1、年 月第 卷 第 期电 力 设 备日 碌 矛 夕】电 力 电 缆 短 时 容 许 过 载 能 力 及 其 标 准 算 法李 熙 谋西 南 电 力 设 计 院 , 四 川 成 都摘 要 概 述 了 电 缆 短 时 容 许 最 高 温 度 限 值 的 有 关 试 验 分 析 、 国 外 标 准 和 短 时 应 急 过 载 能 力 的 日 本 标 准 算 法 及其 应 用 意 义关 键 词 电 缆 应 急 过 载 能 力 短 时 容 许 最 高 温 度 短 时 容 许 过 载 电 流中 图 分 类 号前 言电 缆 具 有 短 时 超 出 容 许 持 续 载 流 量 的 应 急 过 载能 力 , 美
2、、 苏 、 日 等 早 有 论 述 涉 及 引 , 国 际 大 电 网 会 议技 术 刊 物 于 年 代 陆 续 刊 有 相 关 论 述 困 , 导致 国 际 电 工 委 员 会 年 公 布 了 电 缆 应 急 额定 电 流 人 或 称 短 时 容 许过 载 电 流 的 算 法 标 准 , 即 一 电 缆周 期 性 和 应 急 额 定 电 流 计 算 第 部 分以 上 电 缆 的 周 期 性 和 所 有 电 压 的 电 缆 应 急 额 定电 流 计 算 , 但 该 标 准 对 计 算 所 需 过 载 短 时 容 许 最高 温 度 口 及 其 作 用 时 间 的 限 制 值 却 未 示 明 ,其
3、 他 标 准 也 无 规 定 。 、 及 其 的 择 取 , 需 依 赖 于 电缆 构 造 特 性 并 满 足 安 全 可 靠 运 行 为 前 提 , 其 许 可 界限 在 有 些 先 进 工 业 国 家 标 准 中 被 载 明 。 日 本 第号 电 力 电 缆 的 容 许 电 流 算 法 标 准 中含 有 算 式 , 且 给 出 。 及 其 界 限 的 推 荐 值 。下 面 , 将 对 下 列 项 目 常 用 电 缆 人 的 求 算 、与 两 种 标 准 算 法 、 国 内 外 对 界 定 口 所 作 有 关试 验 分 析 、 运 用 人 的 实 际 意 义 、 国 外 标 准 中 关 于
4、口 。和 的 规 定 及 其 要 求 等 进 行 逐 一 介 绍 。, 电 缆 短 时 容 许 最 高 温 度 值 夕 的 试 验 分 析电 缆 短 时 应 急 过 载 能 力 取 决 于 口 。 及 其 , 。与 的 限 值 显 然 需 满 足 安 全 可 靠 运 行 , 且 又 不 致 影响 电 缆 使 用 寿 命, 满 足 安 全 可 靠 运 行迄 今 , 对 常 用 中 压 电 缆 氏 值 的 探 究 , 通 过 试 验分 析 已 获 一 定 认 识 , 其 主 要 部 分 简 要 介 绍 如 下 。美 、 加 曾 对 、 交 联 聚 乙 烯 、乙 丙 橡 胶 电 缆 长 计 根 分
5、别 穿 人 管 中进 行 通 电 、 断 电 的 热 循 环 试 验 含 、 、个 周 期 同 时 以 短 段 一 电 缆 置 入 烘箱 作 次 热 循 环 试 验 加 热 有 保 持 最高 温 度 , 其 阴 分 别 达 、 、 。此 外 , 又 于 地 中 排 管 孔 个 孔 分 穿 电 缆 ,以 口 为 起 施 加 一 过 负 荷 作 测 试 。 试验 结 果 主 要 有 及 其 以 上 , 工 频 、 冲 击 击 穿强 度 比 室 温 时 降 低 一 , 但 一 间 并未 显 示 与 温 度 的 明 显 依 存 性 , 在 时 仍 具 有 可使 用 的 绝 缘 性 , 绝 缘 的 耐
6、张 等 机 械 性 仅 稍 有 变 化 热 循 环 次 后 , 绝 缘 外 半 导 电 层 出 现 熔融 , 但 未 破 坏 热 循 环 次 后 , 聚 脂 薄 膜带 变 脆 , 外 护 层 变 脆 出 现 热 裂 伤 。 但 时 则无 变 异 热 循 环 后 , 屏 蔽 铜 带 呈 现 明 显 起 伏状 , 屏 蔽 铜 丝 有 小 的 压 印 , 但 未 影 响 电 气 性 地 下排 管 内 电 缆 缆 芯 由 始 , 过 载 达 到 ,历 时 需 。由 此 得 出 中 压 尹 、 电 缆 过 载 达 时 , 运 行 一 是 安 全 的 。德 国 对 中 压 电 缆 的 短 时 过 载 试
7、验 , 采用 组 长 的 新 电 缆 , 最 高 温 度 达一 , 热 循 环 加 热 、 冷 却 最 多 有次 。 结 果 主 要 有 时 电 缆 冲 击 电 压 强度 较 时 降 低 明 显 , 以 上 工 频 电 压 下 占急 剧 增 大 , 有 热 击 穿 可 能 , 分 析 其 损 坏 机 率 将 增 大 时 外 护 层 用 聚 乙 烯 由 于 强 度 比绝 缘 层 高 , 加 在 屏 蔽 铜 丝 的 压 力 较 大 , 当 电 缆 为 石 墨外 半 一导 电 层 时 , 铜 丝 压 人 绝 缘 , 使 电 缆 场 强 增大 , 而 当 电 缆 为 “ 三 层 共 挤 ” 时 , 铜
8、 丝 只 压 人 厚 度 充 裕的 挤 出 半 导 电 层 , 就 不 会 使 场 强 增 大 一 时 外 护 层 在 夹 具 下 产 生 明 显 变 形 以电 力 设 备 第 卷内 热 循 环 试 验 的 预 制 式 硅 橡 胶 终 端 、 接 头 均 通 过 符合 标 准 要 求 且 完 好 , 只 是 绕 包 式 、 预 制 式接 头 虽 通 过 试 验 但 出 现 变 形 。分 析 认 为 , 电 缆 , 受 外 护 层 耐 热 性 制 约 ,当 电 缆 外 护 层 为 时 , 。 宜 取 , 当 电 缆 具 有“ 三 层 共 挤 ” 构 造 且 为 外 护 层 时 , 可 取 “ 。
9、国 内 曾 对 、 铝 芯 电 缆进 行 短 时 过 载 试 验 分 析 , 依 其 额 定 电 流 提 高 约即 , 通 电 几 个 周 期 加 热 、 冷 却 热 循 环后 , 检 查 电 缆 , 见 其 内 半 导 电 层 有 被 挤 人 缆 芯 、 外 半导 电 层 呈 起 伏 状 变 形 该 电 缆 构 造 是 否 “ 三 层 共 挤 ”未 明 示 , 绝 缘 层 有 左 右 厚 度 变 化 , 分 析 影 响电 场 畸 变 、 发 生 电 树 的 可 能 性 增 加 , 认 为 阳 按 欠 妥 、 宜 不 超 过 ,。综 述 , 电 缆 。 至 少 为 无 异 议 ,在 明 确 中
10、 压 电 缆 实 现 “ 三 层 共 挤 ” 工 艺 、 外护 层 和 改 善 金 属 屏 蔽 层 隔 离 带 构 造 基 础 上 , 还 有 提高 口 。 达 一 的 可 能 。按 热 老 化 考 虑 使 用 寿 命 不 受 影 响挤 包 绝 缘 电 缆 在 安 全 可 靠 运 行 容 许 限 度 内 、 超过 持 续 长 期 容 许 最 高 温 度 工 作 时 , 一 般 规 律 是温 度 超 出 口 越 多 , 其 绝 缘 热 老 化 寿 命 就 越 短 。然 而 , 就 宏 观 的 长 期 寿 命 而 论 , 若 将 电 缆 每 次 过载 经 历 时 限 给 予 制 约 , 即 过 载
11、 时 高 温 按 照 不 超 过 热老 化 寿 命 的 , 且 使 在 电 缆 总 使 用 期 内 出 现 的高 温 次 数 累 积 被 制 约 , 就 可 认 为 不 致 明 显 地 影 响 电缆 使 用 寿 命 。 持 这 一 观 点 的 意 大 利 比 瑞 利 公司 提 出 的 “ 热 塑 性 绝 缘 材 料 和 绝 缘 材川川川川 口口 口口 川川 巨巨 口口口 日日 厂厂 川川川 川川川 日日 口口 川川 日日竺竺 互互 羹羹 万万 羹羹 叹 厂厂 馨馨 彗彗 纂纂 吮 二二裴裴裴 】 豢豢豢巨巨 日日 同 以 口口 巨 巨 二二 四四 二二 厂 丁丁 下下 厂 气气 祠 一 口 刃
12、刃 下下 门门 门门 几几 】 门门 巨巨 卜 祠 二二 团团 产 闷闷 二 下下 门门 千 祠 厂 日 , 、 厂 印印 门门 下下 厂 门门 【 卜 卜 【 二 二二 厂 川 曰曰 曰曰 日 卜卜 习习 卜 司司 团团 口口 一 日 口口【 目 丫丫 门门 厂 门门 产 只只 团团 川 洲洲 叮 下下 口口 邝邝 目 川川 厂 , 、 习习 曰曰厂厂 下下 口口 门门 川川 口口 田田 引引 曰曰 习习 门门 料 屯 二二 曰曰 口口 队 门门口口口 口口 口口 口口 团团 卜 陡 曰曰 冈 日日 门门 日 日 冈冈 曰曰 门门 限限 回回 口口 一一口口 口口 口口 口口 口口 川 洲洲
13、 巨 下下 门门 阳阳 口口 门门 洲洲 闷闷 日 严严呼呼 口口口口口口口口口口口口口口 曰曰 团团 阵阵 阅阅 日 一一门门 刚 门门 叮叮 曰曰 州 屯 门门二 口口口口口口口口口口口口口口 川 日 口口 团团 口口 口口 门门仙仙 门门 刊 日日 口口 口口 门门 川 ,园园 曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰 川 口口 团团 门门 一一曰曰 口口 闷闷 日日 、 风风 口口 川 曰曰口口口口口口口口口口口口口口 日 口口 团团 口口 口口 口口 一一口口 阱 杖杖 阿阿 可可 口口 因 门门离口口口 川川 巨巨 川川 口口 田田 口口 日 曰曰 口口 川川 口口 巨巨 团团 日日 日 口口
14、料 的 寿 命 曲 线 和 过 载 曲 线 ” 见 图 , 当廿 电 缆 。 分 别 为 、 时 , 由 图 中 过 载 曲 线 可 查 得 , 对 应 每次 容 许 过 载 的 时 间 为 天 半 、 , 将 几乎 不 影 响 电 缆 使 用 寿 命 。 该 曲 线 确 切性 虽 待 核 正 , 但 可 了 解 大 致 定 量 特 征 。、 廿一户侧州国 外 有 关 标 准 中 对 、 的 规定 见 表入 的 计 算 方 法图 热 塑 性 绝 缘 材 料 和 交 联 绝 缘 材 料 的 寿 命曲 线 和 与 过 载 曲 线 和的 一 算 法 、 第号 标 准 算 法 及 这 两 种 标 准
15、算 法 的 运用 简 述 详 见 光 盘 。表 , 国 外 有 关 标 准 中 对 二 、 的 规 定相 应 。 的 容 许 时 间 、 次 数国 别美 国瑞 典标 准 电 压 电 缆 绝 缘 , 口 飞 期 一 文 献 仁 次 年 一 ,圈川一一】 一 沪 使 用 寿 命 期 一 ,次 年次 年】 第 号 月月 一 均安安 大 略 电 力 公 司司 峨 洲 【一 仁注 需 注 意 半 导 电 绝 缘 屏 敝 的 热 变 形 特 性 。 取 口 。 最 大 值 时 , 必 须 注 意 电 缆 及 其 附 件 经 受 热 机 械 性 等 影 响 的 适 应 能 力 , 应 征 得 制 造 厂 同
16、 意 。 需 注 意 金 属 套 的 应 变 、 电 缆 支 持 钢 构 的 发 热 影 响 、 充 油 电 缆 的 油 量 和 油 压 变 化 、 过 负 荷 的 频 繁 程 度 。 为 自 容 式 充 油 电 缆 、 , 为 。第 期 李 熙 谋 电 力 电 缆 短 时 容 许 过 载 能 力 及 其 标 准 算 法表 应 急 过 载 , 。 时 , 与 的 对 应 关 系敷敷 设 方 式式 丫 寿 算 法法 时 间肠肠肠肠肠肠 一 一 一 一 于 一 下 矛 下空空 气 中中 洲 ,穿穿 管 埋 地地 名名 可可可可可可可可可可可可可可可可乡乡 , 石石 习习电 缆 应 急 过 载 能
17、力 运 用 意 义按 一 附 录 实 例 , 回 自 容式 充 油 电 缆 的 。 为 为 , 且 为 运 行 , 按 应 急 过 载 仍 依 ,为 时 , 算 出 人 为 , 可 较 , 增 加 倍若 , 按 , 则 较 可 增 加 倍 , 或 达 , 的倍 时 , 其 可 为 。按 第 号 附 录 算 例 , 回耐 电 缆 , 正 常 运 行 按 口 为 时 的满 负 荷 几 , 应 急 过 载 人 时 需 确 定 允 许 时 间 。 ,可 通 过 算 出 的 导 体 温 度 。 , 按 。 确 定 与 值 , 由 式职 所 算 对 应 值 见 表 所 示 。 如 取 口 , 则为 空 气
18、 中 或 穿 管 埋 地 。前 苏 联 对 直 埋 敷 设 自 容 式 充 油 电 缆 过载 能 力 及 其 持 续 时 间 的 计 算 结 果 见 表 。系 统 运 行 方 式 改 变 时 需 短 时 应 急 过 载 。若 只 考 虑 入 , 在 、 情 况 下 , 依 其 选 择 缆 芯截 面 将 偏 于 保 守 、 欠 经 济 , 情 况 则 不 能 适 应 。而 考 虑 过 载 能 力 时 , 上 述 种 情 况 有 不 同 程 度的 大 于 了 的 人 。 就 第 种 情 况 以 表 中 所 示 空 气 中敷 设 电 缆 的 数 据 为 例 , 若 是 双 回 电 缆 总 负 荷 、
19、正 常 运 行 时 每 回 各 半 , 当 回 短 时 停 运 而 另 回 需承 担 总 负 荷 时 , 依 石 算 出 人 为 。 、 且 , 。 可 达 以 上 或 稍 长 如 果 未考 虑 寿 只 按 几 , 则 为 适 应 每 回 短 时 承 担 , 就 将电 缆 选 择 增 大 一 挡 截 面 , 将 造 成 不 必 要 的 浪 费 。 故 运用 电 缆 人 的 积 极 意 义 明 显 。 建 议 电 力 电 缆 运 行 规程 、 电 力 工 程 电 缆 设 计 规 范 修 订 时 考虑 纳 人 , 也 体 现 与 国 际 接 轨 。表 , 直 埋 敷 设 自 容 式 充 油 电 缆
20、 过 载能 力 及 其 持 续 时 间氏乃。心过 载 时 间入 八 比 值允 许 几 倍 数工 程 中 选 择 电 缆 截 面 或 考 虑 其 载 流 能 力 时 , 引入 应 急 短 时 容 许 过 载 人 人 人 和 哪 , 可 使 电 缆 截 面不 致 选 择 过 大 , 在 充 分 满 足 负 荷 供 电 需 求 的 同 时 , 减少 投 资 , 他 有 着 显 著 经 济 效 益 。 现 不 妨 就 应 急 过 载 的情 况 例 举 如 下有 的 重 要 供 电 方 式 设 置 备 用 电 源 回 路 , 正 常运 行 方 式 下 长 期 不 带 负 荷 如 发 电 厂 、 变 电
21、所 的 备 用变 压 器 自 用 电 回 路 , 仅 短 时 投 人 备 用 回 路不 少 重 要 负 荷 或 公 用 负 荷 以 双 回 路 或 环 网供 电 , 正 常 运 行 时 每 回 侧 各 承 担 约 总 负 荷 ,当 回 侧 线 路 故 障 检 修 时 , 另 回 侧 需 承 担 近负 荷 如 城 网 等 供 电 系 统有 的 电 缆 正 常 运 行 时 虽 按 满 负 荷 、 , 但 在参 考 文 献等 肠 , , , ,、 ,书 卿 月 侧 邵 水 期饭 家 喜 八 郎 等 电 力 份 一 了 沙 技 术 , 、 夕 了 以 份 东 京 电 气 书 院 ,年 初 版 和 年
22、版二 子 又 一 王 嗯 即, ,罗 石 洲 , ,山 供 电 企 业 用 交 联 聚 乙 烯 绝 缘 中 压 电 缆 的 温 度 潜 力和 结 构 的 改 造 电 线 电 缆 ,王 伟 】 绝 缘 电 缆 过 载 能 力 分 析 电 缆 与 附 件 应 用 ,伪 为 一 热 塑 聚 乙 烯 和 交 联 聚 乙 烯 绝 缘 屏蔽 电 缆 技 术 条 件 第 版, 枣 , 一, 五 邓 、 ” 曲 】叩 企 昭海 外 汇 打 汁 为 送 电 用 份 一 庄 内 技 术 动 向 , 电 气 学 会 技 术 报 告第 号 , 印 ,下 转 第 页朽以年 月第 卷 第 期电 力 设 备目 赴 弃 多
23、】一 调 容 式 有 动 跟 踪 消 弧 线 圈间 成 , 额 定 寿 命 万 次 , 具 有 极 高 的 可 靠 性 。基 本 原 理根 据 系 统 最 大 运 行 方 式 或 今 后 电 网 发 展 情 况 及 相 应 的电 压 等 级 来 确 定 消 弧 线 圈 的 额 定 容 量 以 过 补 为 原 则 , 即 可确 定 消 弧 线 圈 在 接 地 情 况 下 提 供 的 电 感 电 流 。 再 利 用 消 弧 线圈 的 特 点 增 加 二 次 电 容 负 荷 线 圈 , 根 据 变 压 器 阻 抗 变 换 原理 , 通 过 消 弧 线 圈 二 次 侧 并 接 的 若 干 组 真 空
24、开 关 或 晶 闸 管通 断 的 组 合 来 调 节 二 次 电 容 的 容 抗 值 , 由 折 算 到 一 次 侧 的 容抗 产 生 可 调 的 容 性 电 流 , 由 于 该 容 性 电 流 与 消 弧 线 圈 电 感 电流 相 位 相 反 , 呈 相 减 关 系 。 尽 管 消 弧 线 圈 电 感 电 流 不 变 和 系统 电 容 电 流 暂 时 不 变 , 通 过 调 节 消 弧 线 圈 二 次 容 抗 的 大 小 可方 便 地 控 制 接 地 点 的 接 地 电 流 大 小 , 即 残 流 大 小 , 以 达 到 消弧 抑 制 过 电 压 的 目 的 。特 点具 有 毫 秒 级 的
25、响 应 速 度 , 共 。 调 节 范 围 宽一 , 调 节 精 度 高 , 残 流 蕊 。 如 采 用 组 真 空 开 关 其 组 合数 可 达 种 , 若 总 电 流 为 , 电 流 级 差 按 计 算 , 其 电流 调 节 范 围 为 , 调 节 范 围 若 电 流 级 差 取 , 电流 调 节 范 围 为 , 同 样 总 电 流 为 , 其 调 节 范 围 为, 远 远 高 于 国 标 , 这 也 意 味 着 残 流 可 控 制 在 以 内这 比 以 往 调 匝 式 档 、 巧 档 消 弧 线 圈 优 越 。 补 偿 方 式 灵活 。 可 预 调 可 接 地 后 调 节 , 可 采 用
26、 过 补 、 欠 补 和 全 补 任 选 。可 靠 性 高 , 成 本 低 。 由 于 一 次 设 备 减 少 , 如 省 去 高 压 有 载 多 档调 节 开 关 , 使 一 次 接 线 设 备 更 简 化 。 抗 干 扰 能 力 强 。 调 节采 用 交 流 电 压 , 控 制 简 单 , 减 少 了 闭 锁 系 统 。 测 量 信 号采 用 屏 蔽 、 滤 波 、 光 、 磁 隔 离 , 开 关 量 采 用 光 祸 合 , 模 拟 量 采 用磁 祸 合 。 系 统 位 移 电 压 很 低 。 正 常 情 况 下 , 远 离 谐 振 点 , 避免 了 调 匝 式 、 调 气 隙 等 方 式
27、 始 终 处 于 谐 振 边 缘 , 系 统 位 移 电压 高 的 缺 点 。 寿 命 长 。 电 容 器 选 用 薄 膜 自 愈 型 电 容 ,额 定 工 作 电 压 以 , 其 内 部 或 外 部 装 有 限 流 线 圈 , 以 限 制合 闸 瞬 间 的 浪 涌 电 流 。 调 节 开 关 为 一 型 真 空 接触 器 , 额 定 工 作 电 压 为 , 额 定 工 作 电 流 为 ,最 高 操 作 频 率 可 达 刃 次 , 开 合 时 间 共 , 调 档 时控 制 装 置成 套 设 备 核 心 部 件 微 机 控 制 器 采 用 一 工 控 机 微处 理 器 为 或 芯 片 和 微 处
28、 理 器 构 成 双结 构 , 犯 点 大 屏 幕 液 晶 显 示 器 , 全 汉 化 显 示 , 英 寸 软驱 , 、 双 串 口 , 标 准 打 印 机 接 口 , 并 配 有 后 台 机 记录 分 析 整 理 软 件 , 功 能 强 大 。双 相 互 监 视 、 启 动 , 具 有 极 高 的 可 靠 性 。成 套 装 置 技 术 指 标适 用 电 压 等 级 , ,电 容 电 流 测 量 误 差 不 大 于电 容 电 流 测 量 周 期调 档 时 间 不 大 于预 调 谐 跟 踪 响 应 时 间 不 大 于选 线 延 时 时 间 残 流 增 量 法 不 大 于调 谐 方 式 预 调 谐
29、 方 式 带 电 阻 箱选 线 方 法 残 流 增 量 法 有 功 功 率 法选 线 路 数 不 大 于 路跳 闸 功 能 不 大 于 路 需 加 装 跳 闸 控 制 箱二 次 回 路 工 作 电 源 交 流 , , 一 路直 流 , 一 路控 制 器 接 地 信 息 记 忆 次 数 次控 制 器 调 档 信 息 记 忆 容 量 个 月控 制 器 报 警 输 出 接 点 容 量 直 流 ,控 制 器 电 压 回 路 输 人 范 围 一控 制 器 电 压 回 路 输 入 阻 抗控 制 器 零 序 电 流 回 路一 输 人 范 围 一 一 次 值配 用 刀 系 列 零 序控 制 器 。 回 路 输 入 范 围 一 次 值 一邯 郑 市 旭 辉 电 力 自 动 化 设 备 有 限 公 司上 接 第 页切, , 洲 ,记 , 瑙 司 即砂