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低压电力电缆的几个电气参数计算及分析 一 湘 潭 电 缆 厂刘 景 光 训 7 ’ o 乙 摘要本文对 四个代表规格 的 0 ． 6 ／ ]k V 聚氯乙烯 电力电缆的 电容 、 电感 、 阻抗、 充电电 流厦介质损耗等参数进行 了计算 ， 井与 1 0 k V 级交联聚 己烯绝缘 电力电缆进行对 比， 证明这 近年来 ， 一些 工程 项 目的电缆招标 ， 对 0 ． 6 ／ 1 k V 低压电缆要求提供 电容、 电感 、 阻 抗 等参数 ， 下 面选用 6 ， 5 0 ， 1 2 0和 2 4 0 mi l l ! 四种规格聚氯乙烯绝缘 电力 电缆 ( 简称 P VC 电缆) ， 按 GB 1 2 7 0 6 —9 1 标 准规定 的结构， 计算 出电容、 电感参数 ， 再计算 其充 电电流 、 介 质损耗 和 阻抗 ， 并 与相 应规 格的 8 ， 7 ／ 1 0 k V 交联聚 乙烯绝缘 电力 电缆 ( 简 称 XL P E 电缆) 进行对比分析。 屯 锋 毅， 容 0 ． 6 ／ 1 k V P VC电缆 和 X L P E 电缆 ， 因 绝缘线芯间无金属屏蔽层 ， 可视为均匀介质， 其计算公式如下 ( 1 )单芯电缆 P VC电缆c： l n XL P E电缆c： ! i n —— ( 2 )圆形三芯电缆 ( ,u F／ k m) Q ．c F ／ k m) 潦包线应具有光滑均匀的表面 ， 不应有漆的 堆集、 气泡和毛粒 ， 这也是漆包线性能稳定的 外部特征。 在当前电机、 电器、 电子元器件生产广泛 采用高速 自动绕线 ， 机械嵌线 、 整形等高效率 加工工艺的情况下 ， 要求漆包线具有 良好的 表 面质量和低 的表面摩擦 系数 ， 为此有些企 业 已经正式规定了线的摩攘 系数标准。表面 良好 的聚醋亚胺漆包线在不涂敷任何润滑剂 的情况下 ， 其静摩擦系 数只能达 到 0 ． 1 5左 右， 这不能满足使用要求 。 为了加强线的表面 润滑 ， 漆包线生产多数采用表面涂蜡的方法 ， 这样 ， 在本身光滑 的表面涂有 2 0 ~5 0 mg ／ m 的石蜡 ， 就能使线 的静摩擦系数降至 0 ． O 5 ～ 0 ． 1 0 。除了有特殊要求 ， 用涂煤油 、 变压器油 等方法加强线的表 面润稽效果 是不好 的， 新 近 的研究 结果表 明 ， 涂 油反而会增大线的静 摩擦系数 。 结束语 综上所述 ， 聚酯及聚酯亚胺漆包 线作为 1 5 5及和 1 8 0级漆包线 中最重 要的品种 ， 将 会 在很长时间 内占有潦包线总产量 的 5 0 以上， 正因为如此 ， 从铜导体和线漆的选材^ 手， 充分重视涂漆装置和工艺的改进与提高， 积极开展漆包线生产的工艺技术和先进检测 手段 的研究 是十分必要的。这必将对保证产 品质量 ， 降低制造成本， 提高生产效率发挥重 要作用 。 电电 ， ， 胁哦 言 维普资讯 准标网 w w w .z h u n b i a o .c o m 免费下载 P VC电缆c—1 ． 3 3 5 ／ G ( F ／ k m) XL P E电缆c一0 ． 4 1 7 ／ C ( ／ ~ F／ k m) 以上式中 为绝缘半径 ( ram) ； 为导线半 径( ram) ； G T 为几何因数 ， 值见文献[ 1 3 。 表 1 电窖计算值( ~ F／ k m) 导线 0 ． 6 ．／ 1 k v 电力 电缆 s ．7 ／ l o k P VC电缆 XL P E电羁 截面 8 ．7 j 5 k ( VV 、VL V) ( YJ V、 YJ L V) ( mm ) ‘ 革芯 圆形三芯 革芯 圆形 三芯 X L P E电甥 6 O ． 6 6 7 5 o ． 3 3 9 2 0 ． 2g o 6 — — — 5 0 I _ 3 3 5 o ． 7 0 39 O ． 55 6 1 o ． 19 】 7 l 2 o I ． 7 8 O o ． 8 0 1 o ． 6 4 1 5 0 ． 2 6 03 2 4 0 2 ． 2 5 8 9 1 8 l o ． 8 9 63 o ． 6 4 2 0 0 ． 3 j 39 从表 l可 知， P VC电缆 的电容值较大 ， 差不多是同规格千伏级 XL P E 电缆的 2 ～3 倍， l 0 k V X L P E电缆的 7 ～8倍。 电 感 ( 1 )单 芯 电缆 当按 三相 水平 平行敷设 时， 电缆轴间距离 S一2 D 时 ， 其三相平均 电 感 一 ( L + 2 I n三 + 0 ． 4 6 Z ) 1 0 一 ， ( mH／ k in ) ( 2 )圆形三芯 电缆 的电感 L 一 ( 厶 + Z 1 n ) 1 0 一 ( mH／ k m) 上述二式 中： D为 电缆外径( ram) ； 为导线 半径 ( ram) ； 厶 为导线 内电感 ( mH／ k m) ， L ， 值见文献[ 1 ] 。 表 2 电盛计算值( mH／ k m) 0 ． 6 ／ 1 k V电力电缆 8 7 ／ o k V 导线 日7 ／ 1 5 k V 截面 P V C电缆 X L P E电缆 X L P E电缆 ( v V、 V L V ) ( V 、 L V) ( Y J V 、 Y J 1 ， V) ( mm 1 单芯 圜彤三芯 单芯 圆形三芯 单芯 囡形三茄 0 ． fi 0 5 4 0 ． 2 9 7 6 0 ， 6 0 0 8 0 ． 2 7 r) 7 一 一 0 ． 4 9 0 6 0 ． 2 4 7 5 0 4 8 5 7 0 2 3 3 7 S 0 l 1 O 3 5 5 5 0 4 5 9 3 0 ． 2 3 2 2 n 4 5 5 5 0 2 2 朋 0 ． 5 4 3 0 3 1 7 8 m 4 4 6 9 0 2 2 9 6 0 ． 4 4 0 5 0 2 2 】 3 0 ． 5 1 4 3 0 2 9 0 ,l 从表 2可知 ， 0 ． 6 ／ ]k V 级 P VC电缆 的 电感值略小于同规格 1 O k V XL P E电缆 。 充电 电流 和介质 损耗 由于绝缘线芯之间的 电容存在 ， 致使 电 缆在运行 时产生充电电流 ， 并在运行过程 中 I 起损耗。 ( 1 )充电电流。 为便于计算 ， 设 电缆运行 时的工作电压为 u。 ( 下同) 。 P VC电缆 L—U0 n c一0 ． 1 8 8 4 C( A／ k in) X L P E电缆 I c —Uo o X 2 =2 ． 7 3 2 C( A／ k in) 式中电容 C单位为 ~ F ／ k m。 表 3 充 电电藏计算值( A／ k m) 0 ． 6 ／ k V电力电缆 8 7 ,／ 1 0 k V 导线 8 7 5 k V 截面 P V C电蛙 X L P E电缆 X L P E电境 ( V V V 1 ． V ) ( Y j V 、 " f J L V ) ( Y J v、YJ Lv) { ram ) 单芯 圆形三芯 单芯 圆形三芯 单芯 匮彤三芯 6 0 1 3 8 0 1 8 0 ． 0 6 5 9 0 O { 虬 — — 5 0 0 3 1 4 0 0 2 5 0 ． 1 3 2 6 0 1 0 4 8 0 ． 5 2 3 7 0 5 2 3 7 】 帅 D ． 4 j 3 0 0 3 3 5 0 0 ． 1 6 8 D O ． 1 2 0 9 0 ． 7 1 1 1 o ． 7 】 1 1 2 4 0 4 2 5 6 0 ． 蚰 0 0 ． 】 6 8 9 0 1 2 1 0 0 9 3 9 5 O 9 3 9 5 从表 3可知 ， 0 ． 6 ／ 1 k V P VC电缆 的充 电电流接 近于 0 ． 6 ／ l k V X L P E电缆 的 2 ． 5 倍 ． 而8 ． 7 ／ 1 0 k V xI ， P E电缆虽与 0 ． 6 ／ 1 k V P VC电缆和 XL P E电缆相 比， 相同规格时的 电容要小 ， 但工作电压要高出一个数量级 ， 因 此充 电电流较大。 ( 2 )介质损耗。 电缆运行时 ， 消耗于绝缘 中的有功功率， 即介质损耗计算公式如下 ： I _I 一U。 o , Ct g ~ ( W ／ k m) 式 中u。 为导线对地 电压 ( V) ； c为电缆 电容 ( F ／ k in) ； t 为绝 缘 介 质 的 损 耗 角正 切 ： P VC绝缘取 0 ． 1 ， XL P E绝缘取 0 ． 0 0 8 。 从表 4可 知， 0 ． 6 ／ 1 k V P VC电缆 的介 质损耗值比同规格 X L P E电缆大 ， 而 8 ． 7 ／ 1 0 k V x l P E电缆因工作 电压 高， 所 以比前两者 都大出几倍。 维普资讯 准标网 w w w .z h u n b i a o .c o m 免费下载 衰 4介质 揖耗 计算值( W／ k m) o ． 6 ／ I k V电力电境 8 ． 7 ／ 1 0 k V 8 ． 7 ／ I 5 k V 导线 P V C电袭 X L P E电境 截面 X L P E电缆 ( W、 VL V) ( YJ v． YJ L v) ( YJ V． Y J L v】 ( r a m0 ) 单芯 曙形三芯 单芯 圈形三芯 单 翻形三茄 6 g ． 2 2 8 7 ． 5 4 8 3 ． 8 5 4 2 9 4 6 — 一 ∞ I 8 8 4 1 5 ． 0 6 7 ． 9 5 6 6 2 8 8 3 6 4 5 3 6 ． 4 5 j 2 O 2 4 7 8 2 O I 1 0 ． O B 7 ． 2 5 4 4 9 4 9 4 9 4 9 2 4 0 2 5 ． 5 ● 2 O ． 4 I O ． I 3 7 2 6 B 5 3 粤 6 5 ． 3 9 导 线交流 电阻和 电缆 阻抗 ( 1 )导 线 交 流 电阻 。因 P VC 电缆 和 XL P E电缆的导线工作温度相差 2 O 。 C， 所 以 两种 电缆在工作 温度下 的交流 电阻相差较 大 。 R— R [ 1+ 。 。 ( 口一 2 O ) 3 ( 1+ + Y ) ( f ~ ／ k m) 式 中， R 2 。 为导线 2 O c时直流电阻 ( f ~ ／ k m) ； 为 导线 温度 系数 ， 铜导线 取 3 ． 9 31 O ( 1 ／ 。 c) } 口为导线工作温度 ( 。 c) ； y s 为集肤效 应系数 ； 为邻近效应系数 。 按产 品标 准规定 ： P VC电缆 0为7 O 。 c， XL P E 电缆为 9 O C， 、 按参考文献E 2 3 选 取 。 ( 2 )阻抗 。当电缆的阻抗不考虑容抗的 情况时 一 ／R。 + 。 一 √R。 + 0 ． 0 9 8 6 L ( n／ k m ) 裹 5 交流 电阻计算值 ( n／ k m) o ／ 1 w 女电兢 8 T 门 0k v 导线 P V C电境 x u．E电袭 8 7 ／ 5 k V 藏面 X L P E电境 ( V V、 V L V) ( Y J V、 Y J L v ) ( Ⅵ V ) ( ram ) 单芯 圈形三 单芯 圆形三芯 单甚 圆形三 6 3 ． 6 6 I 7 3 ． 6 6 1 7 3 9 0 1 9 3 ． 9 0 1 9 — 一 5 0 0 ． 4 6 3 2 0 ． 4 6 3 3 O ． 4 9 3 6 0 4 9 3 6 0 ． 4 9 5 6 m 4 9 3 7 I 2 0 0 ． 1 B 拍 0 ． 1 8 3 8 O 】 9 5 6 0 I 9 5 8 0 ． 1 9 5 6 0 ． 1 9 5 8 2 4 0 0 O 9 l 1 0 ． 0 9 I B O ． 0 9 7 5 D ． 0 9 7 6 0 ． 0 9 地 0 ． 0 9 7 8 式 中 R为交流 电阻 ( f ~ ／ k m) ； L为 电感 ( mH／ k m) 。 衰 6 电缱 阻抗计 算值 ( n ／ k m) m 6 ／ I k V电力电境 B ． 7 ／ 0 k V 8 7 ／ 5 k V 导线 P VC电境 x L P E电境 截面 X L P E电境 ( VV． V L V) ( Y J V、 Y J L V) ( Y J V、 Y I L V) ( mm ] 单芯 瞪形三芯 单芯 匮形三 单芯 圆形三 6 3 6 6 6 6 3 ． 6 6 2 9 3 9 0 6 5 3 ． 9 0 2 8 — — 5 0 D ． 4 8 8 1 0 ． 4 6 9 8 D ． 5 1 6 6 0 ． 4 9 9 0 0 ． 5 2 8 5 0 ． 5 0 6 9 I 2 0 0 2 3 3 5 0 I 9 I 7 O 2 4 2 3 0 ． 2 0 7 9 O ． 2 6 0 4 0 ． 2 I 9 8 2 4 0 0 ． 】 6 7 3 0 ． I I 6 7 0 ． 1 3 8 3 0 ． I I 9 8 O I 8 8 5 0 ． I 3 3 7 从表 6可 知， 0 ． 6 ／ 1 k V P VC 电缆 的阻 抗 ， 因几 何尺寸 的差异 ， 均略低 于同规格 的 1 0 k V X LP E电缆 。 结束语 ( 1 )0 ． 6 ／ 1 k V级 P VC电缆的电容值 比 同规格的 8 ． 7 ／ 1 0 k VXL P E电缆大 6 ～7倍 ； 0 ． 6 ／ 1 k V XL P E电缆 的电容值也 比 8 ． 7 ／ 1 0 k V XL P E电缆大 2倍左右 ， 但其充电电流和 介质损 耗却 只有 8 ． 7 ／ ] 0 k V X L P E电缆 的 5 O 和 2 O 。 ( 2 )0 ． 6 ／ 1 k V P VC电缆的阻抗 ， 略低于 同规格的 8 ． 7 ／ 1 0 k V X L P E电缆 。 ( 3 )以上计算结果 ， 虽因 电缆绝缘材料 材质及电缆结构尺寸等方 面有某些差异 ， 不 一 定能精确代表各 电缆生产厂产品的参 数 ， 但 对 于 0 ． 1 ／ 1 k V 级低压线 路的设计、 电缆 的选用 及敷设运行 ， 电缆的电容、 电感等参数 的影响可不予考虑 。 参 考 文 献 1 ‘ 电线电缠手爵 》 缩写组． ‘ 电线电缆手册》 第一册． 机械工业 出版社． 1 9 7 8 2 蒋佩南， 高晓峰著． 交联电缆热特性参教的设计计 算． 中国电工器材行业协会电线电缆分会论文} 亡 编， 1 9 9 6 维普资讯 准标网 w w w .z h u n b i a o .c o m 免费下载