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。
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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