电力电缆的主要参数计算及应用Word下载.docx
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R′——最高工作温度下直流电阻,Ω/m;
YS——集肤效应系数,YS=XS4/(192+0.8XS4),
XS4=(8πf/R′×
10-7kS)2;
YP——邻近效应系数,
YP=XP4/(192+0.8XP4)(Dc/S)2{0.312(Dc/S)2+1.18/[XP4/(192+0.8XP4)+0.27]},XP4=(8πf/R′×
10-7kP)2。
XS4——集肤效应中频率与导体结构影响作用;
XP4——邻近效应中导体相互间产生的交变磁场影响作用;
f——频率;
Dc——线芯直径,m;
S——线芯中心轴间距离,m;
ks——线芯结构常数,分割导体ks=0.435,其他导体ks=1.0;
kp——线芯结构系数,分割导体kp=0.37,其他导体kp=
0.8~1.0;
对于使用磁性材料制做的铠装或护套电缆,Yp和Ys应比计算值大70%,即:
R=R′[1+1.17(YS+YP)]
3.电缆的电感
3.1自感
则单位长度线芯自感:
Li=2W/(I2L)=μ0/(8π)=0.5×
10-7
Li——单位长度自感,H/m;
μ0——真空磁导率,μ0=4π×
10-7,H/m;
以上一般是实心圆导体,多根单线规则扭绞导体如下表:
因误差不大,计算一般取Li=0.5×
10-7H/m。
3.2高压及单芯敷设电缆电感
对于高压电缆,一般为单芯电缆,若敷设在同一平面内(A、B、C三相从左至右排列,B相居中,线芯中心距为S),三相电路所形成的电感根据电磁理论计算如下:
对于中间B相:
LB=Li+2ln(2S/Dc)×
10-7
(
H/m)
对于A相:
LA=Li+2ln(2S/Dc)×
10-7-α(2ln2)×
(H/m)
对于C相:
LC=Li+2ln(2S/Dc)
×
-α2(2ln2
)×
实际计算中,可近似按下式计算:
LA=LB=LC=Li+2ln(2S/Dc)×
10-7(H/m)
同时,经过交叉换位后,可采用三段电缆电感的平均值,即:
L=Li+2ln(2×
(S1S2S3)1/3/Dc)
=Li+2ln(2×
21/3S/Dc)×
对于多根电缆并列敷设,如果两电缆间距大于相间距离时,可以忽略两电缆相互影响。
3.3
三相电缆的电感
主要计算中低压三相电缆三芯排列为“品”字形电缆。
根据电磁场理论,三芯电缆工作电感为:
L=Li+2ln(2S/Dc)×
L——单位长度电感,H/m;
S——电缆中心间的距离,m;
若三芯电缆电缆中心间的距离不等距,或单芯三根品字排列时三相回路电缆的电感按下式计算:
S1、S2、S3——电缆各相中心之间的距离,m。
4.电缆金属护套的电感
4.1三角排列
三根单芯电缆按等边三角形敷设的三相平衡负载交流回路,护套开路,每相单位长度电缆金属护套的电感为:
Ls=2ln(S/rs)
rs——电缆金属护套的平均半径,m。
4.2等距直线排列
三根单芯电缆按等距离平面敷设的三相平衡负载交流回路,护套开路,每相单位长度电缆金属护套的电感为:
LSB=2ln(S/rs)
LSA=2ln(S/rs)
-α(2ln2
LSC=2ln(S/rs)×
LS=2ln(S/rs)×
+2/3▪ln2
4.3
任意直线排列
三根单芯电缆平面敷设的三相平衡负载交流回路,电缆换位,护套开路,每相单位长度电缆技术护套的电感为:
LSB=2ln(((S1S2S3)1/3)1/3/rs)
5.电缆电抗、阻抗及电压降
5.1电抗
电缆的电抗为:
X=ωL
Ω/m)
L——电缆单位长度的电感,H/m;
ω=2πf。
5.2阻抗
电缆的阻抗为:
Z=(R2+X2)1/2
R——电缆单位长度的交流有效电阻,Ω/m。
5.3
电压降
电缆的电压降为:
△U=IZl
V)
I——导体电流,A;
l——电缆长度,m。
6.电缆的电容
7.计算实例
一条电缆型号YJLW02-64/110-1X630长度为2300m,导体外径Dc=30mm,绝缘外径Di=65mm,电缆金属护套的平均半径rs=43.85,线芯在20°
C时导体电阻率
ρ20=0.017241×
10-6Ω·
m,线芯电阻温度系数α=0.00393℃-1,k1k2k3k4k5≈1,电缆间距100mm,真空介电常数ε0=8.86×
10-12
F/m,绝缘介质相对介电常数ε=2.5,正常运行时载流量420A。
计算该电缆的直流电阻,交流电阻、电感、阻抗、电压降及电容。
计算如下:
1.直流电阻
根据直流电阻公式:
得:
R'=0.017241×
10-6(1+0.00393(90-20))/(630×
10-6)
=0.3489×
10-4
(Ω/m)
该电缆总电阻为R=0.3489×
10-4×
2300=0.08025(Ω)
2.交流电阻
由公式YS=XS4/(192+0.8XS4),XS4=(8πf/R′×
10-7kS)2得:
XS4=(8×
3.14×
50/0.3489×
10-4)×
10-14=12.96
YS=12.96/(192+0.8×
12.96)=0.064
由公式XP4=(8πf/R′×
10-7kP)2得:
XP4=(8×
由公式
YP=XP4/(192+0.8XP4)(Dc/S)2{0.312(Dc/S)2+1.18/[XP4/(192+0.8XP4)+0.27]}得:
YP=12.96/(192+0.8×
12.96)(30/100){(0.312(30/100)+1.18/(12.96/(192+0.8×
12.96)+0.27)}=0.02
由公式R=R′(1+YS+YP)得:
R=0.3489×
10-4(1+0.064+0.02)=0.378×
10-4(Ω/m)
该电缆交流电阻RZ=0.378×
2300=0.8699(Ω)
3.电感
由公式L=Li+2ln(2S/Dc)×
10-7得到单位长度电感:
L1=0.5×
10-7+2ln(2×
100/65)×
10-7=2.75×
10-7(H/m)
该电缆总电感为L=2.75×
10-7×
2300=0.632×
10-3H
4.金属护套的电感
由公式LS=2ln(S/rs)×
得到单位长度金属护套的电感:
LS1=2ln(100/43.85)×
10-7=2.11×
10-7H/m
该电缆金属护套的电感为LS=2.11×
10-7H/m×
2300=0.4855×
5.电抗、阻抗及电压降
由公式X=ωL得到电抗:
X=2πf×
0.632×
10-3=0.199Ω
由公式Z=(R2+X2)1/2
得到阻抗:
Z=(0.86992+0.1992)1/2=0.8924Ω
由公式△U=IZl
得到电压降为:
△U=500×
0.8924Ω=374.8V
6.电容
由公式C=2πε0ε/ln(Di/Dc)得到单位长度电容:
C1=2×
8.86×
10-12×
2.5/Ln(65/30)
=0.179×
10-6F/m
该电缆总电容为C=0.179×
10-6×
2300=0.411×
10-3F
铜芯线电源线电流计算法
1平方毫米铜电源线的安全载流量--17A。
1.5平方毫米铜电源线的安全载流量--21A。
2.5平方毫米铜电源线的安全载流量--28A。
4平方毫米铜电源线的安全载流量--35A
6平方毫米铜电源线的安全载流量--48A
10平方毫米铜电源线的安全载流量--65A。
16平方毫米铜电源线的安全载流量--91A
25平方毫米铜电源线的安全载流量--120A。
单相负荷按每千瓦4.5A(COS&
=1),计算出电流后再选导线。
铜芯线与铝芯线的电流对比法
2.5平方毫米铜芯线等于4平方毫米铝芯线
4平方毫米铜芯线等于6平方毫米铝芯线
6平方毫米铜芯线等于10平方毫米铝芯线
<
10平方毫米以下乘以五>
即:
2.5平方毫米铜芯线=<
4平方毫米铝芯线×
5>
20安培=4400
瓦;
4平方毫米铜芯线=<
6平方毫米铝芯线×
30安培=6600
6平方毫米铜芯线=<
10平方毫米铝芯线×
50安培=11000
瓦
土方法是铜芯线1个平方1KW,铝芯2个平方1KW.单位是平方毫米
就是横截面积(平方毫米)
电缆载流量根据铜芯/铝芯不同,铜芯你用2.5(平方毫米)就可以了
其标准:
0.75/1.0/1.5/2.5/4/6/10/16/25/35/50/70/95/120/150/185/240/300/400...
还有非我国标准如:
2.0
铝芯1平方最大载流量9A,铜芯1平方最大载流量13.5A
载流量
估算口诀:
二点五下乘以九,往上减一顺号走。
三十五乘三点五,双双成组减点五。
条件有变加折算,高温九折铜升级。
穿管根数二三四,八七六折满载流。
说明:
本节口诀对各种绝缘线(橡皮和塑料绝缘线)的载流量(安全电流)不是直接指出,而是“截面乘上一定的倍数”来表示,通过心算而得。
由表53可以看出:
倍数随截面的增大而减小。
1、“二点五下乘以九,往上减一顺号走”说的是:
2.5mm’及以下的各种截面铝芯绝缘线,其载流量约为截面数的9倍。
如2.5mm’导线,载流量为2.5×
9=22.5(A)。
从4mm’及以上导线的载流量和截面数的倍数关系是顺着线号往上排,倍数逐次减l,即4×
8、6×
7、10×
6、16×
5、25×
4。
2、“三十五乘三点五,双双成组减点五”说的是:
35mm”的导线载流量为截面数的3.5倍,即35×
3.5=122.5(A)。
从50mm’及以上的导线,其载流量与截面数之间的倍数关系变为两个两个线号成一组,倍数依次减0.5。
即50、70mm’导线的载流量为截面数的3倍;
95、120mm”导线载流量是其截面积数的2.5倍,依次类推。
上述口诀是铝芯绝缘线、明敷在环境温度25℃的条件下而定的。
若铝芯绝缘线明敷在环境温度长期高于25℃的地区,导线载流量可按上述口诀计算方法算出,然后再打九折即可;
当使用的不是铝线而是铜芯绝缘线,它的载流量要比同规格铝线略大一些,可按上述口诀方法算出比铝线加大一个线号的载流量。
如16mm’铜线的载流量,可按25mm2铝线计算横截面积越大,电阻越小,相同电压下通过的电流越大。
家庭用电线,一般都是用家庭电路系统布置方法里的经验公式计算。
导线的选择以铜芯导线为例,其经验公式为:
导线截面(单位为平方毫米)≈I/4(A)
。
约1平方毫米截面的铜芯导线的额定载流量≈4A,2.5平方毫米截面的铜芯导线的额定载流量约为10安。
其实导线的载流量多大主要要看导线散热条件和布线场所的重要性。
架空敷设导线的散热条件就好些,穿管、埋墙等封闭暗敷导线的散热条件就要差些;
多根导线比单根导线散热条件差些,一根管里导线越多散热越差。
同样大小的导线在散热条件好的情况下载流量可以大些,而散热条件差的情况下载流量就要小些。
布线场所很重要,安全要求高,载流量就小,不是很重要的场所载流量就大些。
上面说的家庭布线导线载流量就很小。
严格要求就用导线截面积乘以4作为载流量。
载流量小,导线就要得多,成本就高。
为了降低成本,又保证安全,很多家装在不是封闭布线时就采用导线截面积乘以5倍或者6倍来提高导线的载流量。
这也是家庭布线的最大载流量,再大就不能保证家庭电器安全正常的使用了。
如果是工业用电,是可以用到导线截面积乘以9倍左右的载流量。
用家庭布线经验公式来看2.5平方铜芯导线载流量就是2.5*4是对的,2.5*5也可以,也有用2.5*6的。
但是工厂等散热条件好的地方也可以用2.5*9甚至2.5*10
总之,同一导线在不同的条件、不同的要求下是有不同的载流量。
下面给个导线长期允许载流量表给你参考,它的载流量也是有条件的,而且是最大的。
不同金属导体电阻率
几种金属导体在20℃时的电阻率
(1)银1.65(欧)×
10-8(米)
(2)铜1.75×
10-8
(3)铝2.83×
(4)钨5.48×
(5)铁9.78×
(6)铂2.22×
10-7
(7)锰铜4.4×
(8)汞9.6×
(9)康铜5.0×
(10)镍铬合金1.0×
10-6
(11)铁铬铝合金1.4×
(12)铝镍铁合金1.6×
(13)石墨(8~13)×
10-6
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