电力电缆载流量的问题研究作 者： 专 业：班 级： 学 号：指导老师：2013年4月20日目 录第1章 绪论1.1 课题背景1.1.1 电力电缆的介绍1.1.2 电力电缆的发展1.2 电缆载流量研究的现状1.2.1 计算电缆载流量的方法1.2.2 数值解法1.2.3 提高电缆载流量的现状1.3 本论文的主要任务第2章 电缆内部载流量关联分析2.1 电缆敷设研究2.2 电缆载流量的计算2.3 热量传递2.4 圆筒壁的稳态导热第3章 电缆载流量计算研究3.1 电缆载流能力中的线芯交流电阻的计算3.2 电缆载流能力中的介质损耗计算3.3 电缆载流能力中的金属护套损耗计算3.4电缆载流能力中的铠装损耗计算3.5电缆载流能力中的热阻计算3.6 影响电缆载流量的因素分析3.7 电缆载流量计算的研究现状第4章 电缆在工作中存在的问题及解决方法4.1 电缆散热现有的不足4.1.1 接触电阻造成的载流量的变化4.1.2 介质损耗对载流量的影响4.1.3 金属护套损耗对载流量的影响4.2 电缆装置及周围环境散热存在的问题4.2.1 关于电缆绝缘材料的问题 4.2.2 环境温度的影响4.2.3 环境温度的影响4.3减小接触电阻的措施4.3.1 严格按照规范布线、处理导线接头部分4.3.2 材料选择4.3.3 采用预制分支电缆4.4 降低环境温度及提高散热系数的措施4.5 电缆截面选择的优化4.5.1 导体经济截面的分析4.5.2 电缆截面经济的费用分析第5章 电缆载流量的实验设计结 论参考文献致 谢电力电缆载流量的问题研究摘 要：电力电缆的载流量因受敷设方式、运行条件和周围环境等因素的影响而不易确定，准确计算各种复杂条件下电缆的载流量，对确保电缆的安全、经济运行具有重要的意义。文中介绍了电力电缆载流量计算的解析法和数值法的发展过程，分析了理论的不足和对它的改进，以及栽流量计算标准的基本内容和应用局限；提出后续研究的内容及方法。降低电缆运行时的线芯温度，延长电缆线路的使用寿命和提高线路运行的可靠性，是迫切需要解决的问题。论文对电缆载流量做了研究。传统的电缆载流量计算方法中,各参数一般都采用IEC-60287标准中的推荐值,与现场运行中电缆的参数存在较大差异,致使载流量的理论计算值与实际值有着明显偏差。同时,电缆的敷设方式多种多样,如直埋、电缆沟、隧道、排管敷设等。不同的敷设方式,将直接影响到电缆运行的经济性和可靠性。因此,如果能够根据复杂的外界环境,实时准确的计算出电缆的载流量,确定最优的敷设方案,对于提高电缆利用率,保障电缆安全运行有着重要的理论和实际意义。 关键词：电线；载流量；电缆；载面积第1章 绪论1.1 课题背景 电缆的载流能力关系到电缆线芯截面选择、电缆安全运行、经济效益等诸多方面。特别是很多城市地区大量使用的电缆，由于选用理论数据设计电缆回路，使得电缆回路的理论载流量和实际运行中表现出的载流量有较大差异。因此为了更加安全、合理、经济的选择电缆及对现有运行电缆载流能力的有效利用，有必要对现有运行电缆的载流量在不同条件下的变化情况进行分析和调整，以满足实际工作需要，进一步在提高系统安全性的前提下节省开支。 大量的高压电力电缆的使用，需要进行载流量与敷设条件及环境温度关系的分析计算，以求能够更准确的计算出电缆的额定理论载流量和实际最高工作温度下载流量的差值，为线路设计提供更有价值的参考，为更合理的利用电缆资源提供理论依据。1.1.1 电力电缆的介绍 发电厂把机械、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气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成为电力网。他包括升降变压器和各种电压的输电线路。把电能传送到工厂、农村和城市，实现工业、农业以及服务行业的电气化，就需要用电线、电缆。如同在自来水系统中，水要通过管道能供给人们使用，电能也需要通过电线、电缆才能供给用户。因此，电线、电缆是实现电气化不可缺少的、大量使用的器材。用于电力传输和分配的电缆称为电力电缆。 电力线路包括输电线路和配电线路。输电系统和配电系统之前在电压等级上没有严格的界限，各国的规定也不尽相同。目前我国规定电压在及以上的电力网叫输电系统（或高压系统），电压在及以下的电力网叫配电系统（或低压系统）。电力线路按结构又可分为架空线路和电缆线路两大类。 ）架空线路 架空线路即将线路设在杆塔上，敷设于户外地面上空，它由导线、避雷针（又称架空地线）、杆塔、绝缘子及金具等元件组成。 导线和避雷针均采用裸线。导线的作用是传输电能。避雷针的作用是将雷电电流引入大地，保护电力线路免受雷击。因此它们都应由良好的导电性能。杆塔用于支撑导线和避雷针。绝缘子用来支持或悬挂导线并使导线与杆塔绝缘。因此必须具有良好的绝缘性能和足够的机械强度。金具是用来组装架空线路的各种金属零件的总称。 ）电力电缆 电力电缆是电力系统主网的主要元件。一般敷设在地下的廊道内，其作用是传输和分配电能。电力电缆主要用于城区、国防工程和电站等必须采用地下输电的部位。电力电缆主要由三大部分组成：（）导体：高电导系数材料（铜、铝），传输电流，指导功率传输方式；（）绝缘层：油浸纸、橡皮、塑料等，承受电压，起绝缘作用；（）保护覆盖层：保护电缆绝缘不受外界环境的影响和防止机械损伤等。一般来说，电缆用于电压比较高，传输功率比较大，可靠程度要求比较高等。设计、制造经济、可靠、耐用的电缆是电力工业重要的问题之一。 在大多数情况下，用架空线传输电能要比用电缆的成本要低，但随着工业的发展，电缆用量在整个传输线中所占比例逐年提高。与架空线相比，电缆具有下列优点： （）线间绝缘距离小，占地小，电缆作地下敷设不占地面上空间； （）不受周围环境污染影响，送电可靠性高； （）地下敷设电缆岁人身安全可靠，不暴露目标，适于战备。 因此，在大城市人口稠密区的输配电网络，城市郊区的输配电网络，大型工厂、发电厂、交通拥挤区、电网交叉区要求占地小、安全，减少电网对交通、城市建设的影响，多采用电缆；在严重污染区，为了提高送电的可靠性，多采用电缆，对于过江、过河输电线路，跨度达，不宜敷设架空线，或为了避免架空线对船舶通航或无线电干扰，也多采用电缆；有的工程从国防战备需要，避免暴露目标而采用电缆；也有草能够建筑美观需要而采用电缆。电缆引出线成为电站不可缺少的一个重要组成部分。1.1.2 电力电缆的发展 随着电能的应用和发展，为了适应输送和分配大功率电能的需要，多年前世界上首次在地下铺设电缆。年，英国开始安装单相电缆；法国在年开始铺设，的充油电缆，年开始铺设的充油电缆。 我国于世纪年代后期开始生产电缆，解放初期仅能生产低压油浸绝缘电力电缆，随着工业的发展和科技进步，年研制生产出了充油电缆。目前我国生产的电力电缆主要采用交联聚乙烯绝缘电力电缆。油纸绝缘和交联聚乙烯绝缘电力电缆均达到了的电压等级。聚氯乙烯绝缘电力电缆主要用于千伏级的电力电缆。其余电压等级大部分为交联聚乙烯绝缘电力电缆，但油浸纸绝缘电力电缆仍占有一定的比例。 随着科学技术的发展和大容量远距离输电的要求，一些新型结构的电力电缆也在不断问世，跨世纪的新的输电方法可能从根本上改变了电缆的传统结构【。 ）气体绝缘管道电缆（，） 最初用于发电厂和变电站的短距离延伸。由于气体绝缘管道电缆适于高压特大电流传输，美国于世纪年代就己开发出米的样机，日本于年建成世界最长的（、二回路）；法国也在进行长的适用性论证。我国发展特高压输电线已完成技术论证，因此尽快开发确是我国电工制造部门的当务之急。 ）塑料被覆架空高压电缆 英国电缆公司和公司联合开发了一种新颖的塑料被覆架空高压电缆。这种新的被覆电缆克服了早期产品的许多缺点，将在英国的配电系统中得到广泛的应用。新开发的这种高压电缆，完全可以挂在现有的电杆上，无需担心电缆的下垂和风力作用下产生的振动。目前，它己通过恶劣环境测试，证实其完全可以代替一般的裸线电缆、铝芯钢覆电缆、铝铠装电缆，它的工作电压为，价格高于现有的被覆电缆约（约为裸线电缆的倍）。但由于无需树立新的电杆，安装费用将十分低廉。 ）铝合金导线 它不仅用于输电线路和光纤复合架空导线（），还将大量用做宽带网接人用户电缆的编制线。众多的长距离、超高压输电线路需要在较短的时间内建成，经专家反复论证，钢芯铝合金绞线将是最重要的一种新型线种，将在工程中采用。 ）大长度大截面超高压电力电缆。这一大类电力电缆技术开发包括以下品种：大长度海底电力电缆，有充油电力电缆和交联电力电缆，电压等级为，截面可达2，长度发展到几十公里至上百公里；大截面高压交联电缆，电压等级为主要规格2；大截面超高压交联电力电缆，电压等级为，主要规格2；充油电缆，主要规格2；高压、超高压电缆附件，主要规格，2； ）充油电缆 千伏充油电缆迄今已有多年运行历史，是世界上公认的绝缘性能优良、运行可靠的高压及超高压电缆。但由于介质损耗系数较大，故其在超高压下传输大容量电能就受到其他型式电缆的挑战。年代起充油电缆己在国外水电站安装运行。中国从年开始，、及充油电缆已按适用的电压等级相继在各电厂、水电站及城市电网中运行。充油电缆亦已在东北电网锦州至辽阳线路上运行。目前中国沈阳电缆厂、上海电缆厂均已掌握充油电缆制造技术。红旗电缆厂已具备制造及更高电压级充油电缆的生产线。对充油电缆进行了系列设计及载流量计算。充油电缆导体最高温度为，常用截面范围2。 ）交联聚乙烯绝缘（）电缆 交联聚乙烯绝缘电力电缆由于具有良好的电气性能等一系列优点，被广泛得 到使用，其制造技术从低压到高压，从小截面到大截面，从普通结构到阻燃，从过氧化物交联、硅烷交联到辐照交联直至紫外光辐照均己日趋成熟。上世纪年代末，沈阳电缆厂用悬链工艺制造出我国第一根交联电缆，年代初，上海电