電力電纜(power cable),
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-天津市電纜總廠*分廠 :http://www.kindlingtouch.com/st93877
用于傳輸和分配電能的電纜。常用于城市地下電網(wǎng)、發(fā)電站的引出線路、工礦企業(yè)的內(nèi)部供電及過江、過海的水下輸電線。在電力線路中,電纜所占的比重正逐漸增加。電力電纜是在電力系統(tǒng)的主于線路中用以傳輸和分配大功率電能的電纜產(chǎn)品,其中包括1-500KV以及以上各種電壓等級(jí),各種絕緣的電力電纜。
電力電纜的使用至今已有百余年歷史。1879年,美國發(fā)明家T.A.愛迪生在銅棒上包繞黃麻并將其穿入鐵管內(nèi),然后填充瀝青混合物制成電纜。他將此電纜敷設(shè)于紐約,開創(chuàng)了地下輸電。次年,英國人卡倫德發(fā)明瀝青浸漬紙絕緣電力電纜。1889年,英國人S.Z.費(fèi)蘭梯在倫敦與德特福德之間敷設(shè)了10千伏油浸紙絕緣電纜。1908年,英國建成20千伏電纜網(wǎng)。電力電纜得到越來越廣的應(yīng)用。1911年,德國敷設(shè)成60千伏高壓電纜,開始了高壓電纜的發(fā)展。1913年,德國人M.霍希施泰特研制成分相屏蔽電纜,改善了電纜內(nèi)部電場(chǎng)分布,消除了絕緣表面的正切應(yīng)力,成為電力電纜發(fā)展中的里程碑。1952年,瑞典在北部發(fā)電廠敷設(shè)了380千伏超高壓電纜,實(shí)現(xiàn)了超高壓電纜的應(yīng)用。到80年代已制成1100千伏、1200千伏的特高壓電力電纜。
基本結(jié)構(gòu)
電力電纜的基本結(jié)構(gòu)由線芯(導(dǎo)體)、絕緣層、屏蔽層和保護(hù)層四部分組成。
(1)線芯
線芯是電力電纜的導(dǎo)電部分,用來輸送電能,是電力電纜的主要部分。
(2)絕緣層
絕緣層是將線芯與大地以及不同相的線芯間在電氣上彼此隔離,保證電能輸送,是電力電纜結(jié)構(gòu)中*的組成部分。
(3)屏蔽層
15KV及以上的電力電纜一般都有導(dǎo)體屏蔽層和絕緣屏蔽層。
(4)保護(hù)層
保護(hù)層的作用是保護(hù)電力電纜免受外界雜質(zhì)和水分的侵入,以及防止外力直接損壞電力電纜。
分類
按電壓等級(jí)分
按電壓等級(jí)可分為中、低壓電力電纜(35千伏及以下)、高壓電纜 (110千伏以上)、超高壓電纜(275~800千伏)以及特高壓電纜(1000千伏及以上)。此外,還可按電流制分為交流電纜和直流電纜。
按絕緣材料分
1、油浸紙絕緣電力電纜 以油浸紙作絕緣的電力電纜。其應(yīng)用歷史zui長。它安全可靠,使用壽命長,價(jià)格低廉。主要缺點(diǎn)是敷設(shè)受落差限制。自從開發(fā)出不滴流浸紙絕緣后,解決了落差限制問題,使油浸紙絕緣電纜得以繼續(xù)廣泛應(yīng)用。
2、塑料絕緣電力電纜 絕緣層為擠壓塑料的電力電纜。常用的塑料有聚氯乙烯、聚乙烯、交聯(lián)聚乙烯。塑料電纜結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造加工方便,重量輕,敷設(shè)安裝方便,不受敷設(shè)落差限制。因此廣泛應(yīng)用作中低壓電纜,并有取代粘性浸漬油紙電纜的趨勢(shì)。其zui大缺點(diǎn)是存在樹枝化擊穿現(xiàn)象,這限制了它在更高電壓的使用。
3、橡皮絕緣電力電纜 絕緣層為橡膠加上各種配合劑,經(jīng)過充分混煉后擠包在導(dǎo)電線心上,經(jīng)過加溫硫化而成。它柔軟,富有彈性,適合于移動(dòng)頻繁、敷設(shè)彎曲半徑小的場(chǎng)合。
常用作絕緣的膠料有天然膠-丁苯膠混合物,乙丙膠、丁基膠等。
3、電纜電阻的計(jì)算
電纜的直流標(biāo)準(zhǔn)電阻可以按照下式進(jìn)行計(jì)算:
R20=ρ20(1+K1)(1+K2)/∏/4×dn×10
式中:R20——電纜在20℃時(shí)的支流標(biāo)準(zhǔn)電阻(Ω/km)
ρ20——導(dǎo)線的電阻率(20℃時(shí))(Ω*mm/km)
d——每根心線的直徑(mm)
n——心線數(shù);
K1——心線扭絞率,約0.02-0.03;
K2——多心電纜是的扭絞率,約0.01-0.02。
任一溫度下每千米長電纜實(shí)際交流電阻為:
R1=R20(1+a1)(1+K3)
式中:a1——電阻在t℃時(shí)的溫度系數(shù);
K3——計(jì)及肌膚效應(yīng)及臨近效應(yīng)的系數(shù),截面積為250mm以下時(shí)為0.01;1000 mm時(shí)為0.23-0.26。
4、電纜電容的計(jì)算
C=0.056Nεs/G
式中:C——電纜的電容(uF/km)
εs——相對(duì)介電系數(shù)(標(biāo)準(zhǔn)為3.5-3.7)
N——多心電纜的心數(shù);
G——形狀系數(shù)。
5、電纜電感的計(jì)算
配電用的地下電纜,當(dāng)導(dǎo)體截面為圓形時(shí),且忽略鎧裝及鉛包損失時(shí),每根電纜的電感計(jì)算方法與導(dǎo)線相同。
L=0.4605㏒Dj/r+0.05u
LN=0.4605㏒DN/rN
式中:L——每根相線的電感(mH/km)
LN——中性線的電感(mH/km);
DN——相線與中性線間的幾何距離(cm);
rN——中性線的半徑(cm);
DAN、DBN、DCN——各相線對(duì)中性線間的中心距離(cm)。
6、例證
測(cè)得工區(qū)2#生活變負(fù)荷電流為330A,現(xiàn)有電纜為120mm四心銅心電纜,查表一知其安全載流量為260A,現(xiàn)在電纜超載運(yùn)行,存在不安全隱患,為了保證供電正常,我工區(qū)打算并另外一根電纜進(jìn)行分流,以保證正常供電。(以下提到的電纜都是指1KV,VLV型鎧裝聚乙烯四心銅心電纜)。
如果按照安全載流量來看330A-260A=70A,我們只需要并一根載流量為70A的電纜在理論上就可以保證安全運(yùn)行(理想情況下)。
按照上表我們可以計(jì)算出電纜的阻抗模,在不計(jì)并列電纜的接觸電阻的情況下,將并列電纜理解為兩阻抗并聯(lián),計(jì)算出電流分配值。
當(dāng)然,兩條電纜平行敷設(shè)時(shí),電纜的安全載流量會(huì)發(fā)生變化,兩條并用時(shí),其安全載流量應(yīng)該為原載流量的0.92倍。
則此時(shí)120mm銅心電纜的安全載流量為239A。25mm的為86A, 35mm的為109A,按照Iux≥Izmax的原則再并一根35mm的電纜就可安全運(yùn)行。
為2#生活并一35mm的四心銅心電纜時(shí):
︱Z25︱=0.534Ω
負(fù)載電流為330A,則I120=︱Z16︱/(︱Z16︱+︱Z120︱)*330
得出 I120=253.19A;I16=76.81A
不難看出120mm的電纜還是在過流運(yùn)行。
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