- 商品名称：电流负荷能力的计算
- 添加时间：2023-07-18 09:08:03
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电流负荷能力的计算
由于电缆在导线内以及(如果是交流运行)在金属护套内产生电流损 耗热，以及由于绝缘层内的介电损耗，而使其温度上升。至于介电损耗， pVC 绝缘电缆在 U0/ U = 3 . 6/6kV 以下；纸绝缘电缆在 U0/ U = 18/30kV 以 下；VpE 绝缘电缆在 U0/ U = 64/110kV 以下，可以忽略不计。稳定状态下， 散热等于电缆内所有损耗之和。损耗热通过传热到达电缆表面，而且在 架空敷设时，通过对流和辐射，向环境释放。土壤中敷设时，电缆表面的 损耗热是通过土壤进入周围大气。导线温度与环境温度的差与总损耗近 似成正比。热流规律与欧姆定律近似相符。对此，电压 U 与温度上升△θL 相对应，电流 I 与热流+相对应，电阻 R 与热阻之和二 T 相对应；类似 U
= IR，得到
热流 +是电缆内产生的热损耗 P/i 及与电压有关的损耗 P/d 之和。 因此，热量能由其产生地点到达周围环境，必须克服电缆的热阻 T/K 和周 围环境的热阻 T/4 。 T/4 可以是限制由电缆表面向周围环境进行热传递的 空气热阻，T/Lu也可以是土壤热阻 T/E。
根据热流与电流之间存在的近似关系，可以为电缆流失的损耗热和 由此引起的温度上升做一等效流程(图 18 - 1) 。架空敷设时，由对流和辐 射进行的热传递，可以用两个并联热阻，电缆的其余热阻用串联；土壤中 敷设时，在这个位置上是土壤热阻。
电流热损耗 P/i 产生于导线、金属护套和铠装中，介电损耗 P/d 产生 于绝缘层中。它们用热流来表示。 由于这些损耗，导线温度 θL，电缆表面
温度 80，针对环境温度 8U，分别高出 △8L 和 △80。
对于有 n 根有电流的芯线构成的电缆，其芯线的单位长度有效电阻 为 R/wr，用
P/ i = nI2 R/wr
求得电流热损耗，和用
P/d = noC/b ( 
)2 tan8
求得介电损耗
由等式
R/wr = R/日r + △R/ = R/日r(l + ys + yP )(l + λl + λ2 )
求得单位长度有效电阻 R/wr，其中，在容许工作温度 8Lr 下，直流单位 长度有效电阻为
R/日r = R/20 [l + a20 (8Lr - 20)]
单位长度附加电阻
由于与电流强度有关的交流损耗，说明可测导线电阻增加。由于集 肤效应( ys )和邻近效应( yP )，通过金属护套、屏蔽同心导线内的感应电流 和涡流(λl )，以及通过铠装内的涡流和反复磁化(λ2 )，在导线内产生了这 些损耗。如果把这些因数引进公式，则得到导线温升值
△8L =[I2 R/日r +(P/d/2)] r/l +[I2 R/日r(l + λl ) + P/d ] nr/2
+[I2 R/日r(l + λl + λ2 ) + P/d ] n( r/3 + r/4 )
电缆的实际热阻适用下式
r/ K =(r/l/ n) + r/2 + r/3
其中，部分热阻代表着绝缘 r/ l、内护套 r/2 和外护套 r/3。金属结构 成分的热阻很小，可以忽略。
为了使这些公式能够使人一目了然，减少设计麻烦，引进了电缆假设 热阻。由公式得到在考虑了电流热损耗情况下的电缆假设热阻 r/ Ki
+(l + λl ) r/2
l + λl + λ2
以及在考虑了按公式计算的介电损耗并假设它们产生于绝缘层大致 中间的位置情况下的假设热阻 r/ Kd
r/ l
r/ Kd = + r/2 + r/3
由这些关系式得到，在允许工作温度 8Lr和环境温度 8U 时的负荷能力 IZ
IZ =^nR'wr( r'Ki + r'4 )
其中，由于介电损耗造成的温升
△8d = P'd ( r'Kd + r'4 )
各个热阻、损耗因数或有效电阻均可按规则算出(倘若它们是非知己的)。 下面就针对允许工作温度 8Lr计算或说明有效电阻。
如果运行电压 Ub 与电缆的额定电压 U 差别很大，按公式计算介电 损耗时，就应以 Ub 代替 U。
架空敷设情况，应使用空气热阻 r'Lu 。在约定条件下，环境温度为
30℃时得到的负荷能力为
8Lr - 30 - △8d
可见，其值与从 18 . 2 节表中所查值是一样的。
偏离 30℃的其他环境温度的换算因数，是在假设有效电阻和热阻恒
定的情况下，即
Ir ^8Lr - 30 - △8d
架空布线以外的其他敷设类型，或电缆聚积情况下的负荷能力，只能 通过换算因数计算。
土壤中敷设情况，环境热阻 r'4 应使用土壤热阻。当然在土壤干透和 周期性负载情况下，必需扩展公式。
国际招标中许多情况都要求根据 1EC 或其他标准给出或计算电缆负 荷能力。根据 1EC60384 - 5 - 523(低压电缆负荷能力)规定，也允许使用公 认的计算方法，HD(协调文件)384 . 5 . 523 也如此规定。
下列章节介绍的，物理上可理解的负荷能力计算方法，是有关电缆的 VDE 规定中所列负荷能力值和聚积因数的计算基础，它们首次通过 D1N VDE0298 - 2 出版于 1979 年统一发表。10 余年的经验证明了这些计算方 法的正确性，所以，它们可作为公认的计算方法使用和认定。
