選擇電纜載流量應注意的問題

2022-09-06 20:36:03 字數 1762 閱讀 5138

劉淞伯王大剛

前言:目前,我國不少電氣設計手冊和電纜產品樣本提供的電纜載流量資料,只限於直接埋地和空氣敷設兩種方式。認為只要電纜敷設在空氣中,不管怎麼敷設,載流量都是相同的。

另一種觀點則認為同一電壓、同一耐溫等級的電纜,只要絕緣、護層結構厚薄有些變化,就會引起載流量的顯著變化,這都是錯誤的理解。

事實上,在空氣中1~10kv電纜的內部熱阻(絕緣和護層),只佔總熱阻的10~20%,而外部熱阻佔總熱阻80~90%以上。電纜在空氣中敷設方式的不同,表面散熱會發生變化,對載流量的影響比電纜絕緣、護層厚薄變化的影響大得多。當電纜絕緣厚度增加時,相應的內部熱阻增加了,電纜的表面積也增大了,外熱阻就會減少,因此有時反而會使電纜載流量增大。

為了說明上述問題,下面列舉1kv和10kv在自由空氣中三芯交聯聚乙烯銅芯電力電纜的載流量資料。 (這些資料取自2023年出版的德國電力電纜設計手冊)

從上面的資料可知:絕緣較厚的10kv電纜比絕緣較薄的1kv級電纜的載流量反而大,但對我國國產電纜而言,這兩種電壓等級電纜的載流量相差比上面的資料會少(因為國產電纜的填料熱阻係數較高)。

但是電纜敷設方式的不同,對載流量影響會很大,例如下面三種不同空氣敷設方式的載流量資料如下:

(此資料取自iec(60364-5-5231999)

此資料為1kv級交聯聚乙烯三芯銅芯電纜的載流量。

從以上的資料可知:上述三種情況,同是在空氣中,只是由於電纜離開牆壁的距離和方向不同,對載流量的影響就會很大。但我國目前不少行業的電氣標準和產品樣本,只給出了一種空氣敷設的載流量資料,這樣在選擇電纜載流量時,容易使電纜過載,造成事故和火災。

有不少電纜的行業標準和製造廠家的產品樣本都認為:他們所給的資料是按iec-287電纜載流量計算方法計算得出,無疑是正確的。但實際上,這些資料除了有不少計算錯誤和係數取值不當之外,還存在對標準的理解上有很多不正確之處。

例如,在計算電纜內部熱阻時,該標準假定絕緣和填料材料熱阻係數是相等的。但我國的國產電纜填料熱阻係數一般遠大於絕緣材料的熱阻係數(不少國家規定,填料熱阻係數不能大於絕緣材料的熱阻係數)。因此根據此標準計算方法得出的我國使用者的電纜載流量資料是有一定誤差的。

電壓等級越高,其誤差值越大(內熱阻佔總熱阻的比例也越大),據部分實驗指出:35kv三芯電纜的計算誤差可達20%左右。電壓越低誤差越小,1kv級電纜由於填料熱阻係數的不同,對載流量影響會很小。

iec-287的計算標準,主要應用於高壓電纜,給出的敷設方式很少,因此iec又給出了另乙個載流量標準iec-60364-5-523 1999。該標準給出了電纜在多種多樣敷設條件(包括了目前建築設計中絕大多數的敷設方法)下的載流量資料,這些資料不僅適用於我國國產的1kv及以下電壓等級的一般交聯聚乙烯(cxpe)乙丙橡膠(epr)及聚氯乙烯(pvc)電纜,也適用於各種其它資料的阻燃電纜和高度絕緣的耐火電纜,以及隔氧層電纜。6n16kv電纜應用這些資料也是安全可靠的。

我國現已按iec 60364-5-523(1999),制訂了低壓電纜載流量標準gb/t16895-15-2002。電纜設計時,應選用這一標準中的資料,即使6~10kv的交聯聚乙烯(xcpe)6~10kv的載流量選用標準中與1kv相同載面、相同耐溫等級電纜的資料,也是安全可靠的,並且還有一定的裕度。由於目前我國尚無填料標準,iec~287也尚未考慮填料和絕緣材料熱阻係數不同的計算方法,因此用iec~287直接計算得出的6~10kv的載流量資料也是不準確的。

目前,我國不少廠家的產品樣本中提供的電纜載流量資料普遍偏高。採用gb/j16895~15-2002選用電纜載流量,由於仔細考慮了各種電纜的敷設方式,因而需要多進行一次查詢,比只使用一種空氣載流量**要麻煩,剛開始使用時可能會不習慣。但從設計工作的科學性和嚴謹性來說,這個麻煩是必要的,是不能省略的。圖

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