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            鋁合金電力電纜要考慮電氣特性的影響

            日期:12-17  點擊:113  屬于:公司新聞

            (1)系統短路時電纜的允許溫度和熱穩定性

              電纜的選擇還要考慮正常和短路時電纜最高允許溫度,銅芯和鋁芯電纜線路在系統正常和短路時電纜導體最高允許溫度見表3。鋁合金電纜在短路時最高允許溫度低于銅芯電纜,在選擇時需要考慮。

             

             表3 電纜線路在系統正常和短路時電纜導體最高允許溫度 

            導體種類和材料

            電纜導體最高允許溫度(℃)

            正常

            短路

            10kV交聯聚乙烯電力電纜

            銅芯

            90

            230

            鋁芯

            90

            220

             

              電纜的選擇除應按照允許溫度確定允許電流外,還應驗算在短路情況下的熱穩定性。當熱穩定不足時,增大電纜截面直到適合為止。根據《電力工程電纜設計規范》GB50217-2007,按短路熱穩定條件計算電纜導體允許最小截面的公式如下:

            鋁合金電纜截面積

               計算(本文略去計算過程),可得銅電纜熱穩定系數C銅=137,鋁合金電纜熱穩定系數C鋁合金=90,在通過相同的短路電流,并且短路持續時間相等的情 況下,鋁合金電纜的截面必須為銅電纜截面的1.52倍及以上才可以滿足熱穩定的要求。另外,鋁合金電纜短路時熱穩定系數低于銅芯導線,在選用鋁合金電纜時 一定要進行熱穩定校核,確保其滿足熱穩定的要求。

             

            (2)多根電纜并列的影響

               多根電纜并列敷設時運行時產生的熱量相對單根更難發散,載流量較單根要小些。并列敷設的越多則允許載流量就越小。由下表可以看出電纜并列敷設時間距最好 大于300cm(電纜直徑5倍以上)來保證電纜散熱和故障時減少對其他電纜的影響。多根電力電纜敷設在電纜溝道中或直埋在土壤中其載流量的計算公式如下:

              KIN≥Ig  

              式中Ig——計算工作電流;

              IN——電纜在標準敷設條件下的額定電流;

              K—— 不同敷設條件下綜合校正系數,空氣中單根敷設時:K=Kt;在土壤中單根敷設:K=Kt•Kg;在土壤中多根敷設:K=Kt•Kg•K2;  在電纜通道中單層多根敷設時:K=Kt•K2•k2;在電纜通道中多層多根并列敷設時:K=Kt•K2•k3;

              Kt ——環境溫度校正系數;

              Kg ——直埋電纜因土壤熱阻不同的校正系數。

             

             表4 電纜直埋時并列載流量修正系數Kg 

            并列根數

            2

            3

            4

            5

            6

            電纜之間凈距(mm)

            100

            0.9

            0.85

            0.80

            0.78

            0.75

            200

            0.92

            0.87

            0.84

            0.82

            0.81

            300

            0.93

            0.90

            0.87

            0.86

            0.85

             

             表5空氣中單層多根電纜并列敷設時電纜載流量校正系數K2 

            并列根數

            1

            2

            3

            4

            6

             

            電纜中心距

            S=d

             

            0.9

            0.85

            0.82

            0.80

            S=2d

            1.0

            1.0

            0.98

            0.95

            0.90

            S=3d

             

            1.0

            1.0

            0.98

            0.96

              注:S為電纜中心間距離,d為電纜外徑。

             

             表6電纜橋架上無間隔配置多層并列電纜載流量的校正系數K3 

            疊置電纜層數

            橋架類別

            梯架

            0.8

            0.65

            0.55

            0.5

            托盤

            0.7

            0.55

            0.5

            0.45

            注:呈水平狀并列電纜小于7根。

             

               在同樣的環境溫度和土壤熱阻條件下,如果選用鋁合金電纜,由于增大截面積后電纜之間凈距就減少了.如240mm2的銅芯電纜其外徑是83mm,選用 400mm2鋁合金電纜外徑為95mm,電纜之間凈距縮小了21mm,近縮小了20%,相應的校正系數也降低。如400mm2的銅芯電纜,需選用兩條 185mm2的鋁合金電纜,這樣增加了并列直埋電纜的根數,校正系數隨之降低。由于采用鋁合金電纜增大了電纜外徑,會出現線間距離減少,電纜數量增加的情 況,這樣會降低校正系數,也就是降低電纜載流量,為滿足工作電流要求,可能還需要選擇更大截面的導線。所以選用鋁合金電纜還要考慮增大了截面降低了電纜間 距離,而降低允許通流量的問題。

             

            (3)電纜電容電流的影響

               電纜的電容電流隨著電纜截面的增大而增加,選用鋁合金電纜后電纜后電纜截面積增加兩個規格,電纜的電容值也隨之增加。我國大部分地區還是以消弧線圈補償 為主,消弧線圈容量的確定,取決于電網中電容電流的大小,電網中電容電流的確定主要采用實測和理論估算兩種方式,對于已經運行的電網還可以采用電容電流測 量的方式測量,但在設計和建設階段,由于電網尚未形成,需要用理論方法進行估算。10kV交聯聚乙烯電纜每公里電容量和電容電流見表7。


             表7  8.7/10KV 交聯聚乙烯電纜每公里電容量和電容電流 

            電纜導體截面積(mm2)

            電纜電容

            (μF/Km)

            電纜接地電容電流(A/Km)

            70

            0.217

            1.24

            95

            0.240

            1.37

            120

            0.261

            1.49

            150

            0.284

            1.62

            185

            0.312

            1.78

            240

            0.344

            1.96

            300

            0.376

            2.14

            400

            0.421

            2.41

            500

            0.461

            2.63

             

               在10kV采用240mm2銅電纜電容電流為1.96A/km,采用400mm2鋁合金電纜時,電容電流為2.41A/km,采用鋁合金電纜后電容電流 增加 123%。電力系統相關技術標準和規程規定:3kV~66kV系統,當單相接地故障電容電流不超過10A時,應采用不接地方式;當超過10A又需在 接地故障條件下運行時,應采用消弧線圈接地方式 ;6kV~35kV主要由電纜線路構成的配電系統,單相接地故障電容電流較大時,可采用低電阻接地方式。 在中壓電網系統大多數是采用消弧線圈接地方式,當選用鋁合金電纜時會導致消弧線圈容量增加,相應的建設成本和運行成本也在增加。國內北京、上海、天津、廣 州和深圳采用低電阻接地方式,低電阻接地方式對接地電流有限制值,當接地電容電流增大后也需要校核接地電流。

             

               隨著城市配電網的發展,負荷密度越來越高,電纜通道中敷設的電纜數量密度也隨之增加。對于電纜通道資源緊缺,短路電流大的場合在選用鋁合金電纜時就不能 只考慮鋁合金電纜的的直接成本還有考慮綜合成本,如選用鋁合金電纜增加了電纜通道的尺寸,過密敷設使得通流量隨著電纜間距減小而降低,電容電流增加需要增 加消弧線圈容量等建設和運行成本。另外,鋁合金電纜的最高允許短路溫度以及熱穩定系數低于銅芯電纜,在設計時應該進熱穩定校核,以保障電網安全可靠運行。

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