- 商品名稱：電流負荷能力的計算
- 添加時間：2023-07-18 09:08:03
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電流負荷能力的計算
由于電纜在導線內以及(如果是交流運行)在金屬護套內產生電流損 耗熱，以及由于絕緣層內的介電損耗，而使其溫度上升。至于介電損耗， pVC 絕緣電纜在 U0/ U = 3 . 6/6kV 以下；紙絕緣電纜在 U0/ U = 18/30kV 以 下；VpE 絕緣電纜在 U0/ U = 64/110kV 以下，可以忽略不計。穩定狀態下， 散熱等于電纜內所有損耗之和。損耗熱通過傳熱到達電纜表面，而且在 架空敷設時，通過對流和輻射，向環境釋放。土壤中敷設時，電纜表面的 損耗熱是通過土壤進入周圍大氣。導線溫度與環境溫度的差與總損耗近 似成正比。熱流規律與歐姆定律近似相符。對此，電壓 U 與溫度上升△θL 相對應，電流 I 與熱流+相對應，電阻 R 與熱阻之和二 T 相對應；類似 U
= IR，得到
熱流 +是電纜內產生的熱損耗 P/i 及與電壓有關的損耗 P/d 之和。 因此，熱量能由其產生地點到達周圍環境，必須克服電纜的熱阻 T/K 和周 圍環境的熱阻 T/4 。 T/4 可以是限制由電纜表面向周圍環境進行熱傳遞的 空氣熱阻，T/Lu也可以是土壤熱阻 T/E。
根據熱流與電流之間存在的近似關系，可以為電纜流失的損耗熱和 由此引起的溫度上升做一等效流程(圖 18 - 1) 。架空敷設時，由對流和輻 射進行的熱傳遞，可以用兩個并聯熱阻，電纜的其余熱阻用串聯；土壤中 敷設時，在這個位置上是土壤熱阻。
電流熱損耗 P/i 產生于導線、金屬護套和鎧裝中，介電損耗 P/d 產生 于絕緣層中。它們用熱流來表示。 由于這些損耗，導線溫度 θL，電纜表面
溫度 80，針對環境溫度 8U，分別高出 △8L 和 △80。
對于有 n 根有電流的芯線構成的電纜，其芯線的單位長度有效電阻 為 R/wr，用
P/ i = nI2 R/wr
求得電流熱損耗，和用
P/d = noC/b ( 
)2 tan8
求得介電損耗
由等式
R/wr = R/日r + △R/ = R/日r(l + ys + yP )(l + λl + λ2 )
求得單位長度有效電阻 R/wr，其中，在容許工作溫度 8Lr 下，直流單位 長度有效電阻為
R/日r = R/20 [l + a20 (8Lr - 20)]
單位長度附加電阻
由于與電流強度有關的交流損耗，說明可測導線電阻增加。由于集 膚效應( ys )和鄰近效應( yP )，通過金屬護套、屏蔽同心導線內的感應電流 和渦流(λl )，以及通過鎧裝內的渦流和反復磁化(λ2 )，在導線內產生了這 些損耗。如果把這些因數引進公式，則得到導線溫升值
△8L =[I2 R/日r +(P/d/2)] r/l +[I2 R/日r(l + λl ) + P/d ] nr/2
+[I2 R/日r(l + λl + λ2 ) + P/d ] n( r/3 + r/4 )
電纜的實際熱阻適用下式
r/ K =(r/l/ n) + r/2 + r/3
其中，部分熱阻代表著絕緣 r/ l、內護套 r/2 和外護套 r/3。金屬結構 成分的熱阻很小，可以忽略。
為了使這些公式能夠使人一目了然，減少設計麻煩，引進了電纜假設 熱阻。由公式得到在考慮了電流熱損耗情況下的電纜假設熱阻 r/ Ki
+(l + λl ) r/2
l + λl + λ2
以及在考慮了按公式計算的介電損耗并假設它們產生于絕緣層大致 中間的位置情況下的假設熱阻 r/ Kd
r/ l
r/ Kd = + r/2 + r/3
由這些關系式得到，在允許工作溫度 8Lr和環境溫度 8U 時的負荷能力 IZ
IZ =^nR'wr( r'Ki + r'4 )
其中，由于介電損耗造成的溫升
△8d = P'd ( r'Kd + r'4 )
各個熱阻、損耗因數或有效電阻均可按規則算出(倘若它們是非知己的)。 下面就針對允許工作溫度 8Lr計算或說明有效電阻。
如果運行電壓 Ub 與電纜的額定電壓 U 差別很大，按公式計算介電 損耗時，就應以 Ub 代替 U。
架空敷設情況，應使用空氣熱阻 r'Lu 。在約定條件下，環境溫度為
30℃時得到的負荷能力為
8Lr - 30 - △8d
可見，其值與從 18 . 2 節表中所查值是一樣的。
偏離 30℃的其他環境溫度的換算因數，是在假設有效電阻和熱阻恒
定的情況下，即
Ir ^8Lr - 30 - △8d
架空布線以外的其他敷設類型，或電纜聚積情況下的負荷能力，只能 通過換算因數計算。
土壤中敷設情況，環境熱阻 r'4 應使用土壤熱阻。當然在土壤干透和 周期性負載情況下，必需擴展公式。
國際招標中許多情況都要求根據 1EC 或其他標準給出或計算電纜負 荷能力。根據 1EC60384 - 5 - 523(低壓電纜負荷能力)規定，也允許使用公 認的計算方法，HD(協調文件)384 . 5 . 523 也如此規定。
下列章節介紹的，物理上可理解的負荷能力計算方法，是有關電纜的 VDE 規定中所列負荷能力值和聚積因數的計算基礎，它們首次通過 D1N VDE0298 - 2 出版于 1979 年統一發表。10 余年的經驗證明了這些計算方 法的正確性，所以，它們可作為公認的計算方法使用和認定。
