220kV交联聚乙烯电缆载流量实例计算

220kV交联聚乙烯电缆载流量实例计算
发表时间：2019-06-11T17:39:59.477Z 来源：《电力设备》2019年第1期作者：梁周峰1 张亮2 [导读] 摘要：电缆载流量是电缆线路设计过程中一项重要电气参数。

（1日照阳光电力设计有限公司山东日照 276800；
（2国网日照供电公司山东日照 276800）
摘要：电缆载流量是电缆线路设计过程中一项重要电气参数。

由于电缆载流量计算较为复杂，基本依靠电缆生产厂家提供。

目前，大部分论文、设计手册及相关规程只是介绍计算公式，没有实际计算案例，普通设计人员难以理解和掌握。

本文编写的目的就是以220kV单芯 1×2500mm²截面电缆载流量理论计算实例，讲解高压电缆载流量计算流程和相关电气参数计算，便于从事电力设计的同事们理解和掌握电缆载流量的基本计算方法。

关键词：高压电缆、载流量计算
Absrtact：The current carrying capacity of cable is an important electrical parameter in the design of cable line.Because the calculation of cable current carrying capacity is complex，it is basically provided by cable manufacturers.At present，most papers，design manuals and related regulations only introduce calculation formulas，and there are no actual calculation cases.It is difficult for ordinary designers to understand and master.The purpose of this paper is to explain the calculation process and related electrical parameters of high-voltage cable with the theoretical calculation example of carrying capacity of 220 kV single-core 1 x 2500 mm truss section cable，so as to facilitate the power designers to understand and master the basic calculation method of cable carrying capacity. Key words：calculation of high voltage cable current carrying capacity 1、电缆结构参数
电缆结构参数是电缆载流量计算的核心内容，可通过相关电力行业标准中获取或者由电缆生产厂家提供参考值。

下表为某电缆生产厂家产品参数值：
表1-1 电缆结构参数表
2、电缆系统运行条件、敷设方式及环境条件
电缆系统运行条件：三相交流系统，单回路，护套单点接地。

敷设条件：隧道（空气）中，平行敷设。

导体运行最高工作温度90℃。

环境温度40℃。

3、载流量计算公式推演
电缆载流量计算公式是基于高于环境温度的导体温升表达式推演而来，表达式为：
式中：
I—单根导体流过的电流，A；
—高于环境温度的导体温升，K；
R—最高工作温度下导体单位长度的交流电阻，Ω/m；
Wd—导体绝缘单位长度的介质损耗，W/m；
T1—单根导体和金属套间单位长度热阻，K•m/W；
T2—金属套和铠装之间内衬层单位长度热阻，K•m/W；
T3—电缆外护层单位长度热阻，K•m/W；
T4—电缆表面和周围介质之间单位长度热阻，K•m/W；
n—电缆（等截面并载有相同负荷）中载有负荷的导体数；
λ1—电缆金属套损耗相对于所有导体总损耗的比率； λ2—电缆铠装损耗相对于所有导体总损耗的比率。

将从上述等式拆分，提取参数I，得出以下公式：
4、参数计算
4.1损耗计算
4.1.1 工作温度下导体交流电阻
式中：
R —最高工作温度温度导体的交流电阻，Ω/m；
—最高工作温度温度导体的直流电阻，Ω/m； ys —集肤效因数；
yp —邻近效因数
式中：
R0 —20 C时导体的直流电阻，Ω/m；
f —电源频率，50Hz；
kS取值：紧压圆绞线取1；分隔圆绞线取0.435。

dc —导体直径60.9mm； s —线芯中心轴间距取350mm（根据工程实际情况选取）；平面排列的电缆，s为相邻相间距。

kp取值：紧压圆绞线取1；分隔圆绞线取0.37；计算结果：
ys =0.1571；
yp =0.0109；
4.1.2 介质损耗
式中：
C —单位长度电缆电容，µF/km；
Di绝缘层直径112.6mm；
屏蔽层直径64.6mm；
计算结果：C =0.230µF/km；
4.1.3 护套损耗因数
式中：
4.1.4 涡流损耗护套单点接地或交叉互联连接的单芯电缆涡流损耗因数：
式中：
R —在工作温度时导体电阻， /km； a）若三根单芯电缆呈三角形排列可按下式计算：
b）三根单芯电缆平面排列按下式计算中间电缆：
超前相外侧电缆
滞后相外侧电缆
计算结果：
d=149.9mm；
s=350mm；
m=1.1392；
λ1=0.1027；
4.1.5环流损耗
4.1.6 电缆热阻计算
4.1.6.1电缆绝缘的热阻T1
式中：
4.1.6.2 皱纹金属铝护套非铠装电缆外护层热阻T3
4.1.6.3电缆外部热阻T4
a）空气中电缆外部热阻
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：
式中：
—超过环境温度以上的电缆表面温升，K；
对于皱纹金属套：
计算结果：
Z=0.21；E=3.94；KA=0.88；（根据电缆排列形式可根据JB/T10181.3-2000附表进行查询）；
依据IEC287标准（JB/T10181.3-2000）中空气热阻计算图：（Δθs）1/4 =2.33；
=0.2984K.m/W；
4.1.7 载流量计算
经过上述计算，计算结果如下表所示：
将上述计算内容带入下式：
下表为不同截面电缆载流量计算参考值，供大家计算参考： 5、结语
本文仅对单回路220kV电缆空气中敷设（无光照）、水平排列方式进行载流量理论计算。

实际上，电缆敷设方式较为复杂，回路与回路之间，以及不同敷设方式对电缆载流量计算均有影响。

在多种因素组合情况下，更复杂的载流量计算可根据本工程提供的参数取值，参考《电力电缆线路设计施工手册》（李国征编）及《电缆载流量计算》（JB/T 10181.1-2000~ JB/T 10181.6-2000）系列计算规程进行计算。

参考文献：
[1]电力电缆线路设计施工手册.李国征，2007.9
[2]电缆载流量计算 JB/T 10181.1-2000~ JB/T 10181.6-2000。