电缆允许短路电流和电缆金属屏蔽短路电流计算
电力电缆金属屏蔽的截面积及其短路热稳定要求
电力电缆金属屏蔽的截面积及其短路热稳定要求摘 要：参考国内外相关标准，根据电力电缆金属屏蔽的热稳定性能，对中压电力电缆的金属屏蔽层截面积提出明确的要求，以规范招投标技术要求，保证电力电缆金属屏蔽满足电网长期稳定安全运行要求。
关键词：电力电缆 金属屏蔽 截面积 热稳定Requirements for metallic screen size and thermal short-circuit of power cable Abstract: According to national and international standards, this paper specifies the cross-section sizes of metallic screen of power cable so that it meets with the thermal short-circuit requirements. It ensures that the metallic screen meet the requirements for long-term safe operation of power distribution systems. The conclusion is part of technical specifications for tender documents.Key words: power cable, metallic screen, cross-section, thermal short-circuit0 引 言按照现有国家有关标准规定，电力电缆屏蔽短路试验由制造厂与用户考虑电网实际短路条件确定；中压电力电缆标准缺少关于金属屏蔽截面积的规定，制造厂一般都没有对电缆的金属屏蔽层进行短路热稳定试验；在实际招投标过程中，往往缺少对电力电缆金属屏蔽的截面积的明确规定；本文在总结国内外相关文献资料的基础上，根据铜导体的热稳定性能计算公式，提出了电缆金属屏蔽层截面积的确定方法。
浅谈高压电缆金属屏蔽层接地问题
浅谈高压电缆金属屏蔽层接地问题电力安全规程规定：电气设备非带电的金属外壳都要接地，因此电缆的铝包或金属屏蔽层都要可靠接地。
10kV高压电缆金属屏蔽层通常采用两端直接接地的方式。
这是由于10千V电缆多数是三芯电缆的缘故。
上世纪中期前，10kV 电缆均采用油浸纸绝缘三芯电缆。
结构多为统包型，少量为分相屏蔽型。
上世纪末期开始大量使用交联聚乙烯绝缘分相屏蔽三芯电缆，逐步淘汰了油纸电缆。
九十年代以来，随着城市经济建设的迅猛发展，负荷密度增大，环网开关柜等小型设备的应用，城市变电所出线和电缆网供电主干线电缆开始采用较大截面单芯电缆。
单芯电缆的使用提高了单回电缆的输送能力，减少了接头，短段电缆可以使用，方便了电缆敷设和附件安装，也由此带来了金属屏蔽接地方式的问题。
标签：三芯电缆、单芯电缆、一端接地一、单芯电缆金属护套工频感应电压计算单芯电缆芯线通过电流时，在交变电场作用下，金属屏蔽层必然感应一定的电动势。
三芯电缆带平衡负荷时，三相电流向量和为零金属屏蔽上的感应电势叠加为零，所以可两端接地。
单芯电缆每相之间存在一定的距离，感应电势不能抵消。
金属屏蔽层感应电压的大小与电缆长度和线芯负荷电流成正比，还与电缆排列的中心距离、金属屏蔽层的平均直径有关。
1、电缆正三角形排列时，以YJV-8.7/12kV-1×300mm2单芯电缆为例，电缆屏蔽层平均直径40mm，PVC护套厚度3.6mm，当电缆“品”字形紧贴排列，负荷电流为200A时，算得电缆护层的感应电压为每公里10.7V。
2、电缆三相水平排列时，设电缆间距相等，当三相电缆紧贴水平排列，其它条件与1相同时，算得边相的感应电压为每公里16.9V，中相的感应电压为每公里10.7V；当电缆间距200mm时，算得边相的感应电压为每公里36.1V，中相的感应电压为每公里31V。
边相感应电压高于中相感应电压。
（1）当电缆长度与工作电流较大的情况下，感应电压可能达到很大的数值。
探讨中压电缆的金属屏蔽层
探讨中压电缆的金属屏蔽层【摘要】本文主要描述了中压电缆为什么要采用金属屏蔽结构以及金属屏蔽的工艺及短路电流的计算方法。
【关键词】金属屏蔽；截面积；屏蔽工艺；短路电流；0 引言金属屏蔽层是中压（3.6/6kV∽26/35kV））交联聚乙烯绝缘电力电缆中不可缺少的结构,GB/T12706.2—2008和GB/T12706.3—2008第7部分规定所有电缆的绝缘线芯上应有金属屏蔽，可以在单根绝缘线芯上也可以在几根绝缘线芯上包覆金属屏蔽。
科学设计金属屏蔽的结构、准确计算屏蔽层所承受的短路电流并合理制定屏蔽层加工工艺,对确保交联电缆的质量乃至整个运行系统的安全具有至关重要的作用。
1 金属屏蔽的方式和作用中压交联聚乙烯绝缘电力电缆金属屏蔽的方式主要由铜带搭盖绕包屏蔽和疏绕铜丝屏蔽两种方式。
根据GB/T12706-2008 额定电压6kV到35kV电缆的标准规定，铜带屏蔽方式中的铜带平均搭盖率不小于铜带宽度的15%（标称值），最小值不小于5%。
单芯电缆的铜带厚度≥0.12mm,多芯电缆的平均厚度≥0.10mm,铜带最小厚度不小于标称值的90%。
铜丝屏蔽由疏绕的软铜线组成，其表面应由反向绕包的铜丝或铜带扎紧，相邻铜丝的平均间隙应不大于4mm。
电缆结构上的屏蔽是一种改善电场分布的措施，金属屏蔽的作用主要有以下几个方面:1、电缆正常通电时金属屏蔽层通过电容电流，短路故障时通过短路电流。
2、将电缆通电时引起的电磁场屏蔽在绝缘线芯内，以减少对外界产生的电磁干扰，金属屏蔽层也起到限制外界电磁场对内部产生的影响。
3、电站保护系统要求外金属屏蔽具有较好的防雷特性。
4、均化电场，防止轴向放电。
由于半导电层具有一定的电阻，当金属屏蔽层接地不良时，在电缆轴向由于电位分布不均匀而造成电缆沿面放电。
2 金属屏蔽截面积的计算为了保证系统发生短路时不烧坏金属屏蔽层，必须根据系统规划详细合理计算出短路容量，根据短路容量计算出金属屏蔽层的截面大小。
短路电流及计算范文
短路电流及计算范文短路电流是指电路中发生短路时，电流的最大值。
当电路发生短路时，电流会迅速增大，可能会造成电设备的损坏甚至引发火灾等危险情况。
因此，了解和计算短路电流是电气工程领域的重要知识。
短路电流可以通过欧姆定律计算得出。
根据欧姆定律，电流(I)等于电压(U)与电阻(R)之比，即I=U/R。
在短路情况下，电阻接近于0，因此电流可能非常大。
计算短路电流可以使用短路电流计算公式。
这个公式是根据欧姆定律推导出来的，它可以帮助工程师准确地计算电流的最大值。
短路电流计算公式如下：I_sc = U / (Z_s + Z_l)其中，I_sc是短路电流，U是电压，Z_s是源阻抗，Z_l是负载阻抗。
源阻抗是指电源本身的阻抗。
它包括电源内部阻抗和连接线路的阻抗。
负载阻抗是指电路中的负载元件的阻抗。
上面的公式可以规定正常电压下电路的短路电流，但在实际应用中，我们也需要考虑其他情况。
例如，电动机短路电流计算。
电动机的短路电流计算比较复杂，因为电动机包含很多绕组。
我们可以使用Park夺格拉夫法(Park's circle method)来计算电动机短路电流。
另一个需要考虑的情况是变压器的短路电流计算。
变压器的短路电流计算可以使用相似变压器法(Similar Transformer method)。
该方法通过将变压器视为两个相似的变压器来计算短路电流。
以上这些计算方法只是对短路电流计算的一些基本方法，实际情况可能会更加复杂。
在实际应用中，我们还需要考虑电源的稳定性、环境因素、电缆长度和截面积等因素。
在电气工程中，短路电流计算是非常重要的一项工作。
它可以帮助工程师合理设计电路，确保电设备的安全运行。
因此，掌握短路电流的计算方法对电气工程师来说非常关键。
总结一下，短路电流是电路中发生短路时的电流最大值。
我们可以使用欧姆定律和短路电流计算公式来计算短路电流。
同时，我们还需要考虑不同设备的特殊计算方法和其他因素的影响。
电力电缆允许短路电流计算的简单方法及与IEC949的比较_刘英
似认为短路电流产生的热量来不及向外发散，除极
少部分传递到与载流体相邻的非金属材料层中，绝
大部分转化为载流体的温升； 同时认为短路电流不
随时间变化，热容也为常数。
由持续时间为 t 的短路电流 I 在电缆载流体中
产生的总热量 W 为：
W
=
I2
－
·Ｒ·t
－
这里的 Ｒ 是单位长度载流体在短路时间内的等效电
阻，它和载流体的温度有关。由于载流体温度在时
数（ A·s1/2 / mm2 ） ，由下式计算：
槡 K = σc（ β + 20） × 10 －12 ρ20 式中： σc为载流体 20 ℃ 时的比热（ J / K·m3 ） ； ρ20 为载 流体 20 ℃ 时的电阻率（ Ω·m） ； β 为 0 ℃ 时载流体电 阻温度系数的倒数（ K） ； S 为载流体截面积（ mm2 ） ； t 为短路持续时间 （ s） ； θi、θf 分别为起始和最终温度 （ ℃） 。 （ 2） 计算非绝热效应的修正系数 非绝热因数 ε 的计算依据下式：
ε = 1． 0052
故有： I = 1． 0052 × 161． 88 = 162． 72 kA 。
而以本文提出的方法计算时，有
α
=
（ 3． 5
1 × 2． 4
× 106 ）
= 1． 2 × 10 －7 m2 / s，
两种方法计算结果的偏差为
γI
=
162． 72 － 157． 96 162． 72
× 100
=
2． 9%
若以短路时间为 5 s 计算，可得
γI
=
52． 04 － 50． 73 52． 04
× 100
= 2． 5%
电缆过载及短路电流计算
式中， 单位为 7 % +. ， ・& 或 2 % +. & ； # 为散热系数， 8 9 为散热面积； !、 !6 分别为导体和周 围媒质温度。 !4 5 % : 1 ! （ ! " # " .）
称为热容系数， 单位为 7 % &・+! 。表 ! " # " . 为电缆 式中， % : 为单位长度电缆的热容， 常用材料的热容系数。 表!"#".
’ % -. " ） "’ * ! "（ + ( % ,
（$ % & % ((）
式中， " * 为长期允许的负载电流； " / 为过载电流； "为时间常数。
!! # 0 $ 0
（$ % & % (’）
( 式中， ， # 0 为等效热容， # 0 ! # 1 2 （ # 3 2 # 4 2 …） # 1 为导电线芯热容； # 3， # 4 …为绝 ’ 缘层、 金属屏蔽层等电缆各部分热容； $ 0 为等效热阻， $ 0 ! $ ( 2 $ ’ 2 $ $ 2 $ 5 。则 "+ ! "* (%, ! (
体积膨胀系数 ! ( % ) )* - )* % 0 34 + 0 - )* % 0 , + 0 - )* % 0 & + / - )* % 0
— — — — — —
土地热容系数一般取 4 + 04 - )*/ ’ ! $&・( 。
据上述分配原则 ! 5 " 6 !7 8 !9 （ 6 #$ 5" 8 %;5 ! %!: ） ! 示意热路图如图 & % . % )。 （ & % . % &）
短路电流计算方法
短路电流计算方法短路电流是指在电路中出现短路时所产生的电流。
短路电流的计算对于电路的设计和保护具有重要意义。
正确计算短路电流可以帮助我们选择合适的电器设备和保护装置，从而确保电路的安全运行。
下面将介绍一些常见的短路电流计算方法。
首先，我们需要了解短路电流的定义。
短路电流是指在电路中出现短路时，电流突然增大的现象。
短路电流的大小取决于电路的阻抗、电压和负载等因素。
在进行短路电流计算时，我们需要考虑这些因素，并采用适当的方法进行计算。
一种常见的短路电流计算方法是采用对称分量法。
对称分量法是一种基于对称分量理论的电路分析方法，通过将三相电路中的不对称系统转化为对称系统，简化了电路的分析和计算过程。
在使用对称分量法进行短路电流计算时，我们需要先将电路转化为正序、负序和零序对称分量，然后分别计算它们的短路电流，最后将它们合成为总的短路电流。
另一种常用的短路电流计算方法是采用复功率法。
复功率法是一种基于复功率理论的电路分析方法，通过将电路中的各个元件的功率表示为复数形式，简化了电路的分析和计算过程。
在使用复功率法进行短路电流计算时，我们需要先将电路中各个元件的复功率表示出来，然后利用复功率的运算规则进行计算，最终得到短路电流的大小和相位。
除了对称分量法和复功率法，还有一些其他的短路电流计算方法，如有限元法、潮流法等。
这些方法各有特点，适用于不同类型的电路和不同的计算要求。
在实际工程中，我们可以根据具体的情况选择合适的方法进行短路电流计算。
总的来说，短路电流的计算对于电路的设计和保护具有重要意义。
正确计算短路电流可以帮助我们选择合适的电器设备和保护装置，从而确保电路的安全运行。
在进行短路电流计算时，我们可以采用对称分量法、复功率法等不同的方法，根据具体的情况选择合适的方法进行计算。
希望本文介绍的短路电流计算方法对大家有所帮助。
导体和金属屏蔽热稳定计算书
导体和金属屏蔽热稳定计算书电缆导体及金属护套的短路热稳定性主要通过热稳定性短路电流和短路时间来进行校验，主要校验方法如下：一、允许短路电流的计算电缆中任何载流元件，其额定短路电流的计算方法都采用绝热方法，即在短路时间内，热量保留在在流体内。
实际上在短路时，一些热量会传入相邻的材料中去，并非是绝热的，但按极端条件计算，其结果是偏于安全的。
IEC-986(1989)标准推荐的短路电流计算公式中忽略热损失。
采用绝热方法导出的公式对大多数情况是准确的。
任何误差都是偏于安全的。
对任何初始温度从绝热温升方程中导出短路电流计算公式如下：式中：S—载流体截面积，mm²，对于导体和金属套而言，使用标称截面足够了（如果是屏蔽，此值需仔细考虑）：I AD——短路电流（短路期间内电流有效值），A：t——短路时间，s，自动合闸情况下，t是短路电流持续时间的集合，最大到5s，二次短路之间任何冷却作用均忽略：K——与载流体材料有关的常数，As½/mm²，见表1。
θr——最终温度，℃；θi——起始温度，℃；β——0℃时载流体电阻温度系数的倒数，K,见附表1；σc——20℃时载流体比热，J/K·m³，见附表1；ρ20——导体20℃时电阻率，Ω·m，见附表1；二、短路电流计算简化式短路电流的实际过度过程是比较复杂的。
短路电流从产生瞬间时电流到衰变为暂态电流，最后达到稳定电流。
短路过程中载流导体的热效应正比于短路电流的平方并截止于切断故障的实际动作时间t。
一般情况下，短路电流作用时间很短，可以认为导体短路是个绝热过程。
通过分析和换算，可以将公式1化简为：式中：S——载流体截面积，mm²，对于导体和金属套而言，使用标称截面足够了（如果是屏蔽，此值需仔细考虑）；I AD——短路电流（短路期间内电流有效值），A：t——短路时间，s，自动合闸情况下，t是短路电流持续时间的集合，最大到5s，二次短路之间任何冷却作用均忽略：C——热稳定系数，见附表2。
金属屏蔽的截面满足短路电流容量计算
以上计算公式并不算复杂，关键在于起始短路温度和最终短路温度的选取。 我们知道对于导体的短路电流时，起始短路温度和最终短路温度分别取 90℃和 250℃(由于短路时间不可能达到 5 秒，这样取值偏于安全)。
S=N·W·δ
式中：S—铜带截面 mm2
N—铜带层数
W—铜带宽度 mm
δ—铜带厚度 mm 按这种方法计算，单芯电缆的铜带截面为: 1*30*0.12=3.6mm2 或 1*35*0.12=4.2mm2, 三芯电缆的铜带截面为： 3*30*0.10=9.0mm2 或 3*35*0.10=10.5mm2 而且铜带的屏蔽截面与搭盖率无关，与绝缘外径无关，与铜带宽度有关，与 实际情况不符合。
dl40191高压电缆选用导则对金属屏蔽层截面有如下规定黑体字部53交联聚乙烯电缆金属屏蔽层截面选择531为了使系统在发生单相接地或不同地点两相接地时故障电流流过金属屏蔽层而不至将其烧损该屏蔽层最小截面宜满足表5要求
金属屏蔽的截面满足短路电流容量计算
金属屏蔽不但起到静电屏蔽的作用，还起到了导通故障电流的作用。 因此无论在电缆的选型和电缆的制造环节都应注意金属屏蔽的截面满足 短路电流容量。 1、 标准的规定
第 2 种按照环形截面计算: S=π·(D+N·δ)·N·δ/(1-K) 式中：S—铜带截面 mm2
D—屏蔽前外径 mm N—铜带层数
δ—铜带厚度 mm K—重叠率 用这种计算方法可以知道，铜带的屏蔽截面与搭盖率有关，与绝缘外径有关， 与铜带宽度无关，与实际情况较为符合。考虑到铜带表面的氧化导致接触不良， 铜带之间的焊接接头等因素，以上计算值乘以一个安全系数来计算承受的短路电 流较为妥当。 4、短路电流的计算： 根据 IEC949-88,电缆短路过程中，短路容量大，短路时间短，可以看作是绝热 过程(偏于安全)。
载流量的计算
载流量/短路电流/膨胀系数计算书一、电缆长期载流量计算电缆导体上所通过的电流叫做电缆的载流量有时也叫做电缆的“负载”或“负荷”。
电缆允许连续载流量是指电缆的负载为连续恒定电流100负载率时的最大允许量。
电缆的载流量问题通常遇到的有两类一类是已知电缆的结构及敷设情况求允许的载流量另一类是已知需要传输的负载求电缆的导体面积。
本节介绍载流量的一般计算方法。
为了供使用方便电缆的生产或使用部门常就一定的条件如环境温度电缆最大温度敷设条件等对各种规格的电缆计算出载流量并列成“载流量表”为了扩大其应用范围这种表还给出了当环境温度、导体温度、敷设条件变化时的校正系数。
当已知需要传输的负载设计所需的电缆时往往给出的是负载的“功率”或“容量”。
输电线路的功率又分视在功率、有功功率、无功功率三种量如果线路的电流为IA线路电压为UlkV负载功率因数为cos则有如下关系功率因数—cos SPcos 功率名称单相电路中三相电路中视在功率UIS 22QPS 有功功率cosUIP cos3UIP 无功功率IUQIUQCCLL或sinUIQ 线路电流I的计算sin3cos33LqLLsUPUPUPI 电缆长期载流量计算方法电缆允许连续载流量可用导体高于环境温度的稳态温升推导出来从电缆的等效热路按热路欧姆定律。
电缆的等值热路图T adWcWcWcW1T2T3T4TdWdWaWcn1Wcn2 公式1 a 或公式243d21c211n1112TTWWnTWWTWWdcdc 式中 1 θ 电缆导体的最高允许长期工作温度℃θa 环境温度℃ 2 RIW2c 每厘米电缆的每相导体损耗W/cm dW 每厘米电缆每相的介质损耗W/cm I 电缆的允许连续工作电流连续载流量A R 在允许长期工作温度下每厘米电缆每相的导体交流有效电阻Ω/cm T1 T2 T3 T4 每厘米电缆的绝缘热阻、衬垫热阻、护层热阻及外部热阻℃.cm/W n 电缆芯数λ1 λ2 电缆的护套及铠装损耗系数因为WcI2R所以电缆的长期允许载流量I为43212114321d1121TTTnTrTTTnTWI 式中r 每厘米电缆的导线交流电阻Ω/cm 从公式可以看出决定电缆载流量的因素如下电缆和各种损耗电缆各部分的热阻电缆的最高允许长期工作温度环境温度以下为公式中相关参数的计算公式1、20℃导体直流电阻2012020RR R20—20℃时导体最大直流电阻Ω/km α20—导体电阻的温度系数1/℃θ—电缆长期最高工作温度℃R/—20℃时导体最大直流电阻Ω/km 2、90℃导体交流电阻8.0110827.08.019218.1312.08.01928.019217244224444psspppccpppssspskkkRfXXXsds dXXYXXYYYRR R/—90℃时导体最大直流电阻Ω/km1 YS—集肤效应因数YP—邻近效应因数dS—线芯外径mm s—同一回路中电缆中心间的距离mm Kskp—常数取1 R—90℃时导体最大交流电阻Ω/km 3、热阻计算3.1 绝缘层热阻cTdtT21ln211 ρT1—绝缘层热阻系数℃.m/w取3.5 t1—绝缘厚度mm dS—导体外径mm T1—导体与护套间热阻TΩ.m 3.2 垫层热阻sTDtT2221ln2 t2—垫层厚度mm DS—垫层外径mm ρT—热阻系数℃.m/w取3.5 T2—垫层热阻TΩ.m 3.3 外护层热阻aTDTt21ln23 ρT4—热阻系数℃.m/w取3.5 t—护套厚度mm DO/—外护层内径mmT3—外护层热阻TΩ.m 3.4 外部热阻电缆敷设在空气中三角形排列空气中不受日光直接照射情况下的电缆周围热阻由下式给出4/141sehDT EZhDge 式中h——散热系数Dc——电缆外径m Δθs——温差表1 自由空气中电缆黑色表面时的ZE和G 的常数值注①“单根电缆”数据也适用于一组平面排列的电缆间距不小于075De。
电线短路电流计算
电线短路电流计算
电线短路电流的计算是一个涉及到电路理论、电源特性以及系统阻抗分析的过程。
在实际应用中，短路电流通常非常大且迅速上升，可能导致设备损坏和火灾等严重事故，因此准确计算短路电流对于电力系统的安全设计至关重要。
短路电流的计算主要考虑以下几个因素：
1.电源电压：短路发生点前的电源电压（如220V或380V的线路
电压）。
2.电源内阻：包括发电机、变压器、母线及线路本身的电阻。
3.系统电抗：除了电阻之外，还需要考虑系统的感抗（对交流系统
而言），这主要来源于线路的电感和变压器的漏抗等。
4.短路类型：三相短路、两相短路、单相接地短路等情况下的短路
电流大小不同。
5.短路瞬间状态：由于电动机、发电机等设备具有反电动势，所以
在动态条件下短路电流的计算更为复杂。
简化的短路电流计算公式如下：
math
I_sc = \frac{E}{Z}
其中：
1)“I_sc” 是短路电流。
2)“E” 是短路点前的有效电源电压（在实际计算中需要考虑短路
瞬间电源电压的变化）。
3)“Z” 是短路点的总阻抗，包括电阻“R” 和电抗“X” 的有
效值，即“Z = \sqrt{R^2 + X^2}”。
然而，实际工程中的短路电流计算往往需要用到更复杂的电气网络分析方法，比如使用基于《电力系统分析》的相关原理，结合电力系统仿真软件进行精确计算。
此外，还需考虑保护设备（如断路器、熔断器）的动作特性，以确保其能快速有效地切断短路电流。
10kv电缆的短路热稳定计算
10kv电缆的短路热稳定计算摘要：一、概述1.10kV电缆短路热稳定计算的重要性2.计算公式及参数介绍二、10kV电缆短路热稳定计算公式1.导体和金属屏蔽的热稳定计算公式2.最大允许短路电流计算公式三、计算步骤与方法1.确定短路持续时间2.确定最大短路电流3.计算导体和金属屏蔽的热稳定值4.校验热稳定四、注意事项1.短路热稳定计算的参数选择2.不同短路持续时间下的计算方法3.软导体和电缆的动稳定校验正文：随着电力系统的发展和规模的扩大，10kV电缆线路在电力系统中的应用越来越广泛。
电缆线路在运行过程中，可能会遇到短路故障，而短路故障会导致电缆导体和金属屏蔽产生大量热量，从而影响电缆的热稳定。
因此，对10kV电缆的短路热稳定进行计算具有重要意义。
10kV电缆短路热稳定计算的主要目的是确定电缆在短路条件下，导体和金属屏蔽的热稳定值，以确保电缆在短路故障时能够保持稳定运行。
在进行计算时，需要根据电缆的参数和短路条件，采用合适的计算公式进行。
在进行10kV电缆短路热稳定计算时，首先需要确定短路持续时间。
短路持续时间对计算结果有很大影响，因此需要根据实际情况进行选择。
接下来，根据短路持续时间，计算最大短路电流。
最大短路电流是电缆短路热稳定计算的关键参数，直接影响到计算结果的准确性。
在计算导体和金属屏蔽的热稳定值时，需要根据以下公式进行：导体热稳定值= i_max * s / (k_ conductor * f_max * t)金属屏蔽热稳定值= i_max * s / (k_ metal * f_max * t)其中，i_max为最大短路电流，s为导体或金属屏蔽截面，k_ conductor 和k_ metal分别为导体和金属屏蔽的材料常数，f_max为短路允许最高温度，t为短路时间。
计算出导体和金属屏蔽的热稳定值后，需要进行热稳定校验。
校验时，需要根据短路持续时间在0.2~5s的各种情况，比较计算得到的热稳定值与允许值，以确保电缆在短路条件下能够保持稳定运行。
中高压电缆金属屏蔽的作用浅析
中高压电缆金属屏蔽的作用浅析中高压电缆金属屏蔽的作用主要有以下几个方面：1.正常情况下流过电容电流，短路故障时通过短路电流。
2. 加强限制电场于绝缘内，起了金属屏蔽外不再有电场的屏蔽作用。
3. 电站保护系统需要外金属导体屏蔽，绕包铜带（丝）具有较优越的防雷特性。
4. 防止轴向表面放电。
其中：标称截面为500mm2及以上电缆的金属屏蔽应采用铜丝屏蔽结构。
具体内容详见GB/T 12706.3-2002附录G《电缆屏蔽结构的补充要求》。
铜丝屏蔽的截面要根据故障电流容量要求选用。
关于金属屏蔽结构的对比分析：传统的“铜带搭盖绕包”在工艺上仍占优势，但此种形式往往在运行时铜屏蔽层间由于其接触面产生氧化物，以及弯曲冷热变形后减少了接触压力，皆造成接触电阻成倍增加，影响短路电流的容量和短路电流的导通。
因接触不良引起热传导性下降，也可能导致电缆处于超过正常允许温升条件下运行。
接触不良再加热胀冷缩弯曲变形，将直接损伤外屏；铜带应与半导电外屏层紧密接触使之良好接地。
否则将会使局放电性能下降。
采用“疏绕铜丝”或“疏绕铜丝+铜带”结构，则上述情况将得到改善。
因为它没有铜带搭盖间的氧化层，弯曲变形小，热膨胀变形也小，接触电阻不至于成倍增加，弯曲变形也不至于使铜带弓起或嵌入外屏蔽层而损伤半导电层，这些皆利于改善运行电缆的电性、机械性和耐热性。
但如此言之，并不是说要淘汰“铜带搭盖绕包”结构。
下表是：标准要求“疏绕铜丝(带)”节距平均距离应不大于4mm，相邻两丝间最大不超过8mm，是基于表面放电，更考虑到工艺与弯曲后不至于引起沿面放电现象。
关于故障短路电流及其允许温升的计算：铜带(丝)短路允许温升计算方法:文献指出：“塑料橡皮电缆屏蔽铜带的截面积，以短路电流通过屏蔽铜带所引起的温升不超过电缆最高允许温度来确定”，即最后要保证短路故障时，短路电流引起的温升在允许的温度范围内。
(单位体积热容，铜取0.81caL/℃.㎝3 ,乙丙胶CSPE取0.48; )热容系数计量单位: J/℃. Cm 2 ;热阻系数计量单位: ℃. Cm/W;热容量计量单位: J/㎝2.℃ ;热传导率计量单位: W/℃. Cm;单位体积热容计量单位: caL/℃.㎝3。
电线电缆电性能计算书
电线电缆载流量计算书电缆基本结构参数和结构图、产品结构图紧压铜导体导体屏蔽绝缘绝缘屏蔽半导电阻水带铜丝疏绕屏蔽铜带扎紧阻水带铝塑复合带纵包无卤低烟阻燃内衬层铜带铠装阻燃玻璃丝带绕包防鼠防白蚁防紫外线无卤低烟阻燃外护套35kV电缆结构图紧压铜导体-二绝缘阻燃玻璃丝带绕包无卤低烟阻燃内护套无卤低烟阻燃外护套直流1500V电缆结构图、电缆结构表表2 :直流1500V电缆结构参数表交联聚乙烯绝缘35kV 1 x 500mm 电缆连续负荷载流量的计算第一节电缆电气性能参数的计算1. 电阻（计算依据 JB/T 10181.1中2.1规定） 1.1额定工作温度下线芯直流电阻R'=R'' [1（二-20）]其中：R'' ―― 20C 导体直流电阻.取国标要求（0.0366 Q /km ）; a ――导体电阻温度系数.取0.00393 1/ C ；0 ——电缆线芯允许最高工作温度 ，取90 C 。
3R'=0.0366 x [1+0.393 x （90-20）] x 10=0.04667 x 10-3 Q /m1.2额定工作温度下导电线芯有效电阻的计算其中f ――为电源频率，工频为50H;R'――为工作温度下单位长度电缆导体线芯交流电阻，单位为Q /m;&――导体为圆形紧压，非干燥，取 1。
De -------- 为导体外径，S ――为线芯中心轴间距离（三角形敷设，间距为电缆外径， ）。
计算得出：Xp 2=2.693，邻近效应因数Yp =0.00213 1.2.3 90 C 电缆线芯的有效电阻为：计算得出： ^R' （1 Ys Yp ） =0.04937 x 10-3 Q /m1.2.1集肤效应因数y s 192 0.8 X 42 8疋兀疋f 7式中，X ： f10， k ssR's其中f ――为电源频率，工频为50H Z ;R'――为工作温度下单位长度电缆导体线芯交流电阻，单位为 Ks ――导体为圆形紧压，非干燥，取 1。
导体及金属屏蔽短路电流计算
计算型号规格:导体短路电流计算：导体热稳定短路电流计算公式：根据IEC-949-88中绝热过程短路电流计算公式：公式中：S为电缆导体标称截面积，单位mm 2；I AD 为导体短路电流σc 为20℃时导体的比热容，为3.45（J/cm 2·C）β为温度系数的倒数导体β=234.5ρ20为20℃时导体的电阻率屏蔽铜带β=234.5θf 为最终短路温度，θf =250℃θi为起始短路温度，θi =90℃考虑非绝热效应的允许短路电流则：实心导体的非绝热系数ε:式中，I 允许短路电流 X：为导体和分隔单线屏蔽的简化公式中使用的常数（mm 2/S）1/2,I AD 为在绝热基础上计算的短路电流由IEC949-1988 取0.41；ε导体的非绝热系数Y：为导体和分隔单线屏蔽的简化公式中使用的常数（mm 2/S）1/2,由IEC949-1988 取为0.12t：为短路电流时间：1S S：导体截面积,mm 2；铜带屏蔽短路电流的计算：依据IEC—949—88推荐方程进行计算，其方程式为：非绝热系数ε的计算公式：其中，式中，σ2，σ3——铜带屏蔽层四周媒质比热（J/K•m 3） 又：半导电XLPE σ2=2.4×106 J/K•m 3 无纺布纤维 σ3=2.0×106 J/K•m 3又：ρ2，ρ3铜带屏蔽层四周媒质热阻（K•m/W） 半导电XLPE ρ2=2.5K•m/W 无纺布纤维 ρ3=6.0K•m/WF:铜带和周围非金属材料之间考虑热性不完善接触时的不完善接触因素，F=0.7σ1:屏蔽层、护层或铠装层的比热，J/K•m 3 铜带σ1=3.45×106 J/K•m 3δ:屏蔽层、护层或铠装层的厚度，mm, 三芯δ=0.1 mm S:电缆屏蔽截面积，S=N×W×δ=3×30×0.1=3×3.0 mm 2YJV22 8.7/10kV 3×240mm 2导体及金属屏蔽短路电流计算允许短路电流Ｉ的计算：载流体材料的常数K的计算：在绝热基础上导体短路电流I 的计算：⎪⎪⎭⎫⎝⎛++⨯⨯=⨯βθβθi f ADLN S K t I 222()20121020ρβσ-⨯+=C K ADI I ⨯=εSt Y S tX++=1ε()()320043.0069.061.01tM tM t M +-⨯+=ε()313322102///-⨯⨯+=δσρσρσF M。
IEC60949短路电流的计算[1]
![IEC60949短路电流的计算[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/143533f32b160b4e777fcf2c.png)
考虎非绝热效应的允讦短路电盍计算IEC 949（1988）弓I言口电缆中任一载流部分，其额定短路电流的计算方法，通常假设在短路持续期间，热量保持在载流体內部（即绝热受热）.实际上在短路时，一些热重会传入邻近的材料中去，这就有利于对短路电流的计算。
在计算短路电流时，为使不同的设计者■得到相同的额定短路电流值, 本标准给出一个包括非绝热热效应在內的简单计算方法。
当然知道可采用复朶的计算技法，其对计算精确度并无明显彫响，这可对标准化就太鑿复了。
公式中包含许多随电缆中使用的材料而变化的量，其数值已在表中列出。
这些数值既有国际标准化的，例如电阻率、电阻温度系数，也有在实际应用中被普遍接受的，如比热。
为了能取得一致和可对比的结果，额定短路电流的计算应使用本标准提出的方法和数值。
当然,常识可知，材料常数的另一些数值也许比当前采用的数值更合适，如采用不同的数值时，则相应的额定短路电流应另行宣布.本标准已假定了最恶劣的计算条件，当然额定短路电凍的计算结果是偏安全的.在短路持续全过程，非绝热法是有效的.与绝热法相比，采用菲绝热法计算，屏蔽层、护层和小于10mm2的导体（特别是用作屏蔽线），其允许短路电流有很大的増加。
对通常规格的电力电缆导体，5%对短路电流只是极少増加，当然可能也有其实用意义.为此，短路持续时间与导体截面比VHls/rnm2时，短路电流的増加可以忽略，即可采用绝热法.这点包括了很多实际请况.本标准设定的计算步骤为：a；计算绝热的短路电流；b）考虑非绝热热效应，计算修正系数；c）将a）和b）相乘，得到允许短路电流.1符号A一一考虑到四周或邻近材料的热性能常数，（讪弘）1/2B—一考虑到四周或邻近材料的热性能常数，（讪2虫）Ci一一导体和间隔羽丝屏蔽采用非绝热公式计算的常数，mm/mC2一一导体和间隔铜丝屏蔽采用非绝热公式计算的常数，K・m・mm^/J必一一与皱纹护套內面相切的假设同心圆柱体直径，mmDg—一与皱纹护套內凸面相切的假设同心圆柱体直径，mmF一一考虑不完善的热接触因素I一一允许短路电流（整个短路期间有效值），AI AD一一在绝热基础上计算的短路电流（整个短路期间有效值），Ak一一已知最大短路电流（整个短路期间有效值），AK—一取决于载流体材料的常数，Ass/mn?M一一热接触因素，S -- 载流体几何截面，mm2X—一导体和分隔单线屏蔽的简化公式中使用的常数，Y——导体和分隔单线屏蔽的简化公式中使用的常数，mm^/Sd一一护层、屏蔽层或铠装层平均直径，mmn一一包带层数或单线根数t一一短路持续时间，s3 --- 带宽，mmP 一一在09时电阻温度系数的倒数，K& --- 护层、屏蔽层或皑装层厚度’mm£ 一一考虑热量损失在邻近层的因素8 —一最终温度，C-一起始濕度，rP 1_一周围或邻近非金属材料热阻，K ■ m/W卩2,卩3 在护层、屏蔽层或铠装层四周煤体质热阻，K ■ m/WP2O一一20€时載丽体电阻，Q -m o c—20C时戟流体比热,J7K・m3。
电力电缆常用计算公式
电⼒电缆常⽤计算公式电线电缆载流量计算交流电阻计算绝缘介质损耗计算电线电缆⾦属套和屏蔽的损耗计算铠装损耗计算热阻计算载流量计算电线电缆允许短路电流计算电线电缆短时过负荷电缆载流量计算?电⼒电缆相序阻抗计算电线电缆导体和⾦属屏蔽热稳定计算电线电缆载流量计算⼀、交流电阻计算1. 集肤和邻近效应对应的Ks 和Kp 系数的经验值：导体不⼲澡浸渍: 0.1=sk 0.1=p k导体⼲燥浸渍:0.1=s k 8.0=p k2. ⼯作温度下导体直流电阻：)]20(1[200-+?='θαR R0R —20oC 时导体直流电阻 OHM/M 20α—20oC 时导体电阻温度系数3. 集肤效应系数：1.⼀般情况：s SR f X κπ72108-?'=448.0192s s s X X Y +=2. 穿钢管时：s SR f X κπ72108-?'=s s X X Y f —电源频率Hz4. 邻近效应系数：a. ⼆芯或⼆根单芯电缆邻近效应因数：p pR fX κπ72108-?'=⼀般情况：9.2)(8.0192244?+=sd X X Y c pp穿钢管时：5.19.2)(8.0192244??+=sd X X Y c p ppdc:导体直径 mm s ：各导体轴⼼间距 mm b. 三芯或三根单芯电缆邻近效应因数:p pR f X κπ72108-?'=（1）圆形导体电缆⼀般情况：]27.08.019218.1)(312.0[)(8.0192442244+++?+=ppc c p pp Xdc:导体直径 mm s ：各导体轴⼼间距 mm 穿钢管时：5.1]27.08.019218.1)(312.0[)(8.0192442244++++=ppc c p pp XXsd s d X X Ydc:导体直径 mm s ：各导体轴⼼间距 mm （2）成型导体电缆⼀般情况：]}27.08.019218.1)(312.0[)(8.0192{32442244++++?++=ppx X x X p p p XXtd d t d d X X Y 穿钢管时：5.1]}27.08.019218.1)(312.0[)(8.0192{32442244?++++?++=ppx X x X p p p X5. 集肤效应产⽣电阻：S s Y R R '=6. 邻近效应产⽣电阻：p p Y R R '=7. 导体交流电阻：)](1[p s Y Y R R ++'=⼆、绝缘介质损耗计算1．导体电容：D i —— 绝缘层直径（除屏蔽层）,mm dc —— 导体直径（含导体屏蔽层）,mm ⾮屏蔽多芯或直流电缆不需计算绝缘损耗ε：介电常数 PE:2.3 pvc:6.0 2. 单相绝缘介质损耗:ω=2πf)/( (20)m W tg U c W d δω=U 0:对地电压 V C ：电容 F/m tg δ：介质损耗⾓正切 0.004三、电线电缆⾦属套和屏蔽的损耗计算⾦属套截⾯积：)/(10)ln(189m F d D c ci-?=ε⾦属带截⾯积：A=π(Ds o +nt)nt/(1±k) (重叠:1-k,间隙1+k)⾦属套电阻：1011131/)](1[10A K R S S S S θθαρ-+= 2022232/)](1[10A K R S S S S θθαρ-+=Rs:⾦属套⼯作温度时电阻,Ohm/km ρs:20oC 时⾦属套材料电阻率, Ohm.mm^2/m αs ：⾦属套电阻温度系数,1/oC K: ⾦属套⼯作温度系数（0.8-0.9）θs:电缆导体最⾼⼯作温度,oC θo:标准⼯作温度，⼀般为20oC A: ⾦属套截⾯积,mm^2 总⾦属套电阻：3211111S S S R R R Rs ++=Rs1:⾦属套电阻,Ohm/km Rs2:⾦属带电阻,Ohm/km Rs3:其它电阻,Ohm/km1．单芯电缆或三芯SL 型，三芯钢管型电缆：S:带电段内各导体间的轴间距离 Ds:⾦属套平均直径Ds:⾦属套平均直径D 1….D n:第1⾄n 层的⾦属护套前外径,mm t1….tn:第1⾄n 层的⾦属护套厚度,mm N:⾦属护套层数电缆类型1：单芯三相电路等边三⾓形敷设电缆；三芯⾮铠装分相铅包(SL 型)电缆；两根单芯和三根单芯电缆（三⾓形排列）⾦属套两端互联接地；正常换位⾦属套两端互联平⾯排列的三根单芯电缆（1）.护套⼆端接地（涡流损失系数不计）2221ss ss x r x r r +?='λNt D t D t D t D t D D n n S 2244233222211).......()()()()(++++++++=（2）.护套单点或交叉换位互联接地（环流损失系数不计）Ss s s s D S r S D A S D r r A 52)/10.(])2/(1[)2(.2922211++="ωλ A 1=3 A 2=0.417电缆类型2：单芯三相电路等距平⾯布设（1）.护套⼆端接地（涡流损失系数不计）电缆换位:)/(102ln 29cm D S x se sΩ?='-ω S e =1.26S (cm)2221ss s s x r x r r '+'?='λ电缆不换位：a x r M s s=)/(102ln 29cm a Ω?=-ω fπω2=A 相：)1)(1(44)(323.22221+++-++='N M N M N M r r s λB 相：11.21+='N r r s λC 相：)1)(1(44)(323.22221+++--+='N M N M N M r r s λ（2）.护套单点或交叉换位互联接地（环流损失系数不计）Ss s s s D S r S D A S D r r A 52)/10.(])2/(1[)2(.2922211++="ωλ两侧电缆：A 1=1.5 A 2=0.27 中间电缆：A 1=6 A 2=0.083电缆类型3：钢管型三芯缆（分相屏蔽或分相⾦属护套，不分连接⽅式）22217.1ss sx r x r r s+?='λ分裂导线：)1)(1(4)(4222rs:每cm 电缆的⾦属套电阻(OHM/cm) r:每cm 电缆的导体电阻(OHM/CM) Ds:⾦属套平均直径 S:导体轴间距离 f:电源频率 Hz 2．⼆芯统包⾦属套⾮铠装电缆圆形或椭圆形导体：])(1[)(.1016221421dc d c R R S +?=''-ωλ扇形导体：])48.1(2.12[)48.1(.108.1021211621dt r d t r R R S +++?=''-ωλfπω2=椭圆形导体mM d d d*= dM ：椭圆的长轴直径mm dm ：椭圆的短轴直径 mmc ：⼀根导体轴⼼和电缆轴⼼之间的距离mm⼆芯圆形电缆：c=0.5*绝缘外径三芯圆形电缆：c=1.155*绝缘半径(1.155即 r 332(r 绝缘半径) d ：⾦属套平均直径 mmr1：两个扇形导体的外接圆半径mm f ：频率 Hz t ：导体之间的绝缘厚度3．三芯统包⾦属套⾮铠装电缆圆形或椭圆形导体，当R S ≤100µohm/m 时:])10(411)2()10(11)2[(32742721?++?+=''ωωλSc R R圆形或椭圆形导体，当R S >100µohm/m 时:1422110)2(.2.3-?=''dc R R S ωλ扇形导体Rs 为任意值：])/10(11)2[(94.027211ωλ?++=''S S R d t r R R4．⼆芯和三芯钢带铠装电缆：钢带铠装使⾦属套涡流增加，所以应按⼆三芯统包⾦属套⾮铠装电缆（见上）计算的1λ''值乘以下述因数：22]11)(1[µδAAd d d ++四、铠装损耗计算⾮磁性材料铠装：以护套和铠装的并联电阻代替⾦属套和屏蔽损耗计算（如上节）中的r s ，护套直径D s1和铠装直径D s2的均⽅根值代替⾦属护套的平均直径(即22221s s sD D D +=)铠装⾦属丝总截⾯积:42A:铠装⾦属丝总截⾯积,mm^2 n:⾦属丝总根数 d:⾦属丝直径,mm铠装⾦属带总截⾯积： A=π(Ds+nt)nt/(1±k) (重叠:1-k,间隙1+k)A:⾦属带总截⾯,mm^2 Ds:铠装前外径,mm n:⾦属带层数 t:⾦属带厚度,mm k:重叠或间隙率(即重叠或间隙宽度与带宽的⽐值),%铠装层电阻(⼯作温度时):A K R S S S S /)](1[1003θθαρ-+=Rs:铠装层⼯作温度时电阻,Ohm/km ρs:20oC 时铠装层材料电阻率, Ohm.mm^2/m αs ：铠装层电阻温度系数,1/oC K:铠装层⼯作温度系数（0.8-0.9）θs:电缆导体最⾼⼯作温度,oC θo:标准⼯作温度，⼀般为20oC A:铠装层总截⾯积,mm^2 铠装层平均直径(即节圆直径):D A =Ds+ntD A :铠装层平均直径,mm Ds:铠装前外径,mm n: 铠装层数 t:铠装单层厚度，mm 铠装层等效厚度：Ad A πδ=δ:铠装层等效厚度,mm A:铠装层横截⾯积，mm^2 d :铠装平均直径,mm导磁性材料铠装： 1．两芯电缆钢丝铠装：22151422]7.9548.1[1082.31062.0Ad t r R A RR A A ++?+?=--ωωλr1：外切于各导体的外接圆半径 mm 其余见后所⽰。
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标称截面mm2 630 500 300 95 屏蔽等效 截面积 As m2 0.000197473 0.000204282 0.000177044 0.000140728
Rs
20 I 2 Rs As Ws Ds
k2 1.03 1.03 1.03 1.02 短路开始 时的温度 θ0 ℃ 90 90 90 90
k3 1.01 1.01 1.01 1.01
k4 1 1 1 1
k5 1.01 1.01 1.01 1.01 αWs
导体直径 29.9 26.6 20.6 11.6 PVC护套热 阻系数 ρT (K· m· W-1 )
6 6 6 6
Ak K s s c Ds
R1
R2
1 2K s
1 2K s
k
T
k
k 4 K s T
2
Ws
Ks
Ws
Ks
T
k 4 K s T
2
铜丝屏蔽前外径 屏蔽铜丝直径 45.39 1.7 47.09 40.7 31.7 R1*T0.5 1.7 1.7 1.7 R2*T0.5
fc R2
t 1
Xs2 3.629171622 2.905347919 1.7649485.441047
Ys 0.06503 0.04247
Xp2 Xp4 3.629172 13.17089 2.905348 8.441047 0.56438
ρ20
k1 1.02 1.02 1.02 1.02 短路允许最 高工作温度 θsc ℃ 250 250 250 250
1.7241E-08 单位长度屏蔽电 单位面积屏蔽 导体20度时 阻 散发热量 的热容系数 Rs Ω/m 8.73083E-05 8.4398E-05 9.73823E-05 0.000122513 Ws W/m2 368856.0654 495557.4813 657971.2313 1050822.125 kc J/℃.m3 3500000 3500000 3500000 3500000
单丝根数 60 60 60 19 屏蔽平均直径 Ds m 0.04709 0.04879 0.0424 0.0334
单线直径mm 3.8 3.4 2.65 2.65
温度系数α 0.003931 0.003931 0.003931 0.003931
导体最高工作温度θ 1.7241E-08 90 1.7241E-08 1.7241E-08 90 90 90 短路时间 t s 3 1 1 1
(Dc/s)^2 0.06503 0.04247 0.014304 0.00679
1+Ys+Yp导体最高工作温度下交流电阻Ω/m 0.00328 1.06831 3.69913E-05 4.51681E-05 7.2372E-05 0.00022303 0.000449 1.016465
Yp
0.011321 0.001817 1.044287
Ws 0, t R1 R2 K s
1 1 2 2 exp R2 t erfc R2 t 1 exp R1 t erfc R1 t 1 R2 R1
导体最高工作温度下导体直流电阻Ω/m 3.4626E-05 4.32526E-05 7.11996E-05 0.000222658
屏蔽铜丝根数 15 15 15 15 exp(R12T)erfc(R1*T0.5)
计算根数 87 90 78 62 exp(R22T)erfc(R2*T0.5)
阻水带 0.3 0.3 0.3 0.3 θ(0,t）
PVC护套HDPE护套 线芯实际截面m2 2.7 0.000680469 2.7 2.5 2.2 容许短 路温升 0.000544752 0.000330928 0.000104794
3.115044 0.016016 1.764949 3.115044 0.016016 0.318525 0.001657
0.318525 0.001657 0.002153 1.55E-05 1.001672
短路开始 单位面积屏蔽 时屏蔽层的温度 层热容 θs ℃ 75 75 75 75 Ks J/℃.m2 4671.931408 4664.634146 4651.945755 4694.086826
0.8 8 PVC护套热 PE护套热 容系数 容系数 k k
1449.973193 1948.036459 2586.48491 4130.781773
1.07 0.71 0.81 1.00
-0.87 -0.59 -0.69 -0.88
0.4092 0.522 0.4857 0.4276
3.7974 2.2604 2.6897 3.8758
326.98516 120.06596 172.16882 320.94642
175 175 175 175
Ws Ks
导电尼龙带内半导电层厚 绝缘厚度 外半导电层厚 半导电阻水带 0.13 0.8 5.5 0.8 0.3 0.13 0.8 0.8 PE护套热 阻系数 ρT (K· m· W-1 ) 3.5 3.5 3.5 3.5 1900000 1900000 1900000 1900000 1300000 1300000 1300000 1300000 0.62057 -0.5001 0.70936 -0.5887 0.80859 -0.6876 0.99994 -0.8801 8 8 0.8 0.8 0.8 R1 0.3 0.3 0.3 R2