確定3KV高壓電纜導(dǎo)體截面積需綜合考慮發(fā)熱條件、電壓損耗、經(jīng)濟(jì)電流密度、機(jī)械強(qiáng)度及熱穩(wěn)定要求,具體步驟如下:
一、基礎(chǔ)計(jì)算方法
幾何計(jì)算法
圓形導(dǎo)體:截面積公式為 或 ,其中 為半徑, 為直徑。
多股絞合導(dǎo)體:先計(jì)算單股截面積,再乘以股數(shù)。例如,48股每股半徑0.2mm的導(dǎo)體,
稱重法
垂直切下一定長(zhǎng)度電纜芯樣品,去除絕緣層后,將導(dǎo)線退扭成直線并清潔表面,量取各層導(dǎo)線長(zhǎng)度后取平均值,
二、關(guān)鍵選擇條件
發(fā)熱條件
電纜通過正常最大負(fù)荷電流時(shí),發(fā)熱溫度不得超過最高允許值(如交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜為90℃)。需根據(jù)環(huán)境溫度校正允許載流量,例如:室外環(huán)境溫度取最熱月平均最高氣溫。
室內(nèi)或電纜溝內(nèi)溫度取最熱月平均最高氣溫加5℃。
直埋電纜取最熱月地下0.8~1m土壤平均溫度。
電壓損耗條件
電纜通過正常最大負(fù)荷電流時(shí),電壓損耗不得超過允許值(如380V線路壓降不得低于7%)。
其中 為壓降, 為設(shè)備額定電流, 為導(dǎo)體電阻率, 為電纜長(zhǎng)度, 為截面積。
實(shí)際選擇70mm2電纜。
經(jīng)濟(jì)電流密度
綜合線路投資與電能損耗,確定合理截面積。按年運(yùn)行小時(shí)數(shù)查表得到經(jīng)濟(jì)電流密度,例如:
1實(shí)際選擇95mm2電纜。
4. 機(jī)械強(qiáng)度
電纜截面積不得小于最小允許值(如3KV電纜通常不小于35mm2),具體需參考標(biāo)準(zhǔn)附錄表。
熱穩(wěn)定要求(6KV以上電纜)
其中 為系統(tǒng)三相短路電流值, 為斷路器分?jǐn)鄷r(shí)間(取0.25s), 為電纜熱穩(wěn)定系數(shù)(取80)。
示例:系統(tǒng)短路電流18kA時(shí),電纜截面積應(yīng)不小于120mm2。
三、3KV高壓電纜的特殊考慮
電壓等級(jí)與絕緣厚度
3KV電纜屬中壓范疇,絕緣層厚度設(shè)計(jì)需考慮電場(chǎng)分布均勻性。高壓電纜常采用分階絕緣結(jié)構(gòu)(內(nèi)層介電常數(shù)高于外層),以優(yōu)化電場(chǎng)分布。導(dǎo)體形狀影響
非圓形導(dǎo)體(如扇形)電場(chǎng)分布復(fù)雜,需通過模擬實(shí)驗(yàn)或近似公式確定最大電場(chǎng)強(qiáng)度。三芯電纜電場(chǎng)互相堆積,最大電場(chǎng)強(qiáng)度通常位于連接三芯導(dǎo)體中心點(diǎn)的三角地帶。標(biāo)準(zhǔn)與認(rèn)證
需滿足國際標(biāo)準(zhǔn)(如IEC)及國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)(如GB),確保電纜在3KV電壓下的電氣性能、機(jī)械性能及環(huán)保指標(biāo)(如無鹵低煙)達(dá)標(biāo)。
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