10kV交联聚乙烯绝缘电力电缆载流量计算及分析

(1)(07-9-28)

(特变电工股份有限公司新疆线缆厂 刘伟)

【南方电缆网】一 10kV XLPE绝缘电力电缆载流量的理论计算

根据发热方程及图一所示等值热路，可知电缆及其周围的媒质共有以下几个方面组成：

图一 T1 T2 T3 T4

T1：绝缘热阻 T2：内衬层热阻 T3：外护层热阻 T4：周围媒质热阻 根据理论计算各热阻如下：

1）T1=（ρT1/2π）*G=（ρT1/2π）[Ln（1+2t1）/d1]=（ρT1/2πn）G1F1 ρT1：绝缘热阻系数 G：几何因数 F1：屏蔽层影响因数 G、G1可根据各种形式电缆几何因数查得 F3：一般金属带屏蔽降低率取0.6

2）T2=ρT2/2πLnd4/d3

ρT2:内衬层(外护)热阻系数,℃m/w d4:内衬层(外护)内径 d3:内衬层(外护)外径

3）T3=M/[πd5(Kc+Kr*C)*10-2](架空敷设) d5:电缆外径(mm) Kc:对流传导散热系数

V：风速0.5m/s θO:周围空气温度 θS:电缆表面温度 Kr:辐射散热系数

Kr=0.00567*{[(273+θS)/100]4-[(273+θO)/100] 4}/(θS-θO）

Cs=0.9 M:电缆根数

T3=30ρs/2.16πd5(地下敷设)

4)土壤和管路中热阻T4

ｎｃ：管路敷设时一孔中电缆根路 ｇ：为土壤上或管路平均热阻系数 η２：管路直埋时土壤热阻的降低率

ＬＯ：为基准电缆的地表面到电缆中心深度 ｄ５：为电缆外径、管路时管道内径 Ｌｍ：从Ｍ号电缆到地面深度

Ｘｍ：基准电缆和Ｍ号电缆的中心距 Ｎｃ：直埋电缆条数或管道中插入数

电缆额定载流量计算:

R：导线电阻 θＣ ：长期允许温度 θO：环境温度

ＷI ：２πfCnU2/3tgδ*105W/cm 对于三芯电缆n=3 C：单位长度电容μf/Km

λ1、λ2护套损耗及铠装损耗与线芯损耗之比

电缆在电缆沟中，管道中或架空敷设，由于周围热阻不同，散热条件不同，可对空气载流量进行校正，因土壤条件不一，如泥土、沙地、水池附近、建筑场附近等，也要通过当时条件进行载流量校正。

二 10kV及以下XLPE电力电缆载流量校正系数

电力电缆由于敷设状况等不同因素，实际的载流量也有所不同，必须以某些特殊条件为基准点，基准点的参数为：XLPE电缆导芯最高允许工作温度90℃，短路

温度250℃，敷设环境温度（空气中）40℃，（土壤中）25℃，直埋100cm时土壤热阻系数100℃ cm/W，XLPE材料热阻系数400℃ cm/W，护套热阻系数700℃ cm/W。

环境温度校正系数

空气露span long=EN-US> 校正系数 土壤温度 校正系数 25 1．14 20 1．04 30 1．09 25 1．0 35 1．05 30 0．98 40 1.0 35 0．92 45 0.95 土壤系数不同的校正系数

土壤热阻系数 ℃ cm/W 校正系数 60 1．17 80 1．08 100 1．0 120 0，94 140 0．89 160 0．84 200 0．77 敷设深度校正系数

敷设深度 （cm） 校正系数 80 1．017 100 1．0 120 0．985 140 0．972 三 影响载流量的因素

电缆本体材质对电缆载流量影响

从理论计算可以看出，电缆传输容量与线芯半径的3/2设方程正比与线芯材料电阻系数的1/2设方程反比，即增大电缆线芯截面积，线芯采用高电导系数材料可以提高电缆载流量。 气象温度

电缆敷设与空气中，统计显示我国大部分地区最热月的日最高气温平均值，与其极端最高温度相差5～10℃，后者持续仅6～8h，占全国比例基小，实际影响极微。所以宜取最热月日最高温平均值。电缆敷设地下，地表下沟1m或更深处，固土壤具有热容性。不同于空气温度变化大呈现地中日温改变较平缓，故取最热月平均地温即可。

电缆埋深条件对载流量影响

埋深差别，同一处土壤的热阻值T4，一般随埋深的加大而增大。

埋深（m） T4值 0．7 64 1．0 68 1．3 72．5 1．5 75 2．0 81 3．0 87 同一处地下温度，一般随埋深的增加而降低。 地下温度与温度关系

埋深（m） 最热月平均气温（℃） 0 0．5 0．75 25．9 1．0 2．0 3．0 29．3 26．6 25．2 21．6 18．9 电缆埋深增加，T4值，地温变化对载流量影响降低，现接埋深-0.7～-2m求等校正系数，前项0.93，后项1.04,综合得0.97，故对埋深在-2米以内，可忽略不计。

多回电缆并列影响

多回电缆并列埋地敷设，因散热影响电缆外部土壤的热阻，导致载流量降低（见下表）。

电缆直埋多根并列敷设时校正系数 并列根数 电缆间净距 100 200 300 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1．0 0．9 ．85 ．80 ．78 .73 .73 .72 .71 .70 .70 .69 1.0 .92 .87 .84 .82 .80 .80 .79 .79 .78 .78 .71 1.0 .93 .90 .87 .86 .85 .85 .84 .84 .83 .83 .83 防火阻燃措施对电缆载流量影响

电缆上包覆防火涂料、石棉等。扩大了散热面积，但增加了电缆外部热阻，导致降低载流量，包覆层过厚时，可能引起电缆过热导致着火，电缆敷设于难燃或耐火盒内，由于盒内未配冷却水管而在自然冷却状态下，盒体的热阻以及电缆发热造成盒内温度升高，将恶化电缆散热条件。