[工学]第二章 电力电缆线路设计.ppt

第二章 电力电缆线路设计 主讲：高广德 第二章 主要内容 第一节 电缆线路设计基础知识 第二节 电缆的选择 第三节 充油电缆线路设计 第四节 直流电缆绝缘的设计特点 第五节 防雷保护及减少金属护套感应电压计算 第一节 电缆线路设计基础知识 一、电缆线路的损耗 运行中的电缆线路，因其电缆结构特性，使得电缆线路产生各种损耗，这些损耗是影响电缆长期运行的允许载流量的重要因素之一。 1. 运行中的电缆导体损耗计算 导体损耗，指因电缆本身的电阻，而使得导体的一小部分功率转化为热量的损耗。 2.电缆绝缘层的介质损耗 3.电缆金属护套接地损耗 为了安全，电缆金属护套两端接地，与大地形成通路，将会引起回路电流损耗。即使单点接地，不会形成回路电流，也会有涡流损耗（较小，可忽略）。 4.电缆铠装层和加强层的损耗 电缆铠装层和加强层的损耗产生的原因与电揽金属护套的损耗产生的原因相似，只要与大地形成通路，在导体电流的作用下，就有电能损耗。 公式分析： （1）.环境温度的变化影响电缆的长期允许载流量值 环境温度，是指在正常情况下敷设电缆的场所周围环境介质的温度。通常一般情况下取决于地理、气象等条件。 因此，电缆敷设的环境不同，其电缆的长期载流量是不同的。 （2）.电缆导体载面变化影响电缆的长期允许载流量值。 （4）.并列敷设的电缆根数因散热问题也影响电缆长期运行载流量变化。 电缆并列敷设的根数越多，间距就越近，电缆产生的热量散发越困难，其电缆的载流就必然减小。 对于分别敷设设在空气和直埋敷设于土壤中的多根电缆，其相对于单根电缆的校正系数分为K1和K2。见P39表2-7和表2-8 2.电缆长期允许载流量的近似计算 三、电力电缆的电器参数计算 电缆的电气参数决定了电缆的传输性能。取决于电缆的结构和几何尺寸，以及各部分所用材料的电阻系数、介电常数和磁导系数等。 1.电缆线芯电阻 电缆线芯电阻计算，考虑线芯直流电阻和线芯有效电阻计算两项。 （1）电缆线芯直流电阻计算 最高工作温度下，单位长度电缆线芯直流电阻的计算式 （2）线芯有效电阻计算 在交流电流作用下，由于集肤效应和邻近效应，将使线芯电阻增大，此时的电阻称为有效电阻。该值的简化计算式: 2.电缆的电感 线芯电感为内感与外感之和。内感是线芯内部的磁通链所产生的电感，外感是线芯外部的磁通链所产生的电感。 3.电缆的绝缘电阻 电缆绝缘电阻由绝缘材料的电阻系数和电缆尺寸确定。 4.绝缘材料的绝缘电阻系数 电缆常用绝缘材料的绝缘电阻系数与温度和测量时的电场强度有关。一般说来，它随温度和场强的上升而下降。含杂质较多、绝缘电阻系数较低的材料，随温度上升而下降得较多。聚氯乙烯绝缘比浸渍纸绝缘随场强变化的关系更为明显。 计算电缆的工作绝缘电阻（交流泄漏电阻）或用交流电压测量电路的绝缘电阻时，电阻系数ρ应取其相应频率下的数值。由于绝缘电阻系数在交流情况下比直流情况下小得多，因此用直流测得的电缆绝缘电阻比用交流测得的高得多。电缆实际工作绝缘电阻等于绝缘层承受电压的平方除以绝缘层的介质损耗。 5.电缆的电容 电缆本体相当于一个标准的圆柱形电容。 导线芯和接地的金属屏蔽层构成了电容器的两个电极。 尤其是在超高压电缆线路中电缆的电容电流可能达到与电缆暂态电流相当的数值，成为限制电缆容量及传输距离的因素。 然而，电容也是电缆绝缘本身的一个重要参数，可用来检查电路工艺质量、绝缘质量的变化等。 第二节 电力电缆的选择 正确选择电力电缆型号，对电缆投入使用确保安全运行是十分重要的。 设计电路线路或选用电缆时，电缆型号和规格的选择主要从电缆绝缘种类、电缆护层种类和导体材料及截面等方面考虑。 一、电缆型号的选择 电缆型号的选择应首先考虑满足电力电缆敷设场合的技术要求，并在此基础上考虑线芯以铝代铜，绝缘层以橡塑油浸纸，金属护套以铝代铅以及在外护层上发展橡塑护套或组合护套等。 1 普通电缆型号的选择见表1-2到1-8 2 高压电缆的选择 二.按电力电缆导体截面积选用电缆 需满足负荷电流、短路电流以及短路时的热稳定等要求。 （1）导体温度不超过允许工作温度和短路温度，应根据电缆线路的负荷电流和短路电流在电缆的标称截面系列中选择电缆导体截面。 （2）对输、配电电缆线路，主要按负荷电流和电缆导体的长期允许温度选择其电缆导体截面。 3.根据经济电流密度选择电缆截面 一般在电缆线路最大负荷利用而长度又超过20m时，则按经济电流密度来选择截面。 4.根据供电网络中允许电压降校核电缆截面 三、按绝缘种类选用电力电缆 1.一般低压线路 380V线