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1、电缆连续允许载流量的计算电缆连续允许载流量的计算(100%(100%负荷率负荷率) )国际电工委员会电缆连续允许载流量的计算(100%负荷率)IEC 287(1969)内包括 Amendment No.1(1971)No.2(1974)No.3(1977)No.4(1978)四次修订及 IEC 287A(1978)第一次增补第一节 概述1.范围本标准仅适用直接埋地敷高、管道中敷设、沟道或钢管中敷设以及空气中敷设的所有电压等级电缆的稳态情况。所谓稳态，是指假定周围环境温度恒定的情况下，使导电线芯足以逐渐达到最高温度的连续恒定电流(100%负荷率)。 这些公式基本上是严格的，并有意让某些重要参数作
2、为选择，这些参数可分为以下三方面：-和电缆结构有关的参数(例如绝缘材料的热阻系数)，这些参数的代表值已按公开出版的文献选定。-和周围环境有关的参数，这些参数可能有较大范围的变动，选择时应根据使用或将要使用电缆的国家的规定。-由制造厂和使用单位商定的参数，这些参数包括电缆安全运行的溶度(例如导电线芯的最高温度)。2.符号注：这些符号已用于国际大电网会议(CIGRE)1964 年第 233 号报告的附录中，但和 IEC 出版物 27用于电气术语中的字母符号所推荐的并不完全相同。本推荐所用的符号和它们所代表的量，给出如下：A-单位长度电缆、铠装或加强带的体积，cm3/cm；K-屏蔽电缆的屏蔽因数；C
3、-每芯电容，F/cm； Kdu-油道金属带热阻系数，cm/W; Da-铠装内径，cm； L-电缆敷设深度(电缆中心至地面的距离)，cm；Da-铠装外径，cm； L0-排管吣至地面的距离,cm；Dd-管道内径，cm；R-最高工作温度下，导电线芯的交流电阻，/cm； De-电缆外径或钢管电缆线芯统包等效外径，cm；R -铠装电阻，/cm；Dt-绝缘外径，cm； Rs-护套电阻，/cm；D0-管道外径，cm；R-最高工作温度下，导电线芯的直流电阻，/cm； D -调金属护套外径，cm； R0-20时导电线芯的直流电阻，/cm；D0-金属护套外径，cm； S-导电线芯截面，cm2；E0-导电线芯与屏蔽
4、或护套间的电压，V； T1-每芯导电线芯至护套间的热阻，,cm/W;G-带绝缘电缆的几何因数；-分相铝套或分相铝套电缆的几何因素：-每相导电线芯的电流(有效值)，A：T2-护套至铠装间的热阻，cm/W: T3-外护层热阻，cm/W:T4-周围环境热阻(电缆表面相对于环境的温升与单位长度电缆损耗之比)，cm/W:Td -油道热阻，cm/W: T -绝缘与护套间屏蔽及填充物的热阻，cm/W:W 单位长度电缆的损耗，W/cm；Wd-单位长度电缆每相的介质损耗，W/cm； Wk-第 k 根电缆的损耗，W/cm；X-三角形排列时电缆的护套电抗，/cm；X1-水平面排列时电缆的护套电抗，/cm； Xm-电
5、缆水平面敷设时，一相电缆的护套与另外二相电缆导电线芯间的互抗，/cm；a-充油电缆油道金属带的宽度，cm；b-充油电缆油道金属带绕民间隙，cm； c-电缆中心至导电线芯中心的距离(扇形导线=0.55r1+0.29t),cm;d-抗套平均直径，cm；dA-铠装平均直径，cm； da-带绝缘外径，cm；de-导电线芯外径，cm；dc-具有像中空导体一样的中心油道等效圆形实芯导线的外径，cm； dd-钢管内径，cm；d1-空心导线内径，cm；du-椭圆形导线屏蔽或护套的长轴直径，cm； dm-椭圆形导线屏蔽或护套的短轴直径，cm；ds-与型线等截面的圆绞线直径，cm；e-充油电缆油道金属带的厚度，c
6、m； f-系统频率，Hz；h-散热系数；k-计算铠装或加强带磁滞损耗的因素； kp-计算 xp(邻近效应)的因数；ks-计算 xs(集肤效应)的因数；kt-钢管电缆集肤和邻近效应的校正系数； n-电缆导电线芯数；ro-电缆外半径，cm；r1-三芯电缆三个扇形线芯外接圆的半径，cm； r1-在第 8.1.4 条中为充油电缆每相接触屏蔽的外半径，cm；s-导电线芯中心间距，cm；s1-三根水平面敷设互不接触的电缆，相邻两根电缆的中心间距，cm； t-导电线芯间的绝缘厚度；t1-导电线芯与护套间的绝缘厚度，cm；u-等于 L/r，见第 9.2 条； u-等于 L0/rb，见第 9.10 条；xp-计
7、算邻近效应的贝塞尔函数的自变量；xs-计算集肤效应的贝塞尔函数的自变量； x,y-排管块的边长(yx)，cm；yp-邻近效应因素(见第 4 条)；y2-集肤效应因素(见第 4 条)； a0-20时，电阻率的温度系数，1/；-铠装或加强带的等效厚度，cm；1-屏蔽型电缆的金属屏蔽厚度，cm； lg-绝缘的介质损失角正切；-绝缘的相对介电系数；12-分别为金属护套损耗及铠装损耗与导电线芯总损耗之比(也可是一相金属护套损耗或铠装损耗与该相导电线芯损耗之比)；1-护套环流损耗与该相导电线芯损耗之比；1-护套涡流损耗与该相导电线芯损耗之比；-铠装材料相对导磁率。 -20时导电线芯电阻率，cm；-排管周围
8、的土壤热阻系数，cm/W；-水泥排管的热阻系数，cm/W； -多芯电缆的金属屏蔽热阻系数，cm/W；T-材料热阻系数，cm/W；-导电线芯最高工作温度，； m-电缆和管道或钢管之间媒质的平均温度，；-导电线芯相对于环境的允许温升，；duot-管道空气平均温度与周围媒质之温差，； -空气敷设电缆表面温度与周围媒质之温差，；-系统角频率(2f),1/s。3.电缆允许交流载流量的计算 电缆允许载流量可用高于周围媒质温升的公式导出：式中 I-通过某一导电线芯的电流，A；-导电线芯相对于环境的温升，； R-最高工作温度下，单位长度导电线芯的交流电阻，/cm；Wd-单位长度导电线芯外面绝缘的介质损耗，W/
9、cmT1-单位长度电缆导体和护套间的绝缘热阻，cm/W;T2-单位长度电缆护套和铠装间的衬垫热阻，cm/W;T3-单位长度电缆外护层热阻，cm/W;T4-单位长度电缆和周围媒质间的热阻，cm/W;(从第 9 条推导出)；n-电缆中载流导电线芯数(截面和负荷电流相同)； 1-金属护套损耗与导电线芯总损耗之比；2-铠装损耗与导电线芯总损耗之比。从上式得到允许载流量的公式如下：考虑到阳光照射影响，其允许载流量由下式给定：式中 -电缆表面受阳光照射的吸收系数；H-阳光照射强度(大部分纬度可取 0.1Wcm2)； T4-空气中电缆的外部热阻。因受阳光照射，其值应按照第 9.1.2 条进行计算修正。 值为
10、：沥青/黄麻纤维护层 0.8* 聚氯乙烯 0.8* 氯丁橡胶 0.8* 铅 0.8*对结构相同，电压相同及导线截面相等的低压四芯和三芯电缆，其载流量可认为是相等的。四芯电缆用于三相系统中，第四芯不是作中性线就是当保护线的，当用作中性线时，载流量为对称负荷。本推荐介绍上式计算所需各种参数的计算方法，即：第二节有 R，Wd,1 和 2 的计算公式。第三节根据热回路的不同部分有热阻 T1，T2，T3 及 T4 的公式。第二节 损耗的计算4.导电线芯的交流电阻 R最高工作温度下，单位长度导电线芯的交流电阻由下式表示(钢管电缆除外，见第 4.4 条)：式中 R-最高工作温度下导电线芯的交流电阻，/cm；
11、R-最高工作温度下，导电线芯的直流电阻，/cm；y -集肤效应因素；yp-邻近效应因素。4.1 导电线芯的直流电阻 R最高工作温度下，单位长度导电线芯的直流电阻用下式表示：* 正在考虑之中。式中 R0-20时导电线芯的直流电阻，/cm。R0 值能直接从 IEC 出版物 228绝缘电缆导体的标称截面和组成中计算得出；20-20时每度温度系数常数，对铜导体是：0.00393(IEC 出版物 28铜电阻国际标准)；对铝导体是：0.00403(IEC 出版物 111工业硬铝导线电阻率)；-最高工作温度(由所选用的绝缘材料而定，见附录)，。4.2 集肤效应因素 y：集肤效因因素用下式表示：式中 f-电源
12、频率，Hz。ks 列于表 1 中，当 xs 值不超过 2.8 时，上式是准确的。因此，一般情况下都能适用。表 1 集肤效应系数 ks 和邻近效应系数 kp 铜导线的 ks 和 kp 一般可取以下经验值(铝导线的相应数值尚在考虑中)导电线芯类型干燥浸渍与否kskp导电线芯类型干燥浸渍与否kskp是是否否11110.810.81是是否否0.435*110.37*该值适用于导线截面在 1500mm2 及以下的四分裂导线(有中心油道或无中心油道)。这些值用于各层单线绞向相同的导体。数值是临时性的，并正在考虑中。*对于 ks 值可用下式：式中 di-导电线芯内径(中心油道)，cm；d-具有相同中心油道的
13、等效实芯导体的外径，cm。注：目前特别是对铝绞线的试验结果是不能令人满意的。建议用户对同心式铝绞线采用与对相似的铜绞线同样的方法和系数。误差是偏于安全的。4.3 邻近效应因数 yp邻近效应因数用下式表示：式中 X2p-等于 8f/R 10-9kp；D0-导电线芯直径，cm；s-导电线芯中心间距，cm。在采用扇形导线的多芯电缆中，为了得到邻近效应因数，yp 值应乘以 2/3；d0-等于 dx，系等截面圆绞线直径，cm；S-等于 dx+t,cm 。其中 t 为导电线芯间的绝缘厚度，cm。kp 值列于表 1。在 xp 值不超过 2.8 时，上式是准确的。因此，一般情况下都能适用。4.4 钢管电缆的集
14、肤效应和邻近效应 钢管电缆的集肤效应和邻近效应要乘以乘数 1.7：4.5 二芯电缆的邻近效应因数 yp邻近效应因数由下式给定：5.介质损耗 Wd当采用三芯屏蔽或单芯的纸绝缘电缆或聚氯乙烯绝缘电缆，其对地电压分别超过 30kV 或 6kV 时，介质损耗才显得重要。对丁基橡胶和聚乙烯绝缘电缆，相应的电压正在考虑之中。单位长度电缆每相的介质损耗山下式给出：式中 =2f,1/2;C=单位长度电缆电容，F/cm；E0=对地电压，V。在工作频率和温度下，绝缘的 tg 值列于表 2。表 2 高压及中压电缆的绝缘相对介电系数和介质损失角正切*为最高允许温度下的安全值，能用于各种类型电缆所规定的正常最高电压。*
15、数值的差异主要和选用纸的特性有关，而与压力无关。参阅 IEC 出版物 141-1充油电缆和压气电缆及其附件的试验 第一部分：交流 275kV 及以下的纸绝缘金属护套充油电缆及其附件。参阅 IEC 出版物 141-2充油电缆和压气电缆及其附件的试验 第二部分：交流 275kV 及以下内压气电缆及其附件。参阅 IEC 出版物 141-3充油电缆和压气电缆及其附件的试验 第三部分：交流 275kV 及以下外压气电缆及其附件。注：0 等于或大于以下值时应考虑介质损耗：通常，这些电压下的介电系数和损耗角已被测量过。但是在电压超过 20kV 时，交联聚乙烯的参数还没有测量过，因此，在更高电压下，这种材料的使用可能要注意些。5.1 电容 C圆形导线的电容可表示为：式中 -绝缘相对介电系数；Dt-绝缘外径，cm；dc-导线直径，包括屏蔽(如果有的话)，cm。若以相应的长轴和短轴的几何平均值来代替 Dt 和 dc，则上式亦可用于椭圆形导线。 值列于表 2。6.护套损耗因数 1 护套的功率损耗(1)由环流(1)和涡流(1)所产生的损耗组成，即：本条所得到的公式，以导电线芯总的功率损耗来表示护套损耗，并对每一具体情况，指出应考虑的是那种类型的损耗。对护套二商在连接接地的单芯
