132kV电缆计算书

- 1 -1、绝缘厚度计算书及对各系数取值的依据。

a.按AC 计算lacac E K K K U t '3'2'13⨯⨯⨯=式中：U －系统工频电压；K 1 －温度系数，取 K 1＝1.2；K 2 －老化系数 ；K 3 －裕度系数 ，取K 3＝1.1；E 1ac －工频电压下的最小击穿场强，取 E 1ac ＝30kV/mm;老化系数 K 2的确定：对于交联聚乙烯电缆，其V －t 特性为：V nt =C 式中：V －绝缘体上施的电压，kV; T －电缆寿命 N －寿命指数；n=9; C －常数则，K 2 ＝（30年×360天/年×24小时/天）1/9=4；110kV 最小工频击穿绝缘厚度为：13.42(mm) b. 按冲击电压计算计算公式impimp E K K K BIL t 321⨯⨯⨯=式中：BIL －基准冲击水平，取BIL ＝650kV ； K 1－温度系数，取K 1=1.25； K 2－老化系数，取K 2＝1.1； K 3－裕度系数，取K 3＝1.1；E imp －雷电冲击过电压下的最小击穿场强，取 E imp ＝60kV/mm ；110kV 最小冲击击穿绝缘厚度为：16.39mmc.确定绝缘厚度110kV 交联电缆最小绝缘厚度：t = max (13.42,16.39) = 16.39mm 取绝缘的标称厚度为18.0mm ，能满足电气性能的要求。

2、电缆电场梯度、电容、电感计算书。

a. 圆形导体电缆绝缘的电场强度（通常称为电场应力）按下式计算。

⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=120ln r r r U E式中： E － 绝缘层中半径为r 处的电场强度，MV/m ； U 0 － 电缆对地额定电压，kV ； r － 所求电场强度处的半径，mm ； r 1 － 包括屏蔽层的导体半径，mm ；r 2 － 不包括绝缘屏蔽的绝缘半径，mm;计算最大电场应力时，绝缘半径取最小值（导体标称外径＋绝缘最小平均厚度），导体半径取标称值.可知: 导体屏蔽表面电场应力: ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=1210ln rr r U E =6.07MV/m绝缘表面电电场应力: ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=1220ln rr r U E =3.07MV/mb.电缆电容计算 910ln 18-⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=cir dD C ε式中：C － 电缆电容，F/m ；ε － 绝缘介电常数，交联聚乙烯 ε=2.3D i － 内半导电屏蔽层直径（包括内半导电层厚度〕，mm;d c － 绝缘外径，mm;可知:电缆电容值: 0.187μF/kmc.电感计算 cg r S K L 2ln2.0+=式中：L － 三相电缆的每相电感，μΩ/m ； ω － 频率，rad/s ； K － 自感因数，0.050；S g － 电缆间平均几何间距，mm ；r c － 导体外径，mm ；三角形排列时Sg 等于电缆轴间距离， 平行排列时Sg 等于电缆轴间距离的1.26倍。

可知电缆电感为: 0.6339mH/km(电缆平行敷设,间距:250mm)3、短期过载能力曲线，说明全年过载时间为多少不至于影响电缆寿命。

紧急过负荷时导体允许工作温度为105︒C ,电缆年平均允许过负荷时间72小时， 整个运行期限内不超过1500小时。

4、电缆载流量计算书。

持续(100%负荷率)运行载流量(计算循依IEC287等公认标准方法)；)(*])1([*])1([*)5.0(4321221212T T n W R I nT W R I T W R I d d d +++++++++=∆λλλθ式中:从上述等式得出载流量计算公式：21))(1()1()](5.0[43212114321⎩⎨⎧⎭⎬⎫+++++++++-∆=T T nR T nR RT T T T n T W I d λλλθA. 损耗计算 A.1 导体AC 电阻)1(p s y y R R ++'=式中R - 最高工作温度温度导体的交流电阻，Ω/m R '- 最高工作温度温度导体的直流电阻，Ω/m ； y s – 集肤效应因数; y p – 邻近效应因数()[]201200-+='θαR R式中R 0 - 20︒C 时导体的DC 电阻，Ω/m448.0192sss x x y +=s s k Rfx 72108-⨯=π⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡+++⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+=27.08.019218.1312.08.0192442244p p c c ppp x x s d s d x x yp p k R fx 72108-⨯'=πA.2. 介质损耗δωtg CU W d 20=式中0U - 对地电压，V ；δtg - 在电源系统和工作温度下绝缘损耗因数； C - 单位长度电缆电容；µF/km ；910ln 18-⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=cidD c εA.3.护套损耗因数"+'=111λλλ式中'1λ为环流损耗因数;"1λ 为涡流损耗因数;A.3.1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()()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⨯+∆+∆+=''1241210110121s s st g RR βλλ 式中()6.11013174.1-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-ssss D Dt g βsρπωβ71104=R s - 在工作温度时金属护套的电阻, Ω/km;R - 在工作温度时导体电阻, Ω/km;s ρ - 工作温度下金属护套材料的电阻率, ohm.m;s D - 电缆金属护套外径, mm; s t - 金属护套厚度, mm;ω - 2πf;三根单芯电缆呈三角形排列:2220213⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=s d m m λ ()()66.192.045.21233.014.1+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=∆m s d m02=∆三根单芯电缆平面排列 中间电缆:2220216⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=s d m m λ ()7.04.108.31286.0+⎪⎭⎫⎝⎛=∆m s d m02=∆超前相外侧电缆2220215.1⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=s d m m λ ()216.07.0127.4+⎪⎭⎫⎝⎛=∆m s d m()06.547.13.32221+⎪⎭⎫⎝⎛=∆m S d m滞后相外侧电缆2220215.1⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=s d m m λ ()()()125.0123.02274.0+⎪⎭⎫⎝⎛-++=∆m s d m m m()27.32292.0+⎪⎭⎫⎝⎛=∆m S d mA.3.2环流损耗在金属护套单点互连或交叉互联接地且每个大段都分成电性相同的三个小段场合下, 单芯电缆环流损耗'1λ=0.B 电缆热阻计算B.1 电缆绝缘的热阻T 1⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=c Td t T 1121ln 2πρ式中T ρ—绝缘材料系数，K•m/W ；c d —导体直径，mm ；1t —导体和金属套间的绝缘厚度，；对于皱纹金属护套1ts ocit t D D t -+=21 B.2金属护套与铠装之间的热阻T 2⎪⎪⎭⎫⎝⎛=s T D t T 222ln 2πρ式中 2t —内衬层厚度，mm ；s D —金属套外径，mm ；输出 2T =0B.3皱纹金属金属铝护套非铠装电缆外护层热阻3T 为()⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+++=s it oc oc T t D D t D T 22ln 233πρ式中3t —外护层厚度，mm ； s t —铝护套厚度，mm ；B.4 电缆外部热阻a) 空气中电缆外部热阻4T()4141s e h D T θπ∆***=式中E D Zh e+=s θ∆—超过环境温度以上的电缆表面温升，K 。

对于皱纹金属套 ()33102-⨯+=t D D oc e b)管道中电缆的外部热阻4T4444T T T T '''+''+'=式中4T '—管道和电缆之间的热阻； em D Y V UT )(1.014θ++='U 、V 和Y 是与敷设有关的系数；e D —电缆外径，mm ；m θ—电缆与管道之间的介质平均温度，℃；4T ''—管道本身的热阻；⎪⎪⎭⎫⎝⎛=''d T D D T 04ln 21ρπ()⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++-+='''212421ln 1ln 2s L u u T T πρ c) 埋地电缆的外部热阻4T()⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++-+=212421ln 1ln 2s L u u T Tπρ式中 T ρ— 土壤热阻系数，K•m/W ；1s —相邻电缆之间的轴心距离，mm ； eD Lu 2=L —电缆轴线至地表面的距离，mm ；e D —电缆外径，mm ；5、金属护套厚度计算书。

金属护套标称厚度取2.0mm ，经过（6）短路电流计算符合系统短路要求。

6、电缆导体以及金属套的短路热稳定校验。

采用IEC60949中绝热过程短路电流计算公式计算在任何起始温度条件下的短路电流。

⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++⨯⨯=⨯βθβθi f adS K t Iln 222, 其中 ()20121020ρβσ-⨯+=c K式中：S 电缆或金属屏蔽的标称截面，mm 2；I ad 导体或屏蔽的短路电流(绝热过程)，A ；t短路时间，s ；β 温度系数的倒数； θf 最终短路温度； θi 起始短路温度；σc 20℃时导体的比热，J/m 3K ；ρ20 20℃时导体的电阻率；导体在非绝热状态下允许的短路:非绝热因素的计算：⎪⎭⎫ ⎝⎛++=S t Y S t X1ε 取X ＝ 0.41 (mm 2/s)1/2 ，Y = 0.12 mm 2/s ,则导体允许的短路电流为:金属护套电气截面：t S oc it ⨯=2式中： S 金属护套电气截面,mm 2d it 皱纹铝护套波谷外径，mm;d oc 皱纹铝护套波峰外径，mm; t 金属护套厚度，mm. 金属屏蔽非绝热因素的计算：()()320043.0069.061.01t M tM t M +-+=ε 其中:F M ⨯⨯+=-313322102δσρσρσ 式中： t 短路持续时间,s;F 热性不完善接触因素,取0.7; σ2, σ3屏蔽层四周媒质比热,J/K.m 3; σ1, 屏蔽层比热,J/K.m 3;ρ2, ρ3, 屏蔽层四周媒质的热阻,K.m/W; δ 屏蔽层的厚度 mm. ε 非绝热因素金属护套短路电流能力。