导线热稳定计算
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。
母线电动力及动热稳定性计算
母线电动力及动热稳定性计算1 目的和范围本文档为电气产品的母线电动力、动稳定、热稳定计算指导文件，作为产品结构设计安全指导文件的方案设计阶段指导文件，用于母线电动力、动稳定性、热稳定性计算的选型指导。
2 参加文件表13 术语和缩略语表24 母线电动力、动稳定、热稳定计算4.1 载流导体的电动力计算4.1.1 同一平面内圆细导体上的电动力计算➢ 当同一平面内导体1l 和2l 分别流过1I 和2I 电流时（见图1），导体1l 上的电动力计算h F K I I 4210πμ=式中 F ——导体1l 上的电动力（N ）0μ——真空磁导率，m H 60104.0-⨯=πμ；1I 、2I ——流过导体1l 和2l 的电流（A ）；h K ——回路系数，见表1。
图1 圆细导体上的电动力表1 回路系数h K 表两导体相互位置及示意图h K平行21l l =∞=1l 时，al K h 2=∞≠1l 时，⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+=l a l a a l K h 2)(1221l l ≠222)()(1la m l a l a K h ++-+=22)()1(lam +--la m =➢ 当导体1l 和2l 分别流过1I 和2I 电流时，沿1l 导体任意单位长度上各点的电动力计算f 124K f I I dμ=π式中 f ——1l 导体任意单位长度上的电动力（m N ）；f K ——与同一平面内两导体的长度和相互位置有关的系数，见表2。
表2 f K 系数表4.1.2 两平行矩形截面导体上的电动力计算两矩形导体（母线）在b ＜＜a ，且b ＞＞h 的情况下，其单位长度上的电动力F 的计算见表3。
当矩形导体的b 与a 和h 的尺寸相比不可忽略时，可按下式计算712210x L F I I K a-=⨯ 式中 F -两导体相互作用的电动力，N ； L -母线支承点间的距离，m ；a -导体间距，m ；1I 、2I -流过两个矩形母线的电流，A ；x K -导体截面形状系数；表3 两矩形导体单位长度上的电动力4.1.3 三相母线短路时的电动力计算三相母线布置在同一平面中，是实际中经常采用的一种布置型式。
绝缘导体的热稳定校验公式中k值之校验——《低压配电设计规范》gb50054-95第四章第2节
绝缘导体的热稳定校验公式中k值之校验——《低压配电设计规范》gb50054-95第四章第2节
k值的计算公式如下：
k=(Tc-Ta)/(Ta-Tr)
其中，Tc为导线所能承受的最高温度，Ta为绝缘材料的最高工作温度，Tr为环境温度。
在进行热稳定校验时，需要进行如下步骤：
1.根据电器设备的规格和使用条件确定导线所能承受的最高温度Tc。
2.确定绝缘材料的最高工作温度Ta，一般情况下可以参考国家标准
或相关技术文件。
3.确定环境温度Tr，一般情况下可以根据当地气象资料或实测数据
确定。
4.计算k值，根据上述公式将Tc、Ta和Tr代入计算。
5.根据计算得到的k值，参考国家标准或相关技术文件，确定导线尺寸。
需要注意的是，热稳定校验公式中的k值只是一个参考值，实际应用
时还需考虑其他因素，如导线材料的热导率、传导距离等。
此外，绝缘导
体的热稳定性校验还需要考虑导线的散热条件、导线的安装方式等。
因此，在进行热稳定校验时，还需综合考虑其他因素进行综合分析。
绝缘导体的热稳定性校验对于保障电器设备的正常运行和延长设备使
用寿命具有重要意义。
准确计算和确定导线的热稳定性，并合理选择导线
尺寸，可以有效避免导线因温度过高而导致的故障和损坏，提高电气设备的可靠性和稳定性。
因此，在进行热稳定校验时，需要认真进行计算和评估，并参考国家标准或相关技术文件的要求和指导，确保校验结果合理可靠。
供配电设计计算公式
本人riglucky 结合手册简要总结供配电设计需要的计算公式如下，希望对大伙有帮助，本人喜欢结交好友，可联系我****************。
一、负荷计算按照计算负荷表，两台水泵同时运行的负荷计算如下：(要打印的版本公式写到一块)e x c P K P ⋅= =0.6⨯220 =132kW ϕtan ⋅=c c P Q =132⨯0.83 =109.56 Kvar22c c c Q P S += =2256.109132+ =171.54 kVANc c U S I 3==260.64 A由于水泵是一台一台的进行启动，所以单台启动时的电流77.038.03110cos 3⨯⨯==ϕN N c U P I =217.05 AOLop a K I I ≥1 （保护设备的动作电流）因为是笼型电动机，所以系数取5-7之间，我们选6；有尖峰电流：c st pk I K I ⋅= =6⨯217.05=1302.33 A（用来选熔断器、断路器、整定继电保护装置，检验电机自起动条件） 水泵电缆选择：相线选择：按30度明敷的BV-500型的铜芯塑料为270mm 的05.2172461=〉=c a I A I满足发热条件。
N 线的选择：按照ϕA A 5.00≥,选2035mm A =二、变压器的选择单台留有80%的裕量可满足要求。
有两台主变压器的变电所，变压器选择：(要打印的版本公式写到一块)c .0.7)S -(0.6=≈T N T S S =0.7⨯253.91=177.74 kV A )(.I I +I ≥≈c T N T S S S =171.54 kV A变压器可选：容量大于177.74 kV A因为矿上已有SC-800/10/0.4型的变压器，在容量上满足要求。
从中央配电室到中央变压器室的电缆选择：7.0103236.13cos 3⨯⨯==ϕN c c U P I =19.48 A按经济电流范围，查表得杨庄交联聚乙烯绝缘带铠装铜芯电缆电流为19.48A 时，选择导线截面积235mm A ec =，截面积为235mm 时对于华东地区三班制电流为29-41A之间大于19.48A 满足载流量的要求。
第二章电气发热与计算
二、长期运行载流量
1、牛顿公式应用： 牛顿公式应用：
Iy = Kzh ⋅ F ⋅ (θy −θ 0) R
导体长期运行的 长期运行的允许电流 Iy:导体长期运行的允许电流 θy:导体允许温度 PS:导体表面放出总热量
二、长期运行载流量
2、提高导体载流量的方法
Iy = Kzh ⋅ F ⋅ (θy −θ 0) R
二、发热对载流导体的不良影响
（一）、绝缘材料性能降低
（二）、机械强度下降 ）、机械强度下降 （三）、导体接触部分性能下降 ）、导体接触部分性能下降
（一）、绝缘材料性能降低 ）、绝缘材料性能降低
发热加速绝缘材料老化， 发热加速绝缘材料老化，缩短绝缘材料 寿命，降低绝缘材料的电气特性和机械 寿命， 特性。 特性。 耐热温度 允许温度
合理布置导体加强 自然通风 采取强迫冷却 导体表面涂漆
二、长期运行载流量
2、提高导体载流量的方法
Iy = Kzh ⋅ F ⋅ (θy −θ 0) R
减小导体电阻R 减小导体电阻R 增加导体散热面积F 增加导体散热面积F 提高散热系数K 提高散热系数Kzh 提高导体允许温度θ 提高导体允许温度θy
采用耐热绝缘材料
（三）、导体接触部分性能变坏 ）、导体接触部分性能变坏
接触电阻定义： 接触电阻定义： 当两个金属导体以某种机械方式互 相接触时， 相接触时，在接触区域所呈现的附加 电阻。 电阻。 接触电阻=收缩电阻+ 接触电阻=收缩电阻+表面膜电阻
收缩电阻与表面膜电阻
收缩电阻： 收缩电阻：电流流经电 接触区域时， 接触区域时，从原来截 面较大的导体突然转入 截面很小的接触点， 截面很小的接触点，电 流线发生剧烈收缩所呈 现出的附加电阻。 现出的附加电阻。 表面膜电阻： 表面膜电阻：电接触面 上，由于污染而覆盖的 一层导电性很差的物质 所呈现出的电阻。 所呈现出的电阻。
变压器短路时动热稳定计算
高压线圈 3 105 23.05 115.3811672
日期：2006.12.13
中山ABB变压器有限公司
Z0121&Z0366~367变压器短路时动热稳定计算(40MVA 10.5%)
1.动稳定校核： 系统短路容量Ps (MVA) 变压器容量P (MVA) 高压侧电压 (KV) 低压侧电压 (KV) 短路阻抗Uk% 内线圈额定电流In (A) 内线圈匝数N 线圈平均直径Dm (mm) 线圈几何高度Hw (mm) 线圈饼数M1 实际内撑条数的一半 m 每饼辐向导线根数nb 每饼轴向导线根数nt 导线厚度b (mm) 导线高度a (mm) 导线硬度经验系数Y 线路阻抗百分数Zs 短路电流稳定值倍数K 短路电流(有效值)Id (A) 最大短路电流Im (A) 最大漏磁通密度Bm (T) 每匝导线单位长度受力Fu (N/m) 内线圈每一线饼的受力Fc (N/mm) 导线的惯性矩 (mm4) 内线圈临界失稳强度Fb (N/mm) 内线圈强度裕度系数 2.热稳定校核： Q1=Q0+2(235+Q0)/(106000/JXJXt-1) t为短路时间 s Q0为线圈的起始温度 ℃ J 为短路电流密度 A/mm2
Q1为短路时线圈最高温度 ℃(要求值<=200 ℃)
Hale Waihona Puke Zs=100P/Ps K=100/(Uk+Zs) Id=InxK Im=Idx1.8x1.414 Bm=1.256xImxNx0.001/Hw Fu=0.5xBmxIm Fc=NxFux0.001/M1 I=nbY xb3 xntxa/12 Fb=1.25x105 xIx(m2-1)/(Dm/2)3 要求：Fb/Fc>=1.8
低压线圈 3 105 15.64 109.7403983
电器导体的发热计算
第一章 电器导体的发热计算
基 本 内 容
1
电器的允许温升
2
电器中的热源
3
电器中的热传递形式
4
电器表面的温升计算公式
5
各种工作制形式下的电器热计算
6
电器典型部件稳定温升的分布
7 短路电流下的电器热计算和热稳定性
§1-1 电器的允许温升
主要内容： 一、三种损耗及其影响 二、电器各部件的极限允许温升 三、电器极限允许温升 四、我国标准规定的电气绝缘材料的极限温升
§1-1 电器的允许温升
一般铜线安全计算方法是 2.5平方毫米铜电源线的安全载流量－－28A。 4平方毫米铜电源线的安全载流量－－35A 。 6平方毫米铜电源线的安全载流量－－48A 。 10平方毫米铜电源线的安全载流量－－65A。 16平方毫米铜电源线的安全载流量－－91A 。 25平方毫米铜电源线的安全载流量－－120A。
§1-1 电器的允许温升
虽然各种标准中对电器载流体于短路时通过短路电流时的极限允 许温度未作统一规定，但是多年来一直以不超过下表规定为准则。
载流部件
未绝缘导体 包绝缘导体 Y级 未绝缘导体 A级 包绝缘导体 B、C级
极限允许温度/℃
铜
黄铜 铝
300 300 200
200 200 200
250 250 200
由图1-4曲线查出：
K j 1.7
故当100时长100m导体交流电阻为
R100~ K j R100 1.78.2104＝13.910－4
§1-2 电器的热源
5、邻近效应： 由于相邻载流导体间磁场的相互作用，
使两导体内产生电流发布不均匀的现象。 邻近效应与相邻载流导体内电流流向有关。
绝缘导线的热稳定校验
现对《低压配电设计规范》GB50054-95的第4.2.2条的规定，谈谈我的意见。
第4.2.2条：绝缘导线的热稳定校验应符合下列规定：一. 当短路持续时间不大于5s时，绝缘导体的热稳定应按下式进行校验：S≥It0.5/K（4.2.2）式中 S——绝缘导体的线芯截面（mm2）；I——短路电流有效值（均方根值A）；t——在已达到允许最高持续工作温度的导体内短路电流持续作用的时间（s）；K——不同绝缘的计算系数。
二.不同绝缘、不同线芯材料的K值，应符合表4.2.2的规定。
三.短路持续时间小于0.1s时，应计入短路电流非周期分量的影响；大于5s时应计入散热的影响。
在执行该条规定时，需注意下列问题：1. 公式（4.2.2）只适合短路持续时间不大于5s。
2. 短路电流I如何确定：a) 相线的热稳定校验：在220/380配电系统中，一般以三相短路电流为最大。
两相短路电流在远离发电机处发生短路时仅为三相短路电流的0.866倍，只有在发电机出口处短路时两相短路电流可能达三相短路电流的1.5倍。
因此，当短路点远离发电机时，校验相线的热稳定时I值采用三相短路电流值；在发电机出口处发生短路时I值采用两相短路电流。
b) 中性线（N）的热稳定校验：取相线对中性线的短路电流作为I值。
c) TN-C系统的PEN、TN-S系统的PE、TT系统的PE、IT系统的PE线热稳定校验：TN-C系统的PEN及TN-S系统的PE线的热稳定校验取相线对PEN或PE线的短路电流作为I值。
TT系统，考虑到某一设备发生中性线碰外壳接地，因中性线基本上为地电位，故障电流甚小，回路上的过电流保护以及RCD都无法动作，此故障作为第一次故障得以长期潜伏下来。
但因中性线碰设备外壳与PE线导通，此TT系统实际已转变为TN系统。
其后设备发生相线碰外壳时，PE线上流过的故障电流将和TN系统同样大，以金属导体为通路的金属性短路电流。
因此TT系统的PE线的热稳定校验所采用的I值需考虑上述的要求。