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1、220kV大截面电缆结构设计摘要随着中国经济的快速发展，城市现代化水平的不断提高，电力电缆作为城市电网中的重要设备，发展速度极快，平均年增长量达到百分之三十五。近几十年来，电能需求量的不断增长，远离工业中心的大型水电站的开发，更需远距离输送电能，使输电电压水平迅速上升。交联聚乙烯绝缘电力电缆以其合理的工艺结构，优良的电气性能和安全可靠的运行特点，近年来在国内外获得了迅猛的发展。尤其在高压输电领域更取得了巨大的发展。超高压、大长度、大截面和高可靠性已成为当今电力电缆技术发展热点。在这里介绍了高压大截面电缆的用处，高压大截面电缆的在国内外的应用，并举出了实例，描述了高压大截面电缆的发展前景。对22
2、0kV2500mm2的电缆进行了设计，2500mm2截面的电缆线芯采用的是分割导体，详细的计算了电缆的绝缘厚度、缓冲带、纵向阻水层、绝缘屏蔽、金属护套和外护套的外径厚度尺寸。并计算了电缆的电气参数，其中有导电线芯直流电阻的计算，电缆交流电阻的计算，电缆绝缘电阻的计算，电缆电容的计算，电缆电感的计算，绝缘介质损耗的计算，金属护套损耗的计算，电缆各部分热阻的计算，电缆连续允许载流量的计算以及电缆允许短路电流的计算。关键词 220kV；大截面；电缆；应用；设计220kV large cross-section cable structure designAbstractAlong with the
3、rapid development of Chinas economy, City modernization level unceasing enhancement, power cable in the grid as a city of important equipments, the speed of development fast, average annual growth reached thirty-five percent. In recent decades, the growing demand for electricity, away from the cente
4、r of the industry development of large hydropower station, need more to long-distance transmission of electricity, make the transmission voltage level up rapidly. Crosslinked polyethylene insulated power cables with its reasonable technical structure, excellent electrical properties, safe and reliab
5、le operation characteristics, in recent years at home and abroad and the development of the obtained rapidly. Especially in the high voltage electricity field in more made great development. High pressure, big length, large cross-section and high reliability has become the power cable technology dev
6、elopment hot spots. Here introduces the high voltage large cross-section cable use and the high pressure large cross-section cable in the application of both at home and abroad, and the examples,describe the high pressure large cross-section cable development prospects.In 220 kV2500mm2 cable to carr
7、y on the design, 2500 was the section cable core USES is the segmentation conductor,Keywords 220kV; Large cross-section; cable；application；design不要删除行尾的分节符，此行不会被打印目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.2 大截面电缆在国内外的应用11.3 设计内容2第2章 220kV2500mm2电缆结构32.1 分割导体的股块构成。42.1.1 2500mm2五芯分割导体结构设计及制作52.1.2分割导体关键参数的选取和
8、设定52.1.3填充系数的选取和成缆外径的设定：52.1.4计算单个股块的截面积SA62.1.5单线直径选取。62.2 绝缘厚度的确定72.2.1 按照冲击场强计算绝缘厚度72.2.2 按工频场强计算绝缘厚度82.3 缓冲带和纵向阻水层结构确定92.4 绝缘屏蔽层102.5 金属护套的选择102.5.1 金属护套的种类102.6 金属护套选用的一般原则112.7 外护套选择122.8 基本参数12第3章 220kV2500mm2电缆各参数的计算143.1 导电线芯的直流电阻143.2 电缆的交流电阻143.3 电缆的绝缘电阻153.4 电缆电容153.5 电缆的电感163.6 绝缘介质损耗17
9、3.7 金属护套损耗173.8 电缆各部分热阻计算183.8.1 绝缘热阻T1183.8.2 外护套的热阻T3183.8.3 土地中的热阻T4193.9 电缆连续允许载流量的计算193.10 电缆允许短路电流的计算193.11 电缆电气参数20结论21致谢22参考文献23附录24千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行绪论课题背景随着中国经济的快速发展，城市现代化水平的不断提高，电力电缆作为城市电网中的重要设备，发展速度极快，平均年增长量达到百分之三十五。中国生产及运行的高压电缆以交联聚
10、乙烯电缆为主，因为与充油电缆相比，交联聚乙烯绝缘电缆它的辅助设备少，安装与维护方便以及在一定防护条件下火灾危险较少，所以交联聚乙烯绝缘电力电缆成为了大城市大容量电能传输进入城市负荷中心的地下输电系统的首选产品3。发电厂把机械和热等形式的能量转换成电能，电能经过变压器和输电线路输送并分配给用户，再通过各种用电设备转换成适合用户需要的各种形式的能量。这些生产、输送、分配和消费电能的各种电器设备连接在一起组成的整体称为电力系统。电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网。它包括升降变压器和各种电压的输电线路。为了降低发电成本和保证供电的可靠性，现代的电力系统都是将分散的电力系统并网联成一个大的电力系统
11、整体运行。在80年代初，世界各国几乎90%的电厂容量集中的国家大力电力系统中，甚至建立巨大的国家间联合电力系统。大系统的远距离输电必须使用较高的电压。架空的交流输电线路传输的功率大致碎系统运行电压的二次方成正比增加。近几十年来，电能需求量的不断增长，远离工业中心的大型水电站的开发，更需远距离输送电能，使输电电压水平迅速上升。交联聚乙烯绝缘电力电缆以其合理的工艺结构，优良的电气性能和安全可靠的运行特点，近年来在国内外获得了迅猛的发展。尤其在高压输电领域更取得了巨大的发展。敷设安装方便运行维护简单，没有油的流淌问题，较之充油电缆有着巨大的优越性8。大截面电缆在国内外的应用目前日本已开发750kV级
12、交联聚乙烯剧院电力电缆，俄罗斯220kV级交联聚乙烯绝缘电力电缆已稳定运行10年左右。目前我国交流输电系统额定电压最高仅达500kV，而入国外如俄罗斯输电电压已达1150kV，并开始对1500-2500kV输电建设的技术进行开发研究，美国在1985-1995年间就采用1000/1100kV高压输电。随着城市供电量的增长，各电压等级的主变容量亦在不断提高，因此电缆的输送容量亦需不断提高。为了迎合日益增长的输送容量的需求，中、低电压等级最常用的方法就是使用双拼电缆。从电缆成本角度来讲，双拼电缆约为单根大截面电缆的1.2倍。并且前者终端及接头是后者的二倍。敷设及安装费用也是后者的二倍。同时，由于双拼
13、电缆敷设占用的空间也是单根的二倍，相应的土建费用也需增加。对运行维护来说复杂程度增加一倍，安全性相对降低。而双线并联的开关及变压器比单套的开关及变压器复杂系数增加，成本相应增加。国外开发高电压等级大截面电缆的主要原因正是由于采用双拼电缆成本太高。在日本，为了对应架空线的大容量化进行研究，开发了2500mm23000mm2的大截面电力电缆。1986年开始相继使用66kV275kV的大截面电缆。如向东京都中心城区输电的275kV地下电缆采用的大截面电缆初期建成的输送容量约为900MW,后期建成的设有冷却系统的电缆其容量已能达到1360MW。面日本古河电缆公司在19811999年期间向日本供应的25
14、00mm2大截面电缆总长就有210.745km。上海作为全国最发达城市之一，大截面电缆的使用已提到议事日程上，220kV浦建站4回进线因受外部因素影响，均采用2500mm2大截面电缆，电缆单相长度1.2km。该项目电缆线路投运于2006年6月，是国内首条2500mm2大截面电缆线路。目前上海地区500kV世博变电站和500kV虹杨变电站的500kV大截面电缆进线也正在设计阶段4。设计内容本文设计的是220kV截面2500mm2的电缆。对220kV截面2500mm2的电缆的结构进行了设计，包括分割导体截面的计算，绝缘厚度的确定，缓冲带阻水层结构的确定，绝缘屏蔽层的确定，金属护套的选择，外护套的确
15、定。并且计算了220kV截面2500mm2电缆的各种电气参数。包括导电线芯的直流电阻，电缆的绝缘电阻，电缆的电容，电缆的电感，绝缘介质损耗，金属护套损耗，电缆各部分热阻的计算，电缆允许载流量以及电缆允许短路电流的计算。220kV2500mm2电缆结构电缆就是用以传输电磁能信息和实现电磁能转换的线材产品。电力的传输，实则为电测能的传播。电磁能流动传播的矢量成为坡印亭矢量s，其和电场强度及磁场强度的关系为它的切向分量标志着有电磁能量沿导线传输。它的法线分量标志着还有电磁能量由导线表面穿入到内部化为热能散失。由于导体传输电流的容量并不是随着导体截面的增加而线性增加，这种现象是由于导体在传输交流电流的过程中“集肤效应”（所谓集肤效应又称趋肤效应,当交变电流通过导体时,电流将集中在导体表面流过,这种现象叫集肤效应。是电流或电压以频率较高的电子在导体中传导时,会聚集于总导体表层,而非平均分布于整个导体的截面积中）和“邻近效应”造成的3。最高工作温度下，单位长度导电线芯的交流电阻由下式计算 (2-1)式中为最高工作温度下，导电线芯的单位长度直流电阻，单位为/m；为集肤效应因数；为临近效应因数。集肤效应因数即由于集肤效应使电阻增加的百分数，可由下式求得 (2-2)式中其中f为电源频率，工频为50Hz；为单位长度电缆导体闲心直流电
