1993 标准确定。 . 3 . 低压电线电缆 根据 GB 5013.1-1997,5015.7-1997GB5023.1-1997,GB 5023.7-1997 标准确定。 . 4 . 聚氯乙烯绝缘电力电缆 根据 GB 12706.1-91,12706.2- 91 标准确定。 . 5 . 交联聚乙烯绝缘电力电缆 GB 12706.1-91GB 12706.3- 91 标准确定。 . 6 . 阻燃电缆 — 隔氧层阻燃是在电缆绝缘与外护套之间填充一层无机金属水合物。它是一种无毒、无溴、不含卤素的白色胶状物。隔氧层阻燃电缆经受了国家标准燃烧试验达到 A 类标准。该电缆通过载流量试验表明,载流量要比一般电缆高约 10 。主要原因是的用无机物阻燃的材料的热阻系数小于原来纤维材料的热阻系数。 电缆外径也略大于一般性电缆,散热好也使载流量有所增加。该电缆是企业标准。 .7. 64/110 kV 交联聚乙烯绝缘电缆 根据 GB 11017-89 标准确定。 .8. 自容式充油电缆 根据 GB 9326.1-88,GB9326.2-88 标准确定。 此外,对于各种电力电缆在特殊敷设下的载流量计算提供了计算软件。如多根电缆直埋地并列敷设、混凝土槽管道敷设、江河湖海水底敷设等都有相应的计算软件。电缆载流量计算标准化、规范化、随电缆负荷和环境条件变化的主要参数值(如载流量、温度等)的视窗化以便于随时监控和调整。 庄 猛参与光盘编辑和制作工作。杨小静参与本书制图和部分 VB 编程工作。 本书问世蒙受有关部门的领导和人士的关注、支持和激励,对此表示十分感激。愿该出版物对于我国电线电缆载流量计算标准化、数据规范化、计算软件实用化起着应有的促进作用。 敬请读者多多指教。 编著者 于上海电缆研究所 . 5 6 目录 第?部分 电线电缆载流量计算1 架空裸导线等载流量测 算..................................................................... 14 1.1 一般情 况 ..................................................................................................................................... 14 1(2 载流量计算方 法 .................................................................................................................... 14 1(2.1 基本公式 ....................................................................................................................... 14 1.2 .2 交流电阻 RT 计 算............................................................................................................ 15 1.2.3 βRd 和 I 之间关系测量 ................................................................................................... 17 1.3 接触网用导线载流量的测 算...................................................................................................... 21 1.3.1 概述 .................................................................................................................................. 21 1.3.2 暂态运行时载流量计算方 法......................................................................................... 22 1.4 母线排载流量计算 ..................................................................................................................... 25 1.4.1 概述 .................................................................................................................................. 25 1.4.2 一相单条母线的载流量计 算........................................................................................... 25 1.4.3 一相多条并列的母线载流量计算................................................................................. 27 1.4.4 计算示例 .......................................................................................................................... 28 1.5 架空裸导线载流量计算应用软 件.............................................................................................. 29 附录 1 架空裸导线电性参数值 ....................................................................................................... 332 电缆额定载流量计算100负荷因数 ...................................... 41 2.1 一般情 况 ..................................................................................................................................... 41 2.2 电缆额定载流量计算公 式 ......................................................................................................... 41 2.2.1 空气中不 受日光照射的交流电缆................................................................................. 41 2.2.2 空 气中不受日光照射的 5kV 及以下的直流电缆........................................................ 42 2.2.3 空气中直接受日光照射的交流电 缆............................................................................. 42 2.2.4 空气中直接受日光照射时 的 5kV 及以下直流电缆.................................................... 42 2.2.5 土壤发生局部干燥 场合下的直接埋地交流电缆........................................................... 42 2.2.6 土壤发生局 部干燥场合下 5kV 及以下直流电缆.......................................................... 43 2.2.7 土 壤避免发生局部干燥场合下的交流电缆................................................................. 43 2.2.8 土壤避免干燥场合下的 5kV 及以下直流电 缆............................................................ 442.3 导体交流电阻计 算 ................................................................................................................... 44 2.3.1 导 体直流电阻 .................................................................................................................. 44 2.3.2 集肤效应因数 YS ............................................................................................................. 45 2.3.3 对于二 芯或二根单芯电缆的邻近效应因数 Yp............................................................ 45 2.3.4 对于三芯或三根单芯电缆的邻近效应因数 Yp.............................................................. 45 2.3.5 钢管电缆中集肤和邻近效 应........................................................................................... 46 2.4 绝缘损耗仅适用于交 流电缆................................................................................................. 47 6 72.5 金属套和 屏蔽的损耗仅适用于交流电缆 ............................................................................. 48 2.5.1 两根单芯电缆和三根单芯电缆三角形排列带电段金属套两端互 连 ...................... 48 2.5.2 正常换位带电段金属套两端互连且平面排列的三根单芯电 缆................................. 49 2.5.3 平面排列不换位且带电段金属套两端互连的三根单 芯电缆..................................... 49 2.5.4 金属套各互连点之间单芯电缆的间距不 等................................................................. 50 2.5.5 大截面分割导体效 应....................................................................................................... 50 2.5.6 金属套单点 互连或交叉互连的单芯电缆....................................................................... 51 2.5.7 统包 金属套二芯非铠装电缆......................................................................................... 53 2.5.8 统包金属套非铠装三芯电缆........................................................................................... 53 2.5.9 钢带铠装的二芯和三芯电 缆......................................................................................... 54 2.5.10 分相铅包SL 型铠 装电缆 ............................................................................................ 54 2.5.11 钢管电缆屏 蔽和金属套中损耗..................................................................................... 542.6 对于铠 装、加强带和钢管的损耗因数(仅适用于工频交流电缆).................................... 55 2.6.1 非磁性铠装或加强层....................................................................................................... 55 2.6.2 磁性铠装和加强 层 ........................................................................................................ 55 2.6.3 钢管损 耗 ........................................................................................................................ 582.7 双 回路平面排列金属套涡流损耗因数计 算.............................................................................. 59 2.7.1 双回路平面排列金属套涡 流损耗计算方法.................................................................... 59 2.7.2 单回路高电阻金属 套损耗因数λ0 的公式..................................................................... 60 2.7.3 系数 H、N 和 J 的计算 ................................................................................................... 61 2.7.4 关 于电缆换位时注意事项............................................................................................... 64 2.7.5 涡流损耗的计算示 例....................................................................................................... 652.8 单芯电缆并列 之间电流分配和环流损耗的计算...................................................................... 6.
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