电力电缆计算方法篇1

中图分类号：TM247 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 24-0000-01

近年来，我国电力电缆的铺设量不断提升，但是只有数量上的增长，没有质量上的提高，将无法真正促进我国电缆运行的稳定发展。基于这一点，有必要对我国电缆载流量的计算方法进行研究，并结合我国电缆载流量计算实际情况进行有效的改进，从而实现高效的电缆载流量计算工作。

一、电缆载流量的定义阐述与计算问题类型

（一）电缆载流量的定义阐述

电缆载流量的基本定义为：某电缆线路在输送电能的过程中，会通过电流量，当热稳定条件形成的时候，电缆的导体就会达到长期允许工作的温度，这时候就称为电缆长期允许载流量。具体而言，可以将其分为三个类型：第一，长期运行持续额定电流，该载流量一般是电缆的芯温达到了九十摄氏度的时候，所进行的稳定工作电流。第二，短时允许过载电流，当绝缘电缆已经超载的时候，限定最高温度为一百三十摄氏度，允许的实践要控制在100小时内，且这种情况不能超过5次。第三，瞬时短路电流，持续时间必须在5秒以内，且限定温度为250摄氏度。

（二）电缆载流量计算问题类型

目前我国电缆载流量计算出现的问题主要表现在两个方面，一是计算标准不统一，二是计算有误差。所谓计算标准不统一，主要是指在进行电缆载流量计算的时候，因为基于的标准不同，如IEC标准、NM理论、有限元法、有限差分法等等，导致电缆载流量计算出现解析计算与数值计算这两种方法，因此在具体的计算工作上存在不同选择。计算有误差则是由于电缆载流量的具体情况不一样，通常是受到电缆敷设、实际运行等情况的影响，这就导致了电缆载流量的计算结果无法与理论值相匹配。因此，加强电缆载流量计算方法的研究，进一步提高计算准确度，是相关研究者需要重点关注的内容。

二、电缆载流量两种计算方法分析

（一）电缆载流量解析计算

电缆载流量解析计算，主要依靠的是NM理论、IEC标准，其适用范围主要是简单的电缆系统，优势在可直接计算。IEC标准与NM理论在本质上是相同的，但是相比较而言，IEC标准更为准确、科学。IEC60287是目前国际通用的标准之一，在各国电缆载流量计算中提供着非常重要的作用。NM理论通过参考电缆的集合参数、敷设条件等，将串联的热阻进行计算，利用函数关系来进行计算。

（二）电缆载流量数值计算

电缆载流量数值计算主要用到了有限元法、有限分差法、边界元法等等，广泛应用于电缆的载流量计算工作中。有限元法对复杂的边界条件处理具有比较明显的优势，在不同时期，各国研究者对其计算方式进行了一定的修正与使用，如我国梁永春等人所建立的电缆群温度场模型。边界元法是以选择的函数来满足支配方程，进而使这些函数逼近边界条件，虽然其可以解决物理场受时间影响而产生的变化问题，但是由于边界过于复杂，导致计算量很大。有限差分法被应用的实践很早，目前仍在国际上通用，其主要原理是将物理场中岁发生的问题变化转换为离散系统的问题，然后计算求解。

三、提升我国电缆载流量计算精确度的合理策略

（一）加强电缆载流量计算方法研究工作，培养专业人才与组建研究团队

提升电缆载流量计算精确度的首要方面，应该从源头上着手，加强对相关计算方法的研究工作，在高校、专职院校中培养专业性的人才，并通过组建研究团队的方式，加快电缆载流量计算方法研究的进程，从而为其带来更加科学、先进的计算方法。以目前我国在这方面所具备的专业人员数量和质量来讲，还存在着很多问题，电力专业人员中对电缆载流量计算方式的研究者仍然缺乏，培养专业性人才已成为重要内容。

（二）系统化整理电缆载流量计算方法，加深国内外相关技术的交流与合作

我国目前从事电缆载流量计算的工作人员与研究人员，在所使用的具体方法上存在着一定的差异性，形成的计算经验也有多又少，计算的实际效果也有高有低，所以必须要对我国电缆载流量计算方法进行全方面、科学化、系统化的整理与分析，进一步完善计算方法。另外，国外电缆载流量计算方法与我国相比较，由于计量设备、研究环境的不同，导致两者之间有着一定的差距，因此要加深国内外相关计算方法的交流与合作，促使电缆载流量计算方法得以完善。

四、结束语

随着国内电缆的敷设开始面向密集化、多变化发展，在电缆载流量计算上所遇到的问题也更加明显，如何正确有效地使用相关计算方法，精确的得出电缆载流量，不仅是电力工作者需要高度重视的内容，同时也是致力于电缆载流量计算研究者所关心、努力的方向。综上所述，我国电缆载流量计算方法的准确度提升，应该加强电缆载流量计算方法研究工作，培养专业人才与组建研究团队，统化整理电缆载流量计算方法，加深国内外相关技术的交流与合作，从而实现相关计算方法的新突破。

参考文献：

电力电缆计算方法篇2

引言

本文主要利用先进的计算软件计算电缆运行中的实际功率损耗，降低电缆实际使用中的消耗量，实现电能资源的最大化利用。

1、算法的不同对线芯导体损耗的影响

1.1电缆的最大载流能力的计算需要的热的求解方程

这个解决方法基于IEC60278或数值方法基于分析法进行有限元分析。然而，分析方法可以更方便地进行过程设计，但是它不能被用于复杂系统，且简化了在电缆上的许多重要的因素。高压电缆损耗和热评估的计算通常运用于连接电和热模型中，热分析过程中使用有限元法进行多层土壤变热传导率分析，风力发电和电网之间电缆也使用有限元法进行计算。电缆载流量评估、地下不均匀的温度式与使用分析模型的公式：交流电力电缆绝缘损耗计算分析：W×C×Uo2×tans式中：施工场地电压通常用Uo表示；电源系统与工作温度下绝缘损耗因素用tans表示；单位长度电力电缆用C表示。

1.2 电缆热场是非线性的，依赖其他的电缆

因此叠加理论在使用分析热公式不能被应用，例如运行导体电容在其中得到了广泛的应用，具体的计算公式如下所示：

式中：绝缘材料的介电常数用Σ表示；绝缘直径用di表示；导体直径用dc表示。因此使用有限元分析法进行电缆的热分析，在等温和对流热通量边界条件对地面进行检查。谐波电流存在影响，它表示出不同的谐波签名可以改变导体和护套的电流分布以及电缆载流量，实验测试被执行以验证电和热分析上的真实案例分析。案例研究是一组在发电厂的并联单芯电缆。模拟实验结果表明，验证了有限元仿真一致，使用这些精确的FEM模拟使得能够精确地优化缆绳布置，以实现最大载流量。

2、电缆损耗计算

2.1电缆损耗计算公式

式中：ΔP为功率消耗，其单位为kW；ΔQ为能源消耗，其单位为kWh；Rθj是单根导体在温度为θ℃的情况下，集肤与邻近效应单位长度的交流电阻，其单位为Ω/km；I为计算电流，其单位为A；NC、NP是回路导体数量与回路数；ξ为最大负荷损耗小时数，h/年；L为电缆实际长度，其单位为km。对于铜电缆与铝合金电缆的功率损耗中，为了比较二者的损耗程度大小，要设定两个统一条件的线路，即为电流、线路、导体数量长度、运行方式以及线路等方面的相同。同时，由于铜导体与铝合金导体在实际使用中的工作电流存在很大的差距，也就是载流量不同，在这样的情况下，计算电缆通电流中要选择不同的横截面，保证其结果的准确性和有效性。

2.2 交流电阻计算

式中：Rθj主要是指在温度为θ的情况下的交流电阻，其单位为Ω；Kjf是集肤效应系数，其取值为表1所示；Klj为邻近效应系数，通常取值为1.0；Rθ是在温度为θ的情况下的直流电阻，单位用Ω表示；R20为温度是20℃的滞留电阻，单位用Ω表示；a是导体电阻温度系数，一般根据GB/T 3956-2013相关规定，铜取值为0.00393，铝为0.00403。

从式（3）与式（4）中，为了确定θ，本文以XLPE交联聚乙烯绝缘电缆为例，其导体在长时间工作中最大温度为90℃，由于横截面、设计裕量以及电压损失校验等影响因素，其实际取值要低于最大温度。若电缆环境温度为35℃，那么电缆导体的实际工作温度为70℃，即是θ取值为70，进而计算电缆的损耗。由于相同横截面的铜电缆与铝合金电缆会产生不同的电缆载流量，铝合金的载流量没有相关的制度规定，各个电力企业资料数据中载流量数值也存在一定的差距，相差率在11.8%之内。因此根据载流量进行电缆横截面的选择中，若铜导体的横截面在70mm2范围内时，其铝合金电缆横截面要扩大一个规格；在铜导体横截面大于95mm2时，其铝合金电缆要放大两个规格，但是在此过程中，铜导体的电阻数值始终低于铝合金导体，其铜电缆损耗比铝合金电缆小。

3、 电缆损耗补偿方案及其相应的计算

3.1 电缆损耗补偿方案设计

综上所述，我们可以知道铜电缆在实际使用中可以减少电缆损耗，并对系统性能破坏程度较小，但是由于~资源匮乏与建设成本较高，在一定程度上限制了铜电缆的广泛应用，并将视角逐渐转移到铝合金电缆的使用与推广方面。铝合金电缆相比于铜电缆来说具有极高的经济性和机械性能，但是损耗比铜电缆大。以下本文主要针对铝合金电缆的损耗问题，提出电缆损耗补偿方案。在进行电缆损耗补偿的过程中，可以通过MAX9979双通道1100Mbps驱动器/PMU进行铝合金电缆损耗的补偿，图1、图2分别为电缆损耗修正原理和补偿原理。

3.2 电缆补偿性计算分析

电缆的金属部件的电阻损耗是主要的热源，这样精确计算损失是必要的电力电缆载流量分析。另外，在并行电缆的电流分布是不均匀的，也可能由于集肤效应和邻近效应的频率依赖性使谐波电流差。分导体的方法被用于确定的电流、电阻和不同金属部件的损失。此方法是基于划分导体和护套非常小的导线，无皮肤或邻近效应。电缆护套在电气系统双方都接地。考虑到使用卡森地面效应式，自阻抗（Zii）和互阻抗（ZIJ）的每个元素可以被定义为：

几何平均距离是由每一个电流和在每一相的平行电缆是分导的，分导体电阻、不同分导体，频率、土壤电阻率、距离、电动导体，护套和接地回路电流的关系为：

结语

电力电缆计算方法篇3

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2015.22.063

[中图分类号]TM247 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2015）22-00-01

1 电力电缆的组成

电力电缆是在其绞绕的几根绝缘导电芯线外，直接包装绝缘层和内外保护层。其中内保护层是用来保护电缆的绝缘层，外保护层的构成材料主要有钢铠、麻被、外覆沥青、塑料护套等。电缆的中间接头或者终端接头通常由环氧树脂和绝缘胶制成。

2 电力电缆常见的故障分析

电缆从敷设开始直到日常运行维护，每个阶段电缆出现的故障特征不同。对于直埋电缆而言，因为电缆埋设的位置选择不正确，周围的土壤会引起电缆发生位移，导致电缆附件安全受到影响。当电缆在排管敷设时，由于横向约束引起电缆的弯曲变形问题，使其金属护套出现疲劳应变;电缆在地沟的敷设摆放不恰当，刚性固定强度不足，竖井的跨度不够，电力电缆本身的重量影响，以及斜面敷设出现滑落现象等因素均会影响电缆的使用寿命。因为电缆受到外力或敷设不正确，极易产生机械损伤故障。当电缆敷设完成后，由于道路、城市建设、绿化工程的建设等活动，电缆维护不到位，导致电缆标示桩发生位移，甚至丢失，极其容易引起电缆受到外力的伤害。

电力电缆在运行过程中可能出现的故障分析。由于自然环境的影响，电缆敷设的原因，人为因素，电缆在运行过程中通常出现的故障主要有接头问题和绝缘问题。接头问题主要是由自然因素和人为因素造成的，由于电缆接头接触不好，封铅漏水，密封失效，以及过负荷等因素引起电缆内接头的绝缘胶膨胀，导致电力电缆的接头在运行过程中发生爆炸故障。至于绝缘问题，主要是因为电缆长期过载运行，或电缆敷设不当，使电缆严重受潮或者靠近热源等因素，引起电缆的绝缘老化、受潮，变质等问题。

3 电力电缆故障测试方法介绍

电阻电桥法。在20世纪70年代以前，发达国家均采用电阻电桥法来检测电缆的故障，对于短路故障及低阻故障的测试甚为方便。所谓电阻电桥法就是根据电桥的平衡原理，将电缆的某一好相为臂组成电桥并使电桥达到平衡，以此来测量出两侧故障点的直流电阻，根据电缆的长度与其电阻值的变化成正比的关系，可以计算出电缆故障点与测试端之间的长度为：

可知，只要确定电缆的长度L，就能准确计算出故障点的距离。图1为电阻电桥法测试连线图，R1、R2为已知电阻。

电容电桥法。如果电缆发生开路时，直流电桥臂则不能形成直流回路，所以采用电阻电桥法是测量不出电缆故障点的距离。此时可用交流电源，利用电桥平衡原理测量出电缆故障相的阻抗和电缆好相的阻抗值，因为电缆被看作是“均匀的传输线”，所以其长度和电容成正比关系，可以计算出电缆故障点的长度，计算公式如下：

Lx=K×L全长

可知，只要确定电缆的长度L，就能准确计算出故障点的距离。

图1 电阻电桥法测试连线

高压电桥法。因为电力电缆的故障大部分是综合性的，往往是闪络高阻（未形成固定泄漏通道的一类故障）或者是泄露高阻（已形成固定泄漏通道的一类故障），而电容法和电阻法检测电缆的故障的局限性大，类型单一，面对上述情况无法检测。所以人们采用高压电桥法，通过将直流电桥输出电压提高的办法来击穿故障点，形成瞬间短路，一般情况下直流电压10 kV，这样测量出故障点两侧段电缆的直流电阻，计算出电缆故障点的位置，即：

可知，高压电桥法测电缆故障连线图与低压电阻电桥法相同。只要确定电缆的长度L，就能准确计算出故障点的距离。R1、R2为已知电阻。

电缆故障检测仪。通过前面的分析，我们了解到电桥法实质上只能解决电缆部分故障的测试。而电缆的故障千奇百怪，三相全坏的情况常有发生。为了解决诸多难题，同时也为了方便各种故障的测试，因此，通过西安电子科技大学（原西北电讯工程学院）和西安供电局科研人员的合作攻关，我国才有了真正意义上的电缆故障检测仪。仪器的基本原理应用了微波传输（雷达测距）理论，即脉冲法。无论低压脉冲法还是高压脉冲法均是依据微波在“均匀长线（电缆）”传输中，因其某处（故障点）特性阻抗发生变化对电波的影响来微观地分析电波相位、极性及幅度等物理量的变化，来测得电波传输到故障点的时间再计算出故障点的距离。即：

电力电缆计算方法篇4

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.24.145

0 引言

目前我国社会经济快速增长，现代化生产中需要使用大量的机电设备，人们生活对电力的需求与日俱增，国家电网在运行标准不断提升的同时加强对电力传输设备、电力设施的升级；新型电力电缆相比传统电缆具有更加安全高效和运行更加稳定的优点；电力电缆具有安全、可靠的优点，被广泛应用。但由于电力电缆常埋于地下，受机械损伤和绝缘老化等问题导致电缆常发生短路故障，随着城市电网的开展，电力电缆故障测试技术成为供电部门日益关注的问题，供电过程出现电缆故障时可以及时对故障节点进行迅速定位是维护电力电缆正常运行的关键。

1 电力电缆常见故障原因

1.1 电缆电力绝缘和保护层受损

在煤矿复杂地质条件下，电缆绝缘体长期在高温和强电压的作用下，电缆本身的电阻发生变化，导致绝缘效果降低而引起绝缘老化，绝缘体的老化故障遇到空气中的臭氧或腐蚀绝缘过热导致绝缘老化变质，过热电缆安装于电缆密集地区，会导致通风不良导致电缆本身过热而绝缘加速。电力电缆外表的保护层容易受到侵蚀，电力电缆铺设路段附近的地下电场有极强的腐蚀性，铅保护层受潮容易引起线缆断裂而引发短路，是造成电缆电力故障的常见原因之一。

1.2 电缆本身质量和操作问题

电力电缆在设计时没有按照规范标准进行，在制作中使用劣质材料，不合理的电场分布和违规操作是造成电力故障的主要原因，电缆本身质量问题主要表现在：电缆在制作时的绝缘部位包裹出现破损或不平整等问题，电缆附属设备在制造中出现电缆金属表面粗糙；电缆零件设计达不到技术要求发生的泄露问题；电缆绝缘体和绝缘层受潮造成的电力电缆故障。在铺设电力电缆工程作业中，相关操作人员未按照规定施工，靠近电力电缆管线进行施工容易造成电力电缆破损；加上长时间的电力电缆线路收到侵蚀后电缆出现故障，导致电力崩溃，成为电缆发生故障的原因，给人们的生产生活造成严重影响。

1.3 电压超过电缆承压

电缆在架设工程完成后没有进行找平处理，不平整的地方容易造成电力电缆不在一个水平面上，电缆的起伏造成高处绝缘物向低处导致电缆的短路；当电缆中电压超过电缆承受值时会发生电压过大造成的大面积烧毁电缆，多数户外终端故障均有大气过电压引起，电缆本身的缺陷也会导致电缆故障的发生。

2 电力电缆的故障检测方法

电力电缆在出现故障时，首先需要诊断故障原因，其次测量故障发生的长度最后确定故障发生点；在电缆发生故障时分析故障的类型和轻重，针对不同的故障采取不同措施；电缆故障距离测算通过粗测发进行，在电缆终端采用现场仪器对故障距离进行测算，最后按照故障测距结果，找到故障节点的大置，利用放电声测试法探测故障点的准确位置。目前国际上提出的二次脉冲法也就是多种脉冲法测试法，可以监测高阻、低阻和断路故障，二次脉冲法结合低压脉冲法和冲击脉冲法相结合的方法，利用冲击高压击穿故障点，检查反射脉冲，得到故障点的距离。故障监测的另一方法是直流电桥法，该方法基于电缆沿线均匀程度与缆芯电阻成正比，根据惠斯通电桥原理讲电缆短路和故障点两侧的电阻引入直流电桥，但该技术存在灵敏度低的缺陷，未广泛使用。

3 电力电缆故障节点探测方法

脉冲法是通过应用行波理论对电缆均匀长线进行分析，采用观测脉冲在电缆中测算往返所需时间计算故障点距离，与电缆中波的传播速度和电缆的绝缘介质相关，与电缆导体芯线无关，因此得到广泛使用。

3.1 低脉冲反射法

低脉冲反射法是由于输出的信号电压为150V以内较为安全而得名采用仪器测量低阻或开路故障，根据微波雷达传输原理，在发生故障时加一脉冲信号，若电波传输到故障点会有部分信号反射回来，通过计算该时间差，计算出故障点的距离，该技术可以用来测量电缆低阻故障和电缆长度测试。

3.2 脉冲电流法测距

由于电缆故障点的电阻较大，当发生高阻故障时，故障点的发射系数几乎为零，低压脉冲测量法无法准确辨别，因此需要通过高压闪络测量法监测；高电压促使电缆故障点闪络放点，会瞬间造成电路短路，采用仪器采集记录故障点反射的脉冲电流波，依靠判断电流行波信号在侧两端和故障端两端往返的时间测算距离，脉冲电流法主要使用现行电流防止在低压侧底线旁边，不直接链接高压，因此具有安全方便的优点。

3.3 二次脉冲法

部分电缆电阻采用较高的接地处理，传统电压检测法无法很好的进行监测，二次脉冲测量法经过对电缆发射低压脉冲，脉冲经过电阻高的故障点时有反应，脉冲在另一端反射回来后，设备将来回的波形进行记录储存，计算故障点的距离。

3.4 电力电缆故障的排除方法

在电缆故障测距时，存在一定距离的误差，在测量和绘制电缆线路图也存在误差，这就需要根据测距结果判断故障点的位置，减少开挖工作量，若进行精准的故障定点可采用声测定位法、脉冲信号发和声磁信号同步接收定点法。

4 结束语

电力电缆是电力系统中不可或缺的部分，需要对电缆进行定期检查和维护，在电力电缆检修工作中对故障部分进行准确分析定位，可以减少电力供应问题带来的经济损失；脉冲法可以准确的测算电缆故障之间的距离，一般对高阻和闪络性故障进行测量，低压脉冲发射发可以精准可靠的监测低阻和短路故障，两种方法都是通过脉冲信息在故障点和测量点之间往返的距离计算，在实际操作中，电缆故障点地质环境复杂，改善定点探测技术，提高探测灵敏度是技术的关键。另外电力系统工作人员需要充分了解电缆铺设环境，掌握电缆故障判断的方法，为电力系统的正常运行奠定基础。

参考文献：

电力电缆计算方法篇5

一、前言

本文所述的电缆特指电力电缆。正确地选择电缆类型及电缆规格，是电气设备安全、可靠运行的前提和保障。和一般导线及架空线路相比，电缆的价格要高出数倍。合理地选择电缆、比选电缆通道走向及其敷设方式，在降低电气工程造价、节约有色金属等方面都具有十分重要的意义。

二、电缆选择的重要性与一般方法

电缆作为电能传输的通道，和架空线路相比，因其安全隐蔽、美观耐用、节约空间等优点，越来越广泛地使用于城市建设及各类交通工程中。简单的说，电缆是一种特殊的导线，在它几根(或单根)缠绕的绝缘导电芯线外面，统包有绝缘层和保护层。保护层又分内外两层，内层用以直接保护绝缘层，外层用以防止内层免受机械损伤和腐蚀。外护层通常为钢丝或钢带构成的钢铠，外覆沥青、麻料或塑料护套。

由于电力系统容量、电压、相数等因素的变化及敷设环境条件的不同，电力电缆产品的规格也是相当繁多的。随着电缆制造技术的进步，电力电缆继续朝着更高的电压等级、更大的传输容量的方向发展。电力电缆的分类方法有很多，常见的有按电压等级分类、按材料工艺分类、按使用环境及条件分类等。例如，可按电缆绝缘层材料不同，考虑使用电压等级因素，简单分类如下表：

电缆的选择，首先根据用途及使用条件，兼顾投资因素，确定具体的电缆类型，再根据电力负荷的大小、分布等因素确定电缆的规格。电缆的参数很多，在类型一定的情况下，主要是选择电缆的导体截面积，即确定电缆规格。电缆截面选择过大时，将增加有色金属的消耗量，显著增加线路造价；电缆截面选择过小时，在线路运行期间，将产生过大的电压损耗和电能损失，可使绝缘损坏，甚至引起火灾，不仅影响用电设备的正常使用，而且限制以后负荷的增加。因此，合理地选择电缆截面，对节约有色金属和减少建设费用，以及保证质量良好的电能供应，都具有重大的意义。

为了保证供电系统的安全、可靠、优质、经济地运行，选择导体截面时，除满足工作电压的要求外，一般还要满足发热条件：电流通过电缆时要产生电能损耗，使导体发热升温，严重时会损坏绝缘层甚至引起火灾。因此，电缆正常工作时的发热温度不能超过有关规定温度，或者说按发热条件选择三相线路中的相线截面时，应使其允许载流量ial(allowable current-carrying capacity)不小于通过相线的计算电流i30，即

ial≥i30

如果电缆敷设的环境温度与电缆允许载流量所采取的环境温度不同时，则电缆的允许载流量还应乘以温度校正系数

式中θal——导线正常工作时的最高允许温度；

θ0线的允许载流量所采用的环境温度；

θv——电缆敷设地点实际的环境因素。

按照规定，选择电缆所用的实际环境温度：室外电缆沟，取当地最热月平均最高气温；室内电缆沟，取当地最热月平均最高气温加上5℃；电缆隧道，取当地最热月平均最高气温；土中直埋。取当地最热月平均气温。另外，对于铜芯导线，其允许载流量约为相同截面铝芯线的1.3倍。在相同的环境温度下，相同根数的电缆明敷、穿钢管、穿塑料管或埋地时的允许载流量也是不同的，在具体选择时应查阅有关设计手册。

三、电气设计中电缆选择的特点与常用方法

根据设计经验，高压线路及特大电流的低压线路，应先按规定的经济电流密度选择电缆的截面，以使线路的年运行费用接近最小，节约电能和有色金属，再校验其它条件。而对于一般低压照明线路，因其对电压水平要求较高，所以一般先按允许电压损耗条件来选择截面，然后校验其发热条件和机械强度。对于低压动力线路，因其负荷电流较大，所以先按发热条件来选择截面，再校验其电压损耗和机械强度。

一般情况下，路桥照明设施提供的照明水平是比较低的，人眼处于中介视觉状态，此时辨别物体不是通过两者之间的颜色差异来实现的，而是依靠物体与背景之间的亮度差异。以道路照明为例，无论单侧布灯、交错布灯、对称布灯还是中央布灯，桥梁上的道路照明负荷都是均匀分布的，在计算电压损耗时，可假设其分布负荷集中于分布线段的中点，按照集中负荷来计算。按照桥梁供电质量的要求，桥梁照明负荷线路末端电压应不小于额定电压的90％，不大于额定电压的105％；桥上动力负荷线路末端电压应不小于额定电压的90％；低压功率因数cosφ应在0.85以上。

四、结语

本文仅对电力电缆截面选择的常规方法作了简单的介绍，也仅针对具有理想计算条件的桥梁照明回路，举例说明了按照电压损耗条件选择电缆的过程。对于复杂环境、复杂条件下电缆的精确选择计算，还需在以后的工作和实践中进一步积累和归纳。

电力电缆计算方法篇6

中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）021-108-01

电力电缆在应用过程中，由于电缆的生产质量不良、施工不当、运行维护不善等诸多因素都将造成电缆故障。由于电力电缆的运行环境不同，电缆故障也会不尽相同。运行的电缆线路出现各种故障后，应及时查出故障点，并迅速分析故障原因，及时抢修使电缆恢复正常使用，是电气管理部门面临的重要任务。

1 检修计划实施前的各项准备工作

为了确保检修计划的顺利实施，必须做好检修计划实施前的各项准备工作，包括检修费用的概预算、检修备品的落实、检修工作时间的安排、检修人员的合理配备等。检修费用的概预算或估算，主要根据检修计划中的每一个工作项目来进行，合理概预算工程需耗费的各种材料费用和人工费用，逐项估算，并作出每一检修项目相应的费用概预算表，作为其检修工作的基本依据。当进行实际费用概预算有困难时，应进行现场调查，仔细核对工作内容和工作量，以确保概预算或估算的准确性，避免造成因检修费用不足或预算过多而影响正常检修工作的进行或不必要的资金浪费。概预算后的检修工作费用应及时报上级部门审核、批准，必须按批准后的费用进行施工核算。检修计划制定后，生产技术部门应根据不同季节的特点，合理安排检修时间及工作进度、制定检修项目进度表。一般电缆线路应避开用电高峰进行停电检修为宜，电缆附设的检修工作可以安排在停电检修工作较少的时候进行；冬季最好安排电缆终端防雾闪和污闪等类检修工作；台风或汛期到来之前应做好泵站电缆线路的检修工作；用电高峰之前要进行电缆线路的预防性试验等工作。材料备品和人员调配也是实施检修计划的系统工程中不可忽视的一项重要工作。

电缆线路及其附属设备的材料备品，一般说来多数是特殊材料，零星购置极不方便，为了保证及时修复故障和按期进行检修工作，应根据检修项目及时落实好其特殊材料备品的计划数。但也应注意从经济和需要两方面考虑，同时备品的保管应严格执行备品管理制度。为了确保优良的检修质量及检修计划顺利进行，每一个检修项目都应有具体的项目分工负责人和责任人，并在检修工作开始前予以明确，人员的安排应合理、充足，需进行带电检修作业的项目应安排有经验的技工操作。除做好上述工作外，在电缆检修故障工作实施过程中，应严格执行电缆及电缆线路的有关规程、规范、标准的要求。如“电缆敷设规程”、“接头工艺规程”、“运行规程”、“检修规程”、“预防性试验规程”、“带电作业现场操作规程”、“安全规程”等。

2 电缆故障检修安全要求及故障判断

电缆的移动、拆除和改装以及接头更换时，必须先行停电进行接地确认无电后，方可工作。检修电缆时不得接触电缆铠装和移动电缆，以防感应触电。检修人员进入孔井工作之前，应待井中浊气排除之后方可进入。在井内工作应戴安全帽，并在电缆井口设专人看守，防止物体落人井中伤人。切断电缆的操作人员，应站在绝缘台上，戴好绝缘手套后再行操作，其切割工具应接地。检修故障电缆前，应让电缆导体接地放电。接地时可在工作地点打入0.5 m深的铁杆作为接地棒。挖掘电缆时，当挖到电缆保护极处，需有专人监视指导，方可继续开挖。挖出的电缆接头，如下面需悬空，则应加悬吊保护。将水底电缆提起放在船上时，应保持船身平稳，并应备有救生圈。

电缆故障性质判断电缆故障性质的判断是电缆故障测试工作程序中的第一步。电缆故障性质判断得是否准确，直接影响选择粗测方法的正确性。由于故障性质的判断失误，将导致测试方法的选择错误，直至造成整个测试工作的失败。因此，必须熟练掌握并能准确地判断各类电缆故障的性质。那么如何判断出电缆故障的性质呢？这里按运行故障和预试故障两部分来分别介绍故障性质的判断方法及其故障距离测试方法的选择。运行故障是指电缆在运行中，因绝缘击穿或导线烧断而引起的保护器动作而突然停止供电的故障。运行故障可以造成电缆的单相或多相的高阻、低阻、断线性故障，或者是它们的混合性故障。要想掌握电缆故障的确切性质，可进行绝缘电阻试验和导通试验等两种电气试验。预试故障电缆的预试故障是指在预防性试验中绝缘击穿或绝缘不良而必须进行检修绝缘后才能恢复供电的电缆故障。电缆预防性直流耐压试验的接线方式为：在对一相进行直流耐压时，其他各相（单芯电缆除外）连同地线一并接地。由于电缆的预防性试验是逐相进行的，而且能量较小，所以电缆预试故障不可能造成断线故障，一般多为单相及相间高阻、低阻的接地或短路故障。因此，电缆的预试故障性质要比运行故障简单得多。

3 电缆一般故障的修复

常见电缆故障有电缆渗漏油故障、电晕放电故障、闪络故障、绝缘故障、铅外皮龟裂故障、外护层损坏故障等。电缆发生故障时，应根据故障类型及故障性质，采用相应的修复措施，以免故障进一步扩大，造成电缆事故。下面简要谈谈一般缺陷的处理方法。

对于不严重的绝缘套管表面污秽，一方面可以定期清扫，一般在停电作电气试验时擦净即可。在不停电时，应安装在绝缘棒上的油漆刷子，在人体和带电部分保持安全距离的情况下，将绝缘套管表面的污秽扫去。如果是电缆漏出的油等油性污秽，可在刷子上沾些丙酮擦除。另外一方面可以定期带电水冲，用绝缘水管，在人体和带电部分保持安全距离的情况下，通过水泵用水冲洗绝缘套管，将污秽冲去。

电缆内护层（套）或终端盒体龟裂、裂纹和腐蚀严重的暂时处理方法，第一种方法可以在电缆金属护层龟裂、裂纹和腐蚀严重处可用防水带或塑料带包绕3～4层作临时处理。当能确保人体与带电部分安全距离的情况下，这种方法可在电缆设备不停电时进行。另外一种方法是在没有防水的带材或无法包防水带材时，可用其他防水的材料（如油漆、环氧树脂胶等）涂在电缆金属护层龟裂、裂纹和腐蚀严重处。处理后应作好记录并汇报有关部门，有关部门应对此作出安排，及时更换缺陷部分的电缆或附件。维护工作中发现可立即处理的缺陷应在维护的同时进行处理。因此在进行维护工作时，应针对维护设备，携带维护工作中的小件易损电缆接头附件备品和相色、防锈漆等维护所需物品，以供维护和现场处理一般缺陷用。

电力电缆计算方法篇7

2、电缆敷设施工机械

在电缆敷设施工中用于牵引电缆到安装位置的机械称为牵引机械,用它替代人的体力劳动和确保敷设施工质量。常用牵引机械有卷扬机,输送机和电动滚轮。

1)卷扬机。卷扬机又称牵引车。按牵引动力不同,有电动卷扬机、燃油机动卷扬机和汽车卷扬机等。电缆敷设牵引应选用与电缆最大允许牵引力相当的卷扬机,不宜选用过大动力的牵引设备,以避免由于操作不当而拉环电缆。一般水平牵引力为30kN的卷扬机以满足牵引各种常规电缆的需要。电缆敷设牵引常选用电动机功率为7.5kW的慢速电动卷扬机,牵引线速度为7m/min。

2)输送机。输送机又称履带牵引机,是以电动机驱动的中型电动机械。它用凹型橡胶带加紧电缆,用预压弹簧调节对电缆的压力(以不超过电缆允许侧压力为限),使之对电缆产生一定推力。按水平推力大小输送机有5kN、6kN和8kN等品种供选用。

3)电动滚轮。是一种小型牵引机械,其滚筒由电动机同步驱动,给予电缆向牵引方向的一定推力。一般电动滚轮的牵引摊力有0.5-1.0kN。

3、电缆敷设质量控制

3.1　电缆弯曲半径

在电缆路径上水平或垂直转向部位,电缆会受到弯曲。一般情况下,电缆在其结构和材料上,允许存在不小于一定半径范围的弯曲,这对电缆性能不会产生影响。但是,过小的弯曲半径将损伤电缆的绝缘层或护层。因此,在电缆敷设施工过程中,必须对电缆的弯曲半径进行检测和控制。

电缆最小允许弯曲半径与电缆外径、电缆绝缘材料和护层结构有关,通常规定以电缆外径的倍数表示的一个数,作为最小允许弯曲半径。

3.2　电缆敷设机械力控制

敷设电缆时,作用在电缆上的机械力有牵引力、侧压力和扭力。为防止敷设过程中作用在电缆上的机械力超过允许值而造成电缆机械损伤,敷设施工前必须按设计施工图对电缆敷设机械力进行计算。在敷设施工中,还应采用必要措施以确保各段电缆的敷设机械力在允许值范围内。通过敷设机械力的计算,可确定牵引机的容量和数量,并按最大允许机械力确定被牵引电缆的最大长度和最小弯曲半径。

(1)牵引力

牵引力是指作用在电缆被牵引方向上的拉力。如采用牵引端时,牵引力主要作用在电缆导体上,部分作用在金属护套和铠装上。而沿垂直方向敷设电缆时,例如竖井和水底电缆敷设,牵引力主要作用在铠装上。

①牵引力计算方法:电缆敷设时的牵引力,应根据敷设路径分段进行计算,总牵引力等于各段牵引力之和。②摩擦系数:电缆在各种不同物体上牵引时的摩擦系数p,可参考如下的表1来选取。电缆的允许牵引力:电缆某受力部位的最大允许牵引力等于该部位材料的最大允许牵引力和受理面积的乘积。

(2)侧压力

垂直作用在电缆表面方向上的压力称为侧压力。侧压力主要发生在牵引电缆时的弯曲部位,例如电缆在转角滚轮或圆弧形滑板上以及海底电缆的入水槽处,当敷设牵引使电缆上要受到侧压力。盘装电缆横置平放,或用简装、圈装的电缆,下层电缆要受到上层电缆的压力,也是侧压力。

①侧压力的计算方法,应考虑以下两种情况。a、在转弯处经圆弧形滑板电缆滑动时的侧压力,与牵引力成正比,与弯曲半径成反比;b、转弯处设置滚轮,电缆在滚轮上受到的侧压力,与各滚轮之间的平均夹角或滚轮间距有关。②电缆的允许侧压力。包括滑动允许值和滚动允许值,可根据电缆制造厂

提供的技术条件或按下述规定:i.在圆弧形滑板上,具有塑料外护套的电缆不论其金属护套种类,滑动允许侧压力为3kN/m;ii.在敷设路径弯曲部分有滚轮时,电缆在每只滚轮上所受的压力(滚动允许值)规定对无金属护套的挤包绝缘电缆为1kN,对波纹铝护套电缆为2kN,对铅护套电缆为0.5kN。

(3)扭力

扭力是作用在电缆上的旋转机械力。在电缆敷设过程中产生由于牵引钢丝绳和电缆铠装及加强层在受力时有退扭作用而产生扭力。敷设电缆时可采用防捻器消除电缆扭力。

4、电缆敷设施工方法

机械施放时,电缆装好拉线头,预放好牵引钢丝绳,如下图l所示。将电缆盘和卷扬机分别放置在电缆的起始端和终止端,输送机放置在电缆敷设通道上,即可实施。

5、牵引力监控系统方案设计

5.1　系统关键技术

1)张力测量。正确测量牵引钢丝绳的牵引力是本系统能否正常工作并且发挥正常功能的

关键,也是本系统最大的一个技术难点。

2)电缆敷设长度计米器的设计。如何正确控制所测得数据的精度,机械物接触表面的防滑处理是我们需要解决的难题。

3)数据传输方式的选择。由于本系统的2个主要设备张力仪和计米器不在同一个地方,但是计米器测得的电缆长度必须传给张力仪进行显示、记录和分析,因此两个设备之间实现有效的数据传输,是本系统能否正常工作的另一个技术难点。

5.2　系统的配置

将牵引力测量装置固定在靠近卷扬机处的钢丝绳上,牵引力测量仪与牵引力测量装置问通过信号电缆相连。电缆敷设长度计米器滚轮放在靠近电缆盘处的位置,并用信号电缆连接计米器测量仪。

牵引力测量仪与计米器测量仪之间通过无线数传电台进行通信,实时互传数据,使牵引力测量仪、计米器测量仪两者都可以实现实时牵引力和电缆敷设长度的显示。无线发射用的天线采用分体式外接形式。

在牵引力测量装置上设立数据存储空间和USB接口,自动判断有效数据并进行存储,并通过USB接口与电脑进行实时数据交换,在电脑上显示实时曲线。

电力电缆计算方法篇8

Abstract: Compared to software in the Qinshan IntEC 3(PHWR)nuclear power plant Conventional Island cable project as an example， the author gives a brief introduction of computer software in the cable installation works Application methods and points out the practical application problems of software in the IntEC. Meanwhile， the author advised that the domestic units and the project management unit in the cable installation works to use computer software to control and manage.

Key words: computer software; cable installation; cable laying; cable wiring

电缆安装是发电厂电气安装工程的重要组成部分，它在发电厂电气安装工程中所占的比重约在60%以上，电缆敷设与接线是电缆安装中的重要工序，电缆敷设与接线施工质量的优良是实现电气安装工程质量优良的重要前提。虽然目前国内的电缆安装工艺有了一定的进步，但与国外先进技术相比，电缆安装在设计应用、施工管理等方面还存在一定差距。

1我国电缆安装技术的现状

在国内发电厂电气安装工程中，施工单位根据设计单位提供的电缆平面布置图、电缆排列剖面图和电缆清册进行电缆敷设，根据二次端子排图进行电缆接线。电缆清册是根据电气主接线系统图、厂用电系统图和照明系统图列出的全厂电力电缆，根据直流系统图列出的全厂直流电缆，根据二次端子排图列出的全厂控制电缆编制而成，它是订购电缆及指导施工的重要依据。在中、小型工程项目中，电缆根数较少，电缆总长度较短，

使用常规方法施工难度不大。但是，在大型的建设工程中，电缆根数多，电缆总长度长，涉及的工作面广，如果仍采用常规方法施工，不仅在设计和施工准备阶段要投入大量的人力物力，而且施工过程中的安装进度也难以控制，施工工艺要求难以得到保证。近几年，计算机技术迅猛发展，计算机软件的出现，为这个问题提供了新的解决方法。

计算机是一种可进行自动控制和具有记忆功能的现代化计算工具和信息处理工具，它特别适合处理信息量大、种类多且有信息组合和历史文件查询要求的事务。计算机技术及相关的信息处理技术和网络技术的发展，使数据处理已成为计算机应用的一个最重要的部分。近几年，在我国的几个大型涉外建设工程中，计算机软件已应用于电缆安装。例如，岭澳核电站采用了PERICLES软件指导电缆安装施工，秦山三期(重水堆)核电站在电缆安装中使用了IntEC软件。

2IntEC在秦山三期(重水堆)核电站常规岛电缆安装中的应用

秦山三期(重水堆)核电站工程是“九五”期间国家重点建设项目，在浙江省海盐县境内建造一座装机容量为2×700MW级的重水堆核电站，设计寿命为40年，工程总投资约28.8亿美元，项目建设采用交钥匙合同模式，由加拿大原子能有限公司(AECL)总承包，常规岛设计和部分设备供货的分包商为美国的柏克德(Bechtel)公司。常规岛1#机电力和控制电缆共计6261根，2#机电力和控制电缆共计5269根，电缆施工主要依据IntEC软件中的电缆(Cabling)和接线(Wiring)两个模块进行。IntEC软件具有以下基本功能:

2.1查 询

为了保证电缆敷设的质量，电缆敷设后的整齐美观，不出现交叉，以及合理安排每盘电缆以尽可能最大限度地减少电缆的损失。在电缆敷设前，技术人员要将电缆进行合理的归类整理。应用计算机软件为这项工作带来了很大的便利。IntEC提供了多种查询方法，例如，按区域或设备查询，按系统查询，按路径查询，按电缆类型查询等等。我们在施工中常使用下列方法查询电缆。

2.1.1按区域或设备查询

当我们需要统计某个建筑物内所有的电缆时，就可以采用按区域进行查询。例如，需要统计水处理厂房内的所有电缆，我们在电缆模块主界面内的“Room-Side1”栏内输入水处理厂的区域代码“WT*”后按“OK”，水处理厂内的所有电缆就会显示出来。在列出的电缆清单中，我们可以通过单击鼠标右键，利用快捷菜单中的“过滤”功能进一步按需要筛选。

2.1.2按系统查询

当我们需要统计某个系统内的所有电缆时，就可以采用按系统进行查询。例如，需要统计原水系统内的所有电缆，我们选用“Wire”项，在其中的“Wire-Number”内输入“7131-*”后按“OK”就可以找出该系统的所有电缆。

2.1.3按路径查询

为了提高电缆敷设的效率，我们可以将具有相同路径的电缆同时敷设。我们选用“Route”项，在“Route-number”栏内输入路径号按“OK”，就可以得到同一路径的所有电缆。

2.2报表生成

IntEC提供了以“PDF”格式的报表清单，在查询出所需的电缆后，选主菜单的“Action”中的“Report”，出现“Report Online”界面，选择相应的报表类型，即可在线生成报表，打印出的报表可用于指导现场施工。报表给出了敷设电缆的较详尽的信息，尤其是敷设路径，它采用了在电缆通道上编号的方法，在电缆桥架上每隔一定距离按其实际长度标上米数，电缆排管和导管均予以编号。这样，电缆进出通道的位置就相当明确了，这为以后查找和更换电缆提供了便利。

2.3信息反馈

当电缆的工程状态(Engineering Status)为“RFC”即已释放给施工时，我们就可以在现场敷设该电缆了。电缆敷设完成后，我们应及时的将敷设完成的信息反馈给IntEC系统。反馈的方法是先查找出该电缆，然后单击鼠标右键，在出现的快捷

菜单中选择“Site Status Changed”栏，在对话框内输入已敷设电缆的时间与实际长度，将现场状态改为“Pulled”，最后按确认键。将电缆的现场状态准确及时的反馈给系统可以使设计者和工程管理者掌握电缆安装的最新动态，确保工程进度的实现。

2.4电缆接线

电缆敷设完成后，就可以开始准备接线工作了。IntEC的接线模块的使用与电缆敷设模块大致相同，也可以按照查询生成报表接线及信息反馈的步骤进行。值得说明的是，系统提供的用于接线的报表清单与我们传统接线时使用的二次端子排图不同，它是一种用文本描述电缆与端子连接的清单。

2.5升 版

由于设计变更和工程现场条件的改变，电缆安装的相关信息也在不断更新，IntEC基本上一个星期要进行一次升级，在进入IntEC后，选主菜单的“Help”中的“Revison”，可以看到版本信息。施工时我们使用最新版本。

3IntEC在应用中遇到的问题

IntEC是一个集设计、采购、施工、调试于一体的大型软件，它不仅能够为施工提供所需的设计资料，而且可以对施工的全过程进行动态管理。但是由于种种原因，IntEC在实际中并没有发挥出其最大功效，应用中也发现其本身的一些问题，主要体现在:

(1)由于输入系统的信息不全，导致该软件的一部分功能闲置。例如，系统的图纸资料管理功能，本应该根据施工图纸能够检索出相关电缆及接线等信息，但是实际工程中这项功能没有发挥作用。

(2)系统升级频繁，造成施工难度增大，现场施工与设计脱节现象时有发生。由于设计速度跟不上施工要求，设计者对系统的变动频繁，基本上是每周升级一次，以致现场施工的进度受到系统的限制。

电力电缆计算方法篇9

随着社会经济的不断发展，核心城市对城市景观的要求不断提高，电力电缆的使用日益广泛。但是由于电缆线路产生的无功功率较大，如不能较为妥善的处理，将会严重影响电网的供电质量和运行安全。为更好地利用和调节电缆线路产生的无功功率，一般在电网中装设一定容量的感性无功补偿设备，以补偿电网低负荷运行方式时电缆线路产生的多余无功功率。对于电力前期、规划、设计等工作人员而言，了解无功平衡的边界条件，简要计算电力电缆的规模是十分必要的。

1 边界条件

对于500kV及以上的变电站，在线路上一般配置高压并联电抗器（简称高抗），变压器低压侧配置低压并联电抗器（简称低抗）；高抗和低抗主要用于限制工频过电压和消纳系统过剩无功功率[1]。一般每台主变配置无功补充装置4组。

对于220kV变电站，一般在变压器低压侧设置并联电抗器，用于调节母线电压，抵消过剩无功功率；220kV电缆产生的无功功率只能穿过500kV、220kV主变，由低抗抵消或负荷消纳[2]。一般每台主变配置无功补充装置2～4组。

对于110kV变电站，一般仅配置并联电容器，用于控制功率因数；在温州尚未有配置并联电抗器的情况。一般每台主变配置无功补充装置2组。2015年2月20日（大年初二），从温州市核心区某110kV变电站3#主变无功波动情况来看，节假日低负荷时，110kV变电站主变及负荷消耗或上送的无功功率较小，不足0.3MVar，如图1所示。

依据《城市电力网规划设计导则》、《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》等规范，并考虑电网的安全运行，因计算需求，文章做以下假设：500kV变电站站内无功补偿设备仅用于调节系统电压，不参与局部无功平衡；220kV变电站站内无功补充容量均为并联电抗器，不配置并联电容器；110kV变电站不配置并联电抗器，节假日低负荷时，110kV变电站主变下载或上送的无功功率为0MVar。

2 计算方法

由于节假日轻负荷时，电力电缆产生的无功功率对系统的影响最为严重，此时的计算结果决定了电力电缆长度的多少。因220kV变电站均为环状或链状接线，此处以环或链为单位，计算本环或本链内的电力电缆最大建设规模。220kV变电站可补偿充电功率为本环或本链所有220kV变电站的电抗器容量之和，其计算过程如（1）式所示：

Q0= Q1+Q2+……+QN （1）

式中：Q0―本环或本链可补充充电功率总容量，MVar；N―本环或本链220kV变电站数量，座；Q1、Q2、……、QN―各站电抗器总容量，MVar。

220kV电缆产生的充电功率即为本环或本链所有220kV电缆产生充电功率之和，其计算过程如（2）式所示：

Q220=QL1+QL2+……QLX

=k1×（L1+L2+……+LX） （2）

式中Q220―220kV电缆产生的充电功率之和，MVar；X―本环或本链220kV电缆条数，座；QL1、QL2、……、QLX―各条220kV电缆产生的充电功率，MVar；k1―单位220kV电缆所产生的充电功率，本文取3.8MVar/km；L1、L2、……、LX―各条220kV电缆长度，km。

110kV电缆产生的充电功率即为本环或本链所有220kV变电站下属110kV电缆产生充电功率之和，其计算过程如（3）式所示：

Q110=Ql1+Ql2+……QlN

=k2×（l1+l2+……+lN） （3）

式中Q110―110kV电缆产生的充电功率之和，MVar；Ql1、Ql2、……、QlN―各220kV变电站下属110kV电缆产生的充电功率之和，MVar；k2―单位110kV电缆所产生的充电功率，本文取0.7MVar/km；l1、l2、……、lN―各220kV变电站下属110kV电缆长度之和，km。

由边界条件可知，在节假日轻负荷时，220kV、110kV电缆产生的充电功率均由220kV变电站的低抗予以抵销，即可得：

Q0=Q220+Q110 （4）

温州存在局部220kV电网接线如图2所示，瓯海变为500kV变电站，温州电厂采用220kV线路送出，链内尚未有220kV电缆；瓯海变低抗不参与局部无功平衡，不考虑温州电厂侧参与无功平衡。上田变最多配置电抗器容量6×10MVar，现有110kV电缆40km；蒲州变最多配置电抗器容量9×8MVar，现有110kV电缆30km。假设该链最多可新增的220kV、110kV电缆长度为别为x，y，联立方程组（1）～（4）式，可计算得：

3.8x+0.7y=83 （5）

由式（5）可得，本链最多可新增的220kV、110kV电缆长度为别为21.8km和118.6km，且两者为此消彼长的线性关系。

此外，若考虑500kV变电站低抗、相关电厂参与局部无功平衡，可将（4）式修改为：

Q0+Q1+Q2=Q220+Q110 （6）

电力电缆计算方法篇10

中图分类号： TM247 文献标识码： A 文章编号：

电力电缆线路具有较高供电可靠性和安全性，在允许的工作温度下，使用寿命可长达30～40年，被广泛的用于工业与民用的中低压电源与用电设备的电力传输。

电力电缆截面的选择,是供配电系统设计的主要内容之一。《电力工程电缆设计规范GB50217 ―2007》的第3. 7. 1. 4 条,规定:10kV及以下电力电缆截面除应符合上述1～3 款的要求外,尚宜按电缆的初始投资与使用寿命期间的运行费用综合经济的原则选择。国际电工委员会IEC 287-3-2/1995《电力电缆截面的经济最佳化》标准推荐的经济截面选择的两种计算方法都是基于TOC总费用的经济概念，电缆总费用（TOC总拥有费用）包含：初始投资（采购及安装费用）及其寿命运行费用两个部分。即：CT (总费用) = CI (初始投资费用) + CJ (运行损耗费用)。CI (初始投资费用)与CJ (运行损耗费用)都与电缆截面密切相关，当增大电缆截面时，CI (初始投资费用)将上升而CJ (运行损耗费用)将下降；而减小电缆截面时，CI (初始投资费用)将下降，CJ (运行损耗费用)将上升。因此，CI 与CJ 是存在矛盾的2 个方面,寻找二者之间的平衡点,使CT 最小,其平衡点就是经济截面,它是一个截面区间。

图1：经济截面示意图

当计算给定电流下的经济截面时，其公式为：

（1）

其中 F（线损辅量）：包括了回路相数、电价、最大负荷损耗小时和现值系数。表一列出了当cosφ=0.9，P＝0.5元/kw.h时，F与最大利用小时数（Tmax）及最大负载损耗小时(τ)之间的关系。

表1：F与最大利用小时数（Tmax）及最大负载损耗小时(τ)之间的关系

A值是单位长度和截面有关系的投资费用：

A＝（截面S1电缆的初始投资－截面S2电缆的初始投资）/（截面S1－截面S2），（元/m.mm2）。 （2）

电缆初始投资费用包括电缆价格和综合安装费用，因为综合安装费用在整个投资费用中所占比例较少，因此，电缆价格成为影响A值的主要因素。根据电缆规格型号的不同，电缆的价格存在差异，为了计算方便，按照计算出的各型电缆A值，在不影响计算精度的情况下，用平均A值来计算经济电流截面密度，平均A值的误差小于10%。表1为电力电缆计算A值及推荐平均A值比较

表2：各型电力电缆初始投资斜率A值统计及取用A值表

注1：A为单位截面长度初始投资斜率，包含电缆截面及安装敷设综合费用

受近几年来有色金属市场价格变动影响，电缆价格（特别是铜芯电缆价格）波动较大。以YJV‎铜芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆为例，从2009年到2011年期间，该型电缆价格波动达35%。如此大的价格变化将对单位长度和截面有关系的投资费用（A）产生影响，从而使电缆截面计算失真。

图2：YJV‎铜芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆价格走势图‎

电缆价格波动对经济电流选型计算的影响分析：

1 电缆价格的上涨，使A值增大。

以低压VV电力电缆为例，表3列出该型电缆在2011年的市场价，根据综合造价折算方式，估算出该型电缆的初始投资费用。通过公式（2）可以计算出该型电缆的A值曲线。如图3。由图可看出该型电缆的A值在2.5左右。而由表2查得低压VV22-1kV-(4×S)电缆的平均A值为1.602。可见，由于电缆价格的上涨，导致A值增大。

表3：低压电缆价格及初始投资费用

图3：VV22－4*S电缆A值曲线

2 A值的增大，在相同的条件下，使电缆计算截面减小

假设条件：负载电流I=100A,Tmax=5000h，电能电价P=0.5元/kWh，L=1km,由表1查得对应的F=65.6(元/W)。

当A=1.602（元/m.mm2），代入公式（1）：

宜选取截面为95mm2 电缆。

当A=2.5（元/m.mm2），代入公式（1）：

宜选取截面为70mm2电缆。因此，在相同的条件下，A值增大使电缆经济截面减小。

3 结论

电力电缆计算方法篇11

中图分类号：TM247 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（a）-0189-02

随着经济发展，城镇化进一步扩大，大中城市电力网中，电力电缆的使用越来越多，但其造价相较于架空线路要高出许多，因此，改善电缆载流量，减少电缆线路的投资具有非常现实的经济效益。

电缆允许持续载流量，是指电缆在导体允许最高工作温度下长期运行的载流量。理论上，改善电缆载流量方法：（1）增大电缆载流截面积。（2）提高主绝缘工作温度。（3）提高主绝缘工作场强，减少绝缘厚度。（4）采用低介损材料，减少介质损耗。（5）采用低热阻材料，加快导体散热。以上方法均从电缆材料方面来改善电缆载流量，但目前对于不同截面高压单芯电缆的材料和结构都是相对固定的定型产品，同时受工作属性和研究方向的局限，以上方法对设计不具备现实的指导意义。但对于设计人员，可采用以下方法改善电缆的载流量：（1）采用合理的电缆排列配置型式，减少金属套涡流损耗。（2）采用合理接地方式和分段长度，减少金属套环流损耗；（3）降低敷设环境温度，提高高于环境温度的导体允许温升。（4）降低电缆外部热阻，改善电缆外部散热环境，提高电缆载流量。（5）采用合理敷设方式，改善电缆载流量。下面对设计人员改善电缆载流量的方法做详细分析。

1 改善载流量的方法

1.1 采用合理的电缆排列配置方式

电缆排列配置方式不同，主要对金属护套的涡流损耗有影响，现以额定电压127/220 kV、单芯、分割铜导体标称截面积1200 mm2、交联聚乙烯绝缘皱纹铝套聚乙烯护套纵向阻水，型号为YJLW03-Z 127/2201×1200的电力电缆为例，对一回、二回、三回、四回等电缆的不同排列配置型式的涡流损耗λ″做一比较。为简化工程计算，同一回路的相间距离和不同回路的间距都取同一值330 mm。详细见下表1220 kV单芯电缆不同排列配置型式下的涡流损耗λ″。

从表1中，不难看出：一回电缆采用直角三角形布置涡流损耗最小，采用品字型或三叶型布置涡流损耗最大。二回电缆平列一层相序正向布置涡流损耗小，相序反向涡流损耗大；二回电缆层叠相序反相涡流损耗小，相序正向涡流损耗大。三回电缆层叠对应第二层相序反向涡流损耗小，相序正向涡流损耗大。四回电缆层叠对应第二或第三层相序反向涡流损耗小，相序反向涡流损耗大。

现对涡流损耗的电缆载流量的影响进行分析计算，以表1中的二回电缆层叠二层的相序正向和反向的1200 mm2单芯220 kV电缆为例，当采用相序正向排列时，电缆载流量为917.3 A，当采用相序反向排列时，电缆载流量为975.3 A，由于采用相序排列配置的不同，电缆载流量相差6.32%。因此，若采用正序排列时的电缆载流量已满足系统要求，那么1000 mm2截面的电缆采用反序排列也能满足系统载流量的要求。

1.2 采用合理接地方式和分段长度

采用金属套单点接地的接地方式，能防止电缆金属护套产生环流；采用交叉互联的接地方式，且每个交叉互联段内的分段长度均等时，交叉互联段内电缆的正常感应电压各相之和应为零，从而电缆的环流损耗λ`为零。

对某单回共一段L=300 m长的上述1200 mm2单芯220 kV电缆线路为例，若采用单点接地方式时，电缆的环流损耗λ`=0，电缆载流量I=1141.7 A；但若采用两端直接接地方式时，电缆的环流损耗λ`=1.744，电缆载流量I=867.4 A，电缆载流量相对减少24.0%。

对某单回共三段，采用交叉互联接地方式且分段均匀的上述1200 mm2单芯220 kV电缆线路为例，电缆的环流损耗λ`≈0，电缆载流量I=1147.7 A；但若该回电缆的分段长度不等，L1=500 m，L2=550 m，L3=700 m时，将产生剩余的感应电压，导致该回电缆线路具有环流损耗λ`=0.036，电缆载流量I=1134.8 A，电缆载流量减少1.1%。

已知上述单回电缆平列布置，相间距S=330 mm，电缆金属层的平均半径r=115.05 mm，金属套电阻RS=3.657×10-5 Ω/m，最高工作温度下单位长度的交流电阻R=2.008×10-5 Ω/m。

根据上述例证，对于110 kV及以上高压单芯电缆，金属护套应采用单点接地或交叉互联接地的接地方式，且交叉互联段内电缆长度应尽量均分。采用这样的接地方式，能有效减少电缆金属护套的环流损耗，提高电缆载流量。

1.3 降低敷设环境温度

电缆周围环境温度越低，高于环境温度的导体允许温升越高，电缆载流量越大。但对于电缆所经区域，温度一定，正常情况下无法改变环境温度，但选择电缆路径时，可远离有热源的区域，尽量选择地温较低的地理位置。

对某一地区，不同埋深处的地温是不同的，如广东省代表性城市8月份不同深度下的平均地温，如表2所示。

现以广州地区8月份的平均地温为例，对不同埋深下，直埋、单回平列布置1200 mm2单芯220 kV电缆的载流量进行计算，统计情况如表3所示。

从表3可统计出环境温度每降低1 ℃，电缆载流量增加9.4～9.6 A，增加幅度约为8.0‰～8.5‰。

从上述分析可知，环境温度对电缆载流量的影响还是很大的，若环境温度相差8 ℃～10 ℃时，电缆载流量可相差6.5%～8.1%，电缆标称截面积的选取将相差一个等级。

1.4 降低电缆外部热阻

对于敷设在土壤中的电缆，其外部热阻T4正比于土壤热阻系数，土壤热阻系数越大，电缆外部热阻越大，载流量越小。现对同一地温下，不同土壤热阻系数直埋敷设的1200 mm2单芯220 kV电缆载流量作一比较。详细见下表4所标。

从表4中可看出，当土壤热阻系数不同时，对电缆载流量的影响很大，因此，采用低热阻系数的回填土非常重要。现今珠三角地区常规的回填土主要为细沙，其热阻系数一般在1.2 K・m/W左右，但其会随水分迁移发生波动。

为降低外部热阻，国外早有通过回填低热阻介质和向排管内泵入导热介质以改善直埋和排管敷设电缆的散热条件，提高电缆载流量的应用，如美国、英国和香港等。低热阻填充介质具有热阻系数（0.17～0.49 K・m/W）、保水能力强、状态稳定和对电缆无伤害等优点，目前低热阻电缆填充介质有应用于广州供电局、佛山供电局等地区的部分220 kV、110 kV和10 kV电缆工程中，运行情况良好。对填充低热阻介质（按0.4 K・m/W考虑）和填充细沙的1200 mm2单芯220 kV电缆线路，其载流量相差超过24%以上，效果是明显的。

现以1200 mm2单芯220 kV单回电缆线路为例，当采用排管敷设时，已知排管外径280 mm、管厚18 mm、热阻系数为4.6 K・m/W，电缆载流量为1052.5 A；当排管内导入低热阻介质后，低热阻介质热阻系数按 0.4 K・m/W取值，电缆载流量为1099.1 A，载流量增加了4.4%。

对于大型的电缆沟，若全部填充低热阻填充介质，造价将非常高，因此，可考虑在电缆载流量的瓶颈段排管处导入低热阻填充介质，以均衡全线电缆载流量。

1.5 采用合理敷设方式

电缆在不同敷设方式下，其回路间距、相间距、相序布置、环境温度和外部热阻等因素，对电缆载流量都有不同程度的影响。但对于同一电缆线路，为便于计算，其环境温度、土壤热阻、回路间距和相间距一般均取相同值，主要影响电缆载流量的因素是外部热阻。外部热阻分为在空气中敷设，不受日光直接照射和受日光直接照射的外部热阻；埋地电缆的外部热阻；在冲沙电缆沟中的外部热阻；在排管中的外部热阻等。现对埋地电缆，不同敷设方式下的电缆载流量列于表5。

计算条件：埋深0.8 m，相邻电缆之间轴线距离330 mm，单点接地或交叉互联接地，土壤热阻1.2 K・m/W，排管热阻4.6 K・m/W，最高地温29.1 ℃。全文载流量计算没有特别说明均按该条件进行计算。

从表5中可看出，在相同回路情况下，槽盒直埋电缆的载流量要优于排管直埋的敷设方式，而且在单回情况下，载流量相差 7.8%，双回情况下相差4.9%。因此，在选择电缆敷设方式时，应尽量少用电缆排管的敷设方式，若不得已采用，也可通过2.4节所述，在导管内注入低热阻填充介质，改善电缆在排管内的散热，提高电缆载流量。

2 结语

根据上述分析，改善电缆载流量的方法有很多，设计人员可根据工程实际情况，采用适合该工程的方法，做到满足电力输送容量的前提下，尽量选择小截面电缆，减少工程投资。

参考文献

[1] GB/T 3956-2008，电缆的导体[S].

[2] GB/Z 18890.1～18890.3-2002，额定电压220kV（Um=252kV）交联聚乙烯绝缘电力电缆及其附件[S].

电力电缆计算方法篇12

电气设计中选择配电电缆时，通常是根据敷设条件确定电缆型号，然后再根据常用数据选出适合其载流量要求并满足电压损失及热稳定要求的电缆截面。用这种方法选出的截面，技术上是可靠的，工程投资也最低。但是，这种选择结果是否合理呢？我们知道，配电线路存在着电阻，它消耗浪费的电能是不可忽视的。为了节约电能，减少电路电能损耗，可以考虑适当加大线路截面，而加大截面势必造成工程初投资的提高，下面我将通过偿还年限回收方法对这个问题进行论述，以求得出最理想的截面选择方法，即通过经济技术比较来找出最佳经济效益的选择方案。

1.1偿还年限经济技术分析法

对工程经济效益的分析方法有很多种，如：

（1）偿还年限法；

（2）等年度费用法；

（3）现值比较法等。

偿还年限法是直接比较两个技术上可行的方案在多长时间内可以通过其年运行费的节省，将多支出的投资收回来，它的目的就是找出最佳方案。

如果方案1的投资F1低于方案2的投资F2，而方案1的年运行费Y1高于方案2的年运行费Y2。这时就要正确权衡投资和年运行费两个方面的因素，即应计算选择投资高的方案的偿还年限N。

N=（F2-F1）/（Y1-Y2）年（3）

如果年值较小，如只有二、三年，则显然初投资高的方案经济。若N值较大，如十年左右，那就偿还年限太长，投资长期积压，初投资高的方案就不经济了。因此，偿还年限法的关键在于合理地确定标准的偿还年限NH。一般我国的电力设计通常取5-6年。在方案比较时，把计算的偿还年限N与标准偿还年限NH作比较，若N=NH，则认为两个方案均可；若N<NH，则认为投资高的方案优于投资低的方案，若N>NH，则相反。

1.2利用偿还年限法选择电缆截面

现以380V动力配电电缆为例，取一些典型情况进行计算（实例见附录图纸《商铺导线选择计算书》）。

设回路负荷P1、P2、P3、P4、P5的线路长度都为100m，计算电流（即线路长期通过的最大负荷电流）分别为7.5A、50A、100A、150A、210A，根据敷设要求，选用YJV电力电缆沿桥架敷设。

第一步：查阅相关资料，按常规方法，即按发热条件选择电缆截面，并校验电压损失，其初选结果如表4所示。为了简化计算，此表中数据是取功率因数0.8时计算得出的，实际上一般情况下用电设备的功率因数都低于0.8。所以，实际的电压损失与计算值各有不同，但基本不影响对于截面的选择。

上表中电缆截面是按发热条件选取的，所选截面均满足电压损失小于5%的要求。这种选择方案自然是技术上可靠，节省有色金属，初投资也是最低的。但是，因截面小而电阻较大，投入运行后，线路电阻年浪费电能较多，即年运行费用较高。那么，适当的增大截面是否能改善这种情况呢？加大几级截面才最为经济合理呢？

第二步：多种方案比较。

首先，对P1回路适当增加截面的几种方案进行比较：

方案1：按发热条件选截面，即3X2.5mm2。

方案2：按方案1再增大一级截面，即3X4mm2。

接下来分别计算两种方案的投资与年运行费。为简化计算，仅比较其投资与年运行费的不同部分。就投资而言，因截面加大对直埋敷设，除电缆本身造价外，其它附加费用基本相同，故省去不计。年运行费用中的维护管理实际上也与电缆粗细无多大关系，可以忽略不计，折旧费也忽略不计，所以：

方案1的初投资F1=电缆单价X电缆长度=3500①元/kmX0.1/km=350元。

方案2的初投资F2=电缆单价X电缆长度=3800元/kmX0.1/km=380元。

方案1的年电能损耗费D1=年电能消费量X电度单价=AkwhX0.8。

式中：A=3I2JS*R0*L*τ10-3kwh

R0-线路单位长度电阻（YJV-0.6/1KV-2.5mm2R0=9.16/km）；

L-线路长度；

IJS-线路计算电流；

τ-年最大负荷小时数，这里取3000h（按8小时计算）。

于是：

D1=AX0.8=3X7.52*0.916*0.1*3000*0.8*10-3=37元

所以，方案1的年运行费Y1即是年电能损耗费37元。

按与上面相同的方法可求得方案2的年运行费（计算略）为30.7元。

显然，方案2投资高于方案1，但年运行费却低于方案1，其偿还年限N为：

N=（F2-F1）/（Y1-Y2）=（380-350）/（37-30.7）=4.7年

可见，偿还年限小于5年，说明方案2优于方案1，方案2的多余投资在3年左右就可通过节省运行费而回收。也就是说，人为增加一级截面是经济合理的。那么增大两或三级，甚至更多，其经济效果如何，是否更加经济？下面作类似计算比较。

现在根据表5的结果，将方案3与方案2比较，方案3的投资高于方案2，但年运行费用少，其偿还年限为：

N’=（409-380）/（30.7-26）=6.17年

显然，因偿还年限超过标准偿还年限5年，故投资高的方案是

------------------------------------------------------

①因近来铜价不稳定，所以这里采用的是2004年铜价未涨时的电缆价格。

不合理的，即投资方案2优于方案3。

同样，方案4与方案3比较，方案4的偿还年限远远高于方案3的：

N’’=（499-409）/（26-21）=18年

通过以上分析计算，最终可以确定方案2（即按发热条件选出截面之后，再人为加大一级）是该回路选择截面的最佳方案。对其它P2-P5线路经过上述计算方法均可以得出同样结论，这里不再一一赘述。

因此，我认为在选择电缆截面时，按发热条件选出后，再人为加大一级，从经济学的角度看是明显有效益的；从技术角度看，增大电缆截面，线路压降减小，从而提高了供电质量，而且截面的增大也为系统的增容创造了有利的条件。

但是，当负荷电流较小（IJS<5A）时，通过计算可以发现：没有必要再加大截面。因为负荷电流较小，所产生的线路损耗也较小，增大截面而多投资的部分，需要5年以上才能回收，故此时只需按发热条件选择即可。

1.3总结

1.3.1按投资年限法选择电缆截面

首先，按发热条件选出允许截面，然后再加大一级，当负荷计算电流小于5A时就不必加大截面了。当然，电压损失仍要计算，如损失超过允许的5%时，可以增大一级。

1.3.2线路长短与偿还年限无关

前面计算过程中为简化计算而把电缆长度均设为100m，实际上，线路长度对比较结果是没有影响的，下面把偿还年限公式展开：

N=[α2L/3I2JS*R10*L*τ*d10-3]-[α1L/3I2JS*R20*L*τ*d10-3]

其中：

L-线路长度（km）；

R10、R20-两种电缆单位长度电阻（Ω/km）；

d-电度单价（元/kwh）。

公式的分母、分子都有线路长度L，显然可以消掉。因此，偿还年限的计算结果与电缆长度无关。这一点很有意义，因为无论线路长短，都可以用该方法选择电缆导线的截面。

参考文献

[1]《电气和智能建筑》杂志

[2]《全国民用建筑工程设计技术措施》（电气），中国计划出版社