电力电缆载流量计算视窗化.pdf

2 0 0 2年第 2期 No2 2 0“2 电 线 电 缆 El e c t T i c wl r e Ca b l e 2 0 0 2年 4月 AD r 2 0 0 2 电力电缆载流量计算视 窗化 杨 小静 ， 马 国栋 诲电缆输配 乜公司 上海 2 0 0 0 7 2 ； 2 上海 电缆 研究所 ， 上悔 2 0 0 0 9 3 ) 摘 要 一 相对 于电压而言电缆栽流量是电缆运秆 中重要的动 态参数 。在正常情 况下它决定着电缆使 用毒审 。我 国电缆载流量计 算的行业标准 J B T1 0 1 8 1 2 0 0 0等同于 I E C 6 0 2 8 7标准 电缆戢流量计算软件化是发展的必 然趋 势。它将姒现 场为条件的动盎视窗参叛取代静态的栽流量表 从而在使用方面重接 近现墙环境 条件 并从 繁 琐的数 字计 算解放 出来。采用 VB编程是 电力电绳栽流 量计 算视 窗化最理 想的计算手段之一 我们将 以 XL P E电缆为 契机 向电力 电缆巍流量计算视 窗化进 军 关键词 ： 电力 电缆 ； 载流 量计算标准 载流量计算 vB鳊程 中周分类号 ： T M2 4 7 文献标 识码 ： A 文章编 号 ： 3 1 1 3 9 2 ( 2 0 0 2 ) 0 2 0 0 3 6 0 6 Ca l c ul a t i o n 0 f c u r r e nt c a r r y i ng c a p a c i t y o f p owe r c ab l e s b y s o f t wa r e i n W I NDOW S s y s t e m YANG Xi a o j i n g e t a 】 ( S h a n g h a I El e e ! t i c Ca h i e Re s e a r c b n s t i t u t e S h a n g h a i 2 0 0 0 9 3，C h i n a) Ab s t r a c t ： Co mp a r e d wi t h v o l t a g et h e c u r r e n t c a r r y i n g c a p a c i t y i s a n i mp o r t a n t d y n a mi c p a r a me t e r f o r c a b l e o por a t i o n w h i c h n o r n t a l l y d e t e r mi n e s t h e c a b l e s e r v i c e 1 i f e T h e i n d u s t r y s t a n d a r d J B T 1 0 l 8 1 2 0 0 0 f o r t h e c a l c u l a t i o n o f c u r r e n t c a r r y i n g c a p a c i t y o f p o we r c a b l e s i n Ch i n a is i d e n t i c a l t o I EC 6 0 2 8 7 I t i s i n e v i t a b l e t h a t t h e c a l c u l a t i o n o f c u r r e n t c a r r y i n g c a p a c i t y wi l l b e a i d e d b y c o mp u t e r s o f t wa r ei n wh i c h t h e s t a t i c c u r r e n t c a r r y i n g c a p a c i t y t a b l e wi l l h e r e p l a c e d h y t h e d y n a mi c W l NI Y OW S fie l d p a r a me t e r s Th e s o f t wa r e wi l l i mi t a t e t h e r e a l c a b l e o p e r a t i o n mo r e a c c u r a t e l y a n d e x e mp t o p e r a t o r s f r o m t h e h a r d wo r k o f f i g u r e c a l c u l a t io n s t h e VB p r o g r a mmi n g i s Ogl e o f t h e i d e a l me t h o d s l o t t h e c a l c u l a t i o n o f c u r r e n t c a r r y i n g c a p a c i t y b y s o f t wa r e W I N ) W S t e mW e wi l l d e v e l o p t h e s o f l wa r e i n W l ND0W S s y s t e m f o 川t h e I c u l a t i o n o f c u r r e n t c a r r y i n g c a p a c i t y o f p o we r c a b l e s b e g i n n i n g I r o m XI PE c a b l e s Ke y wa r d s p o we r c a b l e： s t a n d a r d f o r c a l c u l a t i o n o f t o r r e n t c a r r y i n g c a p a c i t y； VB p r o g r a mmi n g f o r c a c u l a t i o n 0 f c u r r e n t c a r r y i n g c a p a c i t y 1 引 言 载流 量是电缆运 行 中重 要的运行参 数 。电缆载 流量 是根据 公式计 算的 ( 有 的需 要试验 ) 。计算 公式 是根 据 电缆稳 态 运行 热 温 度 场 中 微 分方 程 求 解 而 得 。它是确 定电缆截 面载 流量 的理论依 据 。 电缆 载 流量偏 高将 影响 电 缆使 用 寿命 ， 偏 低则 又不能充 分发挥 电缆 传输能力 。 因此 首先要从 安全 方 面考 虑 ， 确保 电缆 在 使用 期 内能 安 全 可靠 地传 输 电能 这 是 电缆 运行 的基础数 据 。 电缆载流 量不仅 与 电缆本体所用材质、 结构有关， 而且与环境条件有 关 。对国 家标 准电缆产 品结 台实 际能反政 国家 一般 性环 境状况 ， 在 给定一 个基准环 境条 件 ( 包 括环境 温 度、 排列、 土壤热阻系数等) 下具有代表性数据， 按照 电缆载流量计算标准计算载流量， 并制成载流量表 ， 收稿 日期 ： 2 0 0 1 1 O 一 3 O 作者简介 ： 杨小静 ( 1 9 7 5 一) ， 男 河南新野人 ， 工 程师 作者地址： 上悔市共和新路 2 5 0 1 号 2 0 0 0 7 2 、 也 就 是通 常所 说 的 的一 般基 准 载 流量 ( 电缆 载流 量 计算标 准的数 字 化和具体 化 ) 。 再根据 实 际具体 现场 环境条件乘以不同于基准条件下载流量修正系数， 即是某 一线路 电缆 的安 全载 流量 。 另外 ， 考 虑 到实际 变负荷情况 通过计算对基准载流量乘 以变负荷因 数 ， 可 以充分利 用 电缆 的传输能 力 ， 这 就涉 及到 电缆 暂态运行 问题 。 所 有这些都 是 预先经过 调查 、 勘 测后 莸得环境数据再进行查表、 修正计算后取得的基本 数据 这是一种传统的静态做法， 也是设计阶段必然 采取 的手 段 。 电缆导体流过的电流相对于电压参数而言是个 动态 参数 ， 它随着 用 电端负 载量 的大小 丽变 化 电缆 线路的环境条件 ( 环境温度等) 也是随着季节而变化 的 ，就需 要及 时 计算 符 合 现 场 条 件 下 电缆 的载 流 量， 以便动态的监控线路变化 ， 及时调整线路传输电 流 在主干线 路还 应考 虑经济 运行状 况 等一 系列 因 素。所有这些只有载流量计算软件才能随时应付一 切变化。目前已有众多学者或单位都以各 自方法编 维普资讯 2 0 0 2年第 期 N02 2I) 02 电 线 电 缆 捌 ( - t r i c Wi r e Ca b l e 制 电缆 载 流量计 算 软 件 ， 但 作 者 认 为应 组织 起 来 能 做 好这 工作 本 文仅将 我 们 所做 的工作 作 一 简 要 介绍 。 2 0 0 2年 4月 ADr 20 0 2 化 的图形 界面 中 ， 用 户能 方便地 使用 多个程序 下 面 以 交联 聚 乙烯 ( X I P E) 绝缘 电缆 为例介 绍载 流 量计 算编程 软 件。 2载流量计 算标准4 X L P E电缆载流量计算程序 化 电力 电缆 载 流 量计 算 已经 标 准化 ( 注意 是计 算 标 准化 ) 。国际 电工 委 员会 的 I EC 一 6 0 2 8 7标 准 出 台 后 ， 各 国 电缆 产 品及 其 载 流量 已大 多 向 I E C 靠 拢 。 国 际上 大 多数 发 达 国家 以 及 国 际贸 易 都 以 I E C 标 准作 为制订 电缆产 品载 流量 依据 I E C 一 6 0 2 8 7标 准 已是 国际上公 认 的电力 电缆额定 载 流量计算 的唯一 标 准 。 为 了 架 空 输 电 线 路 安 全 可 靠 地 运 行 I E C一 6 0 1 5 9 7出版 物 中提 供 了 架 空裸 导 线 载 流 壁计算 方 法 。 对其 中某些参 数 ( 如交 、 直流 电阻等 ) 给出 了参 考 资料 ， 并 正在进步 深入研 究 ， 试 图给 出 个标 准计 算公 式 。 为 了充 分 利用 电力 电缆 的传 输 能力 ， 国 际 电工 委 员 会提 出 电缆 周 期性 负 荷 系 数计 算 ( I E C一 8 5 3 一 l ， 2 1 9 8 5 ) 标准 ， 适 用 于 电压 1 8 3 0 ( 3 6 ) k V 及 以下 或 1 8 3 0 ( 3 6 ) k V 以上 所有 电缆 ( 直埋 或 管道敷设 ) 。 J B T 1 0 1 8 1 2 0 0 0标 准是 我国 电力 电缆 载流 量 计 算行 业标 准 ， 它等 同于 I E C6 0 2 8 7 标准 。 目前 由于电 缆载流量数 据 的混乱 以及各 种不该 有 的 问题 出现 ， 给 我 国 国 民经 济带 来 了很 大 的经 济 损 失 和安 全隐 患 ， 所 以 电缆载 流 量数 据 已到 了非规 范不可的时候了 首先应该依据载流量计算标准， 在 符 合我 国通常环 境 条件 下 确定 一 个 基 准环境 条件 ， 对 国家 电 缆标准 产 品做 基 准载 流 量数 据 化 工作 ， 而 电缆载 流量 计算 标准程 序化则 是第 一步 。 3载流量计算视窗化 对 国家 电线 电缆 产 品分 类 进行 编 程 ， 经过 多年 的琢磨 与锤炼 已经 完成 了载流量 计算 标准模块 。以 Vi s u a l B a s i c视窗环境下运行 的电缆载流量计算应 用 软件不久 将 与世见 面 。 Vi s u a l B a s i c简 称 VB是 当今 世 界 上 应 用最 广 泛 的编程 语 言之 一 ， 它 已被 公 认 为编 程效 率 最 高 的 一 种编 程工具 。 无论 是 开发功能 强大 ， 性 能可靠 的商 务 软件 ， 还是编 写能 处理 实际 问题 的实用 程序 ， 这 是 最 快 、 最简便 的方 法 。VB被更 多人 接 受 ， 日益 强 大 的数 据访 阃功能 与 I n t e r n e t 功 能正被 许 多企 业所认 识并利 用 ， 从而使其 效率 与 以前相 比不可 同 日而语 。 VB与 D OS下 的 QB a s i c最显 著 的 区别 在 于其 拥有 一个 为用户 所能 接受 的图形界 面 。在这 个可视 4 1 载流量计算的一般步聚 ( 1 )载 流量 计算 三部 曲 根据 I E C 6 0 2 8 7系列 标 准 ， 电缆载 流量 的计 算通 常应分为 三步进 行 ： 1 )损耗 计 算 电缆 的损 耗 主要包 括 ： 导体 的交 流 电阻( 其中包括集肤效应及邻近效应的汁算) ， 绝 缘 的介质 损耗 ， 金属套 及屏 蔽 的环流 及涡 流损耗 ， 铠 装或 加强层 ( 如果有 ) 的损耗 。各 损耗 的计算 方法 与 电缆本 体结 构及 敷设方 式有 关 2)热 阻 的计 算 分 为 电缆 奉体 各部 分 的 热阻 和外部 热阻 计算 。而计 算方 法 由电缆本 体结 构及敷 设方式决定 。例如： 单芯 电缆 与三芯电缆 、 有无金属 套 ( 金属 屏 蔽) 、 自由 空气 中敷设 还 是 土 壤敷 设 等等 情 况下 的计算 方 法各不 相 同。 3 )载 流量 的计 算 根据 前两 步 计算结 果 将参 数 值代 人 基本 计 算公 式 ， 即 可计 算 出 在 给定 基准 条 件 下的载 流量 。可 称为额定 载 流 量、 安全载 流量 、 基 准 载 流 量 或 者 在最 高 允许 工 作 温 度 下 的 连 续 载 流 量 。 总之 ， 这 是 以热物 理性能 为基 准 的而非 考虑经 济 因素所确定 的载流量 。 ( 2 )载流 量计算 程序 编制 1 )程 序框 图 载 流量 计 算 程 序分 为 以下 三 个 层 次 ； a )对 一系 列的计 算 公式 进行集 成 ， 也 就是 建 立 一 个 具有标 准化 输 、 输 出接 口的载流 量 计 算标 准 模 块 b )建 立友好 的 人机 界 面 ， 对用 户提 供 的数据 进 行整 理 、 存储 、 归 纳 ， 进而通 过调 用标 准模块 计算 。 c )对 电缆 本 体 参 数和 敷 设 条件 进 行 标 准 化处 理 ， 建 立标 准化 的数 据 库 ， 并 自动计 算 出一 系列载 流 量数 值 ， 以报表形式 输 出 为 了兼顾 载 流 量计 算 和 对用 户 数据 进 行 收集 、 整理 、 存 储 的要求 ， 程序 开发 的平 台选 用 简便 灵活 的 Mi c r o s o f t Vi s u a l B a s i c 6 0开 发 工 具 ， 程 序 中使 用 的数据库 平 台选用 Mi c r o s o f t Ac c e s s 2 0 0 0 程 序的 基本 结构 如 图 1所示 。 接 E l 数 据 库 T 由 6 6个字 段 组 成 ， 它 们 依 次 分 别代 表 电缆 的 电压级 、 型号 导体 类型 、 结 构 尺 寸、 敷 设方式 、 环境 条件 等 。 2)标 准模 块 设计 标 准 计 算 模块 的 任务 就 是 读 取接 E l 数据库T， 并按照I E C 6 0 2 8 7 系列标准规 3 7 维普资讯 2 0 0 2年第 2勰 No 2 20 0 2 电 线 电 缆 El e c t r i c Wi r e Ca b l e 2 0 0 2年 4月 Ap r ， 2 0 0 2 图 1 程序结构框图 定的载流量计算方法 ， 分别算出内、 外部热阻及各种 损 耗 ， 进而 计算 出载 流量 ， 并将 结果 返 回。载流 量计 算 涉及 大量 的判 断及公 式 ， 只有采 用 严格 的结 构化 程序设计， 才能避免变量的混淆、 杂乱 的分支及错综 的程序流 程 。 在 具体 设计 中 ， 对变量 采用 系统化 的命 名 方法 ， 严格 区分全局 变量与 局部变 量 ， 将 各热 阻及 损耗的计算分别作为独立 的函数 ， 尽可 能使程序流 程 清晰 。基本 流程如 图 2所 示 。 4 2 计算项目管理界面的设计 计算 项 目管理 界 面 由一 系列 的人 机 界 面组 成 ， 它 们分别负 责新 建 、 打开 、 复制 、 删 除 、 更 改属性等 一 系列 计算项 目的管理 ， 另外 ， 还需要有 数据 录入及 编 辑 的界面 。 为了方 便用 户使用 ， 界面 的外观 应简 洁清 晰 ， 尽可能把 系统 的复杂性 隐藏在界 面之 后 。 在 整个 程序 的开 发过程 中 这 一部分 是相 当费功 夫的 有 关 界 面详见 图 3 图 5 。 38 主 流程 读取 接口散据库 T 并壹目参数数据库 ， 并特 有关数据存相应的全局变量 依戎调用各热阻虽损耗 的计算函散 ， 并将 结果 存相应的全局变量 计算载藏量散值 返回盏流量计算结果 各热阻及损耗的计算 函数漉程 ( 包 括 Tl 、 T2 、 T3、 T4 、 R、 Wd 、 ， z ) 按照 I E C一 2 8 7系耐标准 ， 根据电纯结相及 敷设情况确定电算公式 特有关全局变量的数 值代公式 中。计算 出热阻或揖耗的鼓值 返回计算结果 图 2载漉 量计算模块 嫩 雀置 兰 璺黧 、 ： J H女 詈 暑 馨 ： = = ： 。 嚣。 二 “ 曼藉敷 i 疆 磊 量 蓖 = _ 雌 图 3系 统 主 界 面 维普资讯 2 0 0 2年第 2 期 No 2 2 002 电 线 电 绣 E l e c t r i c W J r e C a b l e 2 0 0 2年 4月 Ap r 2 0 0 2 一l 舞 镉程嗣刁 虱 ! l 广一l 图 4 计算项 目 一 要 I 图 5 项 目属性维护 ，I - - I D a m x l ib 盘牙 - 兰雨 图 6计算 结果 文 件一硼皤柚_ u 哥 疆 i 葺奠曾峨 + e I 丰名 I 事曩柏 I 口 霸 抗 *自蚋 - - - v【 】 t 一 鼙 枞 蛹 蕾号1 J 自 伽触 *誊 J t谢 耐埔 明 * a 日T ， 一 司 麟 * 两 l J t 嗽 *蝴t 市 式 丰电t J 驰 *蟛韶疆 玉【 口 】 0 骶产 惦 融 I 嘲 【 Q ， 】 0 咖 譬 簇 * 黼 o s 蟠南螺岘【 I I ， 训 0鸵 嗍“ 】 0l 0 绷 哺 州 哪 】 0 q 阱嘲座r c 】 s 日 8 翻l 三 脯幔E Q 】 1 - 髓 口 一 *培蛳 。口 叩 *冉郴 匪 【 I - ， 】0 1 0 *朋嘲【 l f 】 0霹 *枷朋 蛐 i tr c】6 i 8 盯毫矗 号 【盯 l 1 严 r曩 瓢 誓蕾 】 T 0 I T = I T 脯嘲 I 【 Q， ， _ l 1 5 J ， l T T I r O l 争 1 8 圆 7中闻结果 39 维普资讯 2 0 0 2年第 2期 No 2 2 0 n2 电 线 电 缆 EL e c t r i c Wi r e C a b l e 2 0 0 2年 4月 Ap r 2 0 0 2 4 3 计算 结果 的显示 及输 出 如图 6 、 阁 7所示 载流量计算的结果分为载流 量 结 果 、 电缆结构 参数 和 中间计算结 果 等三 部分 ， 用 户 可以根据 需要 进行选 择 。 5有关计算 结果 正确性 的检验 电缆 载 流 量是 与其 运 行密 切 相 关的 参数 ， 只有 采用模 拟试 验验证 最为 可靠 。 当然 ， 模 拟试 验 的代价 过 高， 不能也 不必 对每种 电缆 、 每种 敷设条 件都 进行 试验。如对于单芯非铠装电缆计算方法已成熟没有 必要再 做实 验 。而 对 于塑料 多芯 电缆 还没 有 可靠 的 计算 方 法 ， 通 过试验 来验证 计算 的准确 性是必 要 的 对 于 编程的正 确性 检验 可以采 用 以下两种方 法 ： 1 )对 同种 电缆 、 同种 敷设 条件分 别采 用纯 手 工 和计算机程序的方式进行计算， 以核对结果 ， 为稳妥 起 见 ， 最 好 由几个不 同的人 分别进 行纯手 工计 算 。 2 )对 同一系 列 、 不 同规格 电缆在 同一 敷设 条件 下 以及 同一种 电缆在 不同敷 设条件 下 的载流量进 行 图形 分 析 这样不 仅 可 了解 电缆载 流量 的一般规 律 ， 还 可 以发 现异 常的计算 结果 。 6 结束语 这 套 软件 目前 仅是 初级 阶段 ， 还需 要完 善 。 例 如 使 用 范 围要 扩 大 除 了稳 态计 算外 ， 还 需 要 暂 态 计 算， 短路 电流计算 最佳经济截面的选择与计算等。 整套 软 件还 需要 经 过 调试 ， 计 算 的准 确 性还 需要 考 验 。 我 们 知道有不 少 同行 和软件商 在搞 这 一工作 ， 但 它涉及 到 电缆设计 与生 产 、 供电与 设计 电缆 运行 等 多个 部 门 各 部 门必 须 相互 共 同协 作 才 能做 好 这 项 公益性 的课题 ， 使其成为权威机构认可的， 符合标准 并具有规范性的电缆载流量计算软件。 我 们 已经 为 载流 量 计 算软 件 打 下 了基 础 为使 其更加完善， 欢迎各位 同行专家共 同参与我们的工 作 ， 因为正 如上 述 ， 这项工作 只有在 相关部 门共 同协 作才 能更好 完成 ， 才 能尽快 使该 软件 早 日商 品化 并 在实 际工 程 中发挥作 用 。 电缆 载 流量 的计算 是 一 个长 期 的基础 性 课题 。 随着计算软件的开发和供电部门电网管理水平的提 高， 今后电缆载流量的计算软件将朝着动态的监控 电缆线 路负 荷情况 随 时提供各 种 必要 的参数 数据 ， 以确保 电缆 线路正 常运 行 。 参 考文赫 ： 1 I E C 6 0 2 8 7 电力电境额定载荫量计算 I S 2 子玉 、 王惠 明 电力 电缆站 梅设计粮理 M 西安 ： 西安交遥 大学 出 版社 1 9 9 5 郑州电缆厂职工大学开办电缆工艺 实用人才培训班 郑州电缆厂职工大学拥有一支由电线电缆专业高级讲师、 高级工程师、 工人 技师等组成的师资队伍， 理论、 实践经验丰富， 教学、 实验设施 齐全， 能有效开展针 对性、 实用性 强的技 术培训 。 现 面向全 国线缆 企业开展 电缆 工 艺实用培训 ， 培训 时 间四 个 月 。 主要培 训 内容 ： 电缆制造工艺、 电缆设备 、 电缆检验 、 计算机应 用等 。 学校也可根据企业需求开展其他实用性技术培训， 学校建有 学生，厶 寓和餐 厅， 欢迎来人、 来电联系协商。学校备有简章， 来函即寄。 校址 ： 郑州 市中原 区颖河路 7 0号 电话 ： ( 0 3 7 1 ) 7 6 1 0 1 6 0 7 8 7 7 4 9 3 4 0 邮编 ： 4 5 0 0 0 6 联 系人 ： 葛 志国 传真 ： ( o 3 7 1 ) 7 8 7 8 7 9 8 维普资讯