绪论

电力电缆是一种重要的电力输送载体,随着城镇电网改造步伐的加快,电力电缆在城区电网的敷设数量增多,尤其是在中心城区,输电线路使用电缆的比率不断攀升。相比较于架空线路,地下电缆虽然投资成本较高,但其具有运行可靠、不占用地面面积、不妨碍观瞻的优点,而且,部分场所由于存在腐蚀、易燃或者易爆物品,只有铺设地下电缆。所以,在人口稠密的城市中电力电缆论文,采用电缆方式供电,是当前及未来的发展趋势。

在工程应用中,电力电缆的选型是一项重要的工作。电力电缆选型的最主要问题就是针对特定工况,确定电力电缆的截面,而合理的确定最大载流量是电力电缆截面选择的要素。实际生产中电力电缆论文,电缆的型号选择和实际最大载流量受电缆不同的铺设方式、外部环境条件和传输功率的影响显著。因此,计算电缆在不同工况下的实际最大载流量,分析影响电缆最大载流量的各种因素,以及确定与敷设环境和条件相适合的电力电缆型号具有重要的意义。其中,如何准确的计算不同敷设环境和条件下电力电缆的实际最大载流量,并将其作为复核电缆截面的依据,是解决问题的关键。

电力电缆的最大载流量是指电缆导体在不超过允许温度下能通过的最大的电流量。由此可见,电缆缆体温度是影响电力电缆最大载流量的关键因素。在进行电缆的设计选型时,应考虑到电缆各个部分的损耗发热、电缆铺设状况造成的散热水平,使电缆在运行时不会出现电缆本身温度超出最高标准的情况。

电缆绝缘材料的热老化性能是决定电缆所能承受温度的主要因素。若电缆长期工作在高温状体,将会加速绝缘材料的老化,从而,缩短电缆的使用寿命。根据实际的运行经验,除了电缆自身的材料,电缆的最大载流能力还受周围的土壤情况、铺设状况的影响,相同的电缆在不同的外部条件下,其最大载流量的变化很大。实际工程中,我们往往首先通过最大负荷电流来选择导线的初始截面,然后根据不同的敷设条件、环境等各种因素综合考虑,计算电缆的实际

最大载流量作为导线截面复核的依据。

综上所述,在绝大多数情况下,电力电缆所能通过的最大电流是由电缆维持正常运行所能承受的最高温度决定的,然而,由于铺设状况复杂,使得电缆最大载流能力的影响因素众多,因而,有必要判断出电缆载流能力的主要影响因素,并且挖掘影响因素与电缆最大载流量之间的映射规律,从而,能够准确地对电缆最大载流能力进行估算。

早在上世纪二十年代,电力电缆的载流能力问题就被提出并讨论。普遍认为的是,埋地电缆的载流能力是由其所允许的最高温度所决定的。电缆的最高温度一般是出现在导体表面,所有,这种导体表面的最高温度,就成为决定电缆载流能力的重要指标而被专题讨论。对于给定的导体表面的最高允许温度和已知的大地温度,电缆最高的温升是可以知道的。允许的载流量就是恰好能够产生相应允许温升的电流值。而在不考虑环境散热的情况下,温升是由于电阻热效应产生的,显然,其值是I2R。

电缆的温升通常可以分为三种类型:其一,导体相对于护套的温升;其二,护套相对于套管的温升;其三,套管相对于大地的温升。若都采用电路来进行分析,相当于三个电阻进行了串联,在通过电流后,所产生的温升。

电缆的最大载流能力是确定导线截面(即选择导线型号)的重要依据。地下电缆选型时要考虑电缆敷设周围地下环境情况。比如,土壤的导热性能会影响电缆散热,而由于城市用电需求的快速增长,地下电缆的敷设越来越多,不同电缆间互为人工热源,还有其他的一些不确定因素均会对电缆正常运行造成影响,因而准确的确定电缆的最大载流量变成设计中要考虑的关键问题。

国内外对电缆最大载流量计算方法主要有两种,一种是基于电缆的等值热路分析法[19],是目前应用最广泛的一种方法,我国当前施行的各种标准和电力电缆设计规范[21-23]中最大载流量的计算都是以此为基础的。另外一种是数值计算法[1-11],根据热力学原理及电缆周围的温度分布情况最终求得电缆的最大载流量。

标准是电缆最大载流量等值热路分析法的典型代表。此标准是由国际电工委员会1982年制定的电缆最大载流量计算标准完善得来,历时20多年。而电缆最大载流量计算公式的最早提出是大电网会议1964年的报告。根据厂家提供的电缆材料信息和与环境条件有关的参数实测值,该方法可以方便地得到电缆的最大载流量,适用于解决工程实际问题,这也是该方法目前广泛应用的主要原因[1]。

数值分析的方法包括有限元法[1-7]、边界元法、有限差分法[8]、有限容积法[9-11]、容积法与热路法结合的方法等,目前已有大量的研究。数值分析的好处是,能够通过建立不同的敷设条件和环境下综合考虑各种影响因素的数学模型,较为准确地计算出电力电缆的实际载流能力。

此外,电缆在地下环境中自然散热的情况也有较多相关研究,计算模型大多选择直埋[6,13]或电缆沟[14-15

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