浅析铜芯电力电缆载荷载流量

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1、浅析铜芯电力电缆载荷载流量摘要：本文主要对铜芯电力电缆正常载荷情况下的载流量通过举例进行计算分析，从而了解在工程设计及施工中，哪些因素会对电缆的载流量产生影响，以便在设计时计算出余量，从而确保其安全可靠运行；另外，本文对电缆载荷表进行了复核。关键词：铜芯电力电缆；载流量；散热系数；散热面积；校正系数中图分类号：F407文献标识码：A1概述在机电安装电气工程中，我们经常会碰到计算一台设备的运行功率，并选择合适的输电线路、开关等电气设备为之供电。一般的，在知道用电设备功率之后，设备所需电流可以依据经验估算，如：运行线电压为380V时，负载电流就

2、近似为设备功率的2倍，然后通过电缆载流量表、开关设备参数表就可以选择合适的电缆、开关等设备的型号，但是对于电缆载流量表中的这些参数是如何得来的，适用于何种环境等等都容易被工程技术人员所忽略，工程如果要做精做细，这些都是不得不考虑的问题。6本文结合相关热力学、电磁学等学科的基本知识，通过对铜芯电力电缆正常载荷下载流量的分析计算，了解影响铜芯电缆载流量的因素，从而掌握如何可以有效的防止电缆过载荷运行，了解在紧急状态下如何做出应急处理等问题。2热量分析及公式推导[1]电缆载流量的大小与电缆的发热与散热能力有关，一般而言，电缆发热主要有内阻损耗及太

3、阳辐射产生，电缆热量的耗散则通过对流、辐射、导热三种形式进行。电缆的温度由最初温度上升，经过一段时间后达到稳定温度。电缆的升温过程，可用热量平衡方程式来描述。在电缆升温过程中，产生的热量记为QR，此热量一部分用于本身温度升高所需的热量QC，一部分散失到周围介质中，记为对流散热量Q1与辐射散热量QF。记导热散热量为QD，QD发生于导体内部的热传导，用于判断导体本身的热量分部，本文中视电缆为一圆柱形整体，故对于QD不加以考虑，则可以得出电缆的热量平衡方程为QR+QT=QC+Q1+QF，其中QT为导体吸收太阳辐射的热量，QT=1000*AT（吸收

4、率）*D（直径），通过观察热量平衡方程，可以发现，通过降低电缆吸收太阳辐射的热量，可以有效提高电缆运行的可靠性，故在工程中，桥架辐射带盖板的作用之一就是避免阳光辐射，桥架上的孔洞也起到散热作用。根据施工现场实际情况，电缆的热平衡方程可近似为QR≈QC+Q1+QF。（式1）6由式1可知电缆散热量为温度的函数，电缆经过一段较长时间（约为3-4个热时间常数）的升温过程，则进入稳定状态，记稳定温升为ζ=ζt-ζo，可推导出温升与通过电缆的电流、电阻、散热面积与散热系数有关，ζ=I²R/aF，（式2）式2中，I―流过导体的电流，A；R―导体

5、的电阻，Ω；a―导体的总散热系数，W/(m²・℃)；F―导体的散热面积，�。由式2可推导出流过电缆的电流I==（忽略日照QT）（式3）得出式3之后就可以对电缆载流量进行实际运算。3实例分析计算某铜芯电力电缆YJV-3*185+2*95长度为100m，敷设于桥架内，电缆正常运行温度为θW=70℃[4]，周围空气温度为θO=25℃，计算校正系数为0.6，弯曲半径为r=1020mm，功率因素Cos=0.70，相位为三相。该电缆的对流散热面积为F=πD≈0.0482037�/m。计算该电缆交流电阻R。温度20℃时的铜的电阻率为ρ20=0.

6、01751Ω・mm2/m，铜的电阻温度系数为λ=0.0039℃-1。当温度为70℃时，100m该型号电缆的直流电阻为：Rdc=100*ρ20[1+λ(θW-20)]/S≈0.01111（Ω）6计算肌肤效应系数Kf≈1.05[2][3]，则每米长导体交流电阻为：R=1.05*0.01111*10-2=0.116655*10-3（Ω/m）对流散热系数a1=1.5*（θW-θO）0.35=5.685[W/(�・℃)]（1）对流散热量Q1=a1*（θW-θO）*F=5.685*(70-25)*0.0482037≈12.33（W/m）（2）取该电缆热

7、辐射系数ε=0.90，则辐射散热量为：（3）导体的载流量为：Io=≈481A（忽略QT）校正后载流量=样本载流量x校正系数x样本温度/环境温度I=481*0.6*30/25=346.32A校正后载流量/1.1>自动开关整定电流346.32A/1.1=314.84A>300A按穿管校正，校正系数为0.8，此时校正后载流量为384.8A。计算出电缆的载流量之后还需进行线路压降及灵敏度复核，一般而言，当非长距离电缆满足载流量要求时，线路压降及灵敏度均能满足。如上题，（1）按线路压降选择时，截面S=50平方时，就可以满足6计算电压降U%=3.586

8、%100.0m251.7m=220V/(0.4566*1.3*300A*10)>100.0m注：此计算未考虑上级系统，实际电缆长度可能会更短，因此需考虑电缆规格上升一档。表1电缆