电线电缆电性能计算书

电线电缆载流量计算书

电缆基本结构参数和结构图

一、产品结构图

紧压铜导体导体屏蔽绝缘绝缘屏蔽半导电阻水带铜丝疏绕屏蔽铜带扎紧阻水带铝塑复合带纵包无卤低烟阻燃内衬层铜带铠装阻燃玻璃丝带绕包防鼠防白蚁防紫外线无卤低烟阻燃外护套

35kV电缆结构图

紧压铜导体绝缘阻燃玻璃丝带绕包无卤低烟阻燃内护套无卤低烟阻燃外护套

直流1500V电缆结构图

二、电缆结构表

表1：35kV电缆结构参数表

电压等级 规格 导体根数 导体材料 导体 导体紧压系数 导体外径 20℃导体直流电阻最大值 绕包内屏蔽 内屏蔽 挤包内屏蔽厚度 内屏蔽外径 交联聚乙烯交联聚乙烯绝缘厚度 绝缘 交联聚乙烯绝缘外径 挤包外屏蔽厚度 外屏蔽 绕包外屏蔽 外屏蔽外径 金属屏蔽类型 铜丝规格 金属屏蔽 铜带厚度 屏蔽外径 铝塑复合带厚度 无卤低烟内护厚度 防水内衬层 无卤低烟铝塑综合护套外径 铠装材料 铠装厚度 铠装 阻燃绕包 铠装外径 外护套材料 护套标称厚度 外护套 护套最薄点厚度 电缆外径参考值 交流 26/35kV 1*70 1*120 1*240 1*500 19 37 37 61 无氧铜杆 ≥0.9 9.8mm 12.9mm 18.4mm 26.2mm 0.268Ω/km 0.153Ω/km 0.0754Ω/km 0.0366Ω/km - 1*0.12 0.75mm 1.0mm 11.3mm 14.4mm 19.9mm 28.6 mm 10.5mm 32.7mm 35.8mm 41.3mm 50.0mm 0.7mm 0.8 1*0.3 35.0m 38.1mm 43.6mm 52.5 mm 2铜丝疏绕+铜带（有效截面≥35mm） 1.13mm 1.13mm 1.13mm 1.13mm 0.1mm 0.1mm 0.1mm 0.1mm 37.5mm 40.6mm 46.1mm 54.9mm 0.3mm 1.6mm 1.6mm 1.6mm 1.6mm 43.8mm 46.9mm 52.4mm 61.2 硬铜带 0.12mm 2*0.17阻燃玻璃丝带 45.1mm 48.2mm 53.7mm 62.6mm 防鼠防白蚁防紫外线无卤低烟阻燃聚烯烃护套料 2.3mm 2.4mm 2.6mm 2.9mm 1.64 mm 1.72 mm 1.88 mm 2.12 mm 49.3mm 52.6mm 58.3mm 67.8mm 表2：直流1500V电缆结构参数表

电压等级 规格 导体根数 导体材料 导体 导体紧压系数 导体外径 20℃导体直流电阻最大值 交联聚乙烯交联聚乙烯绝缘厚度 绝缘 交联聚乙烯绝缘外径 铝无卤低烟内护厚度 防水内衬层 无卤低烟铝塑综合护套外径 外护套材料 护套标称厚度 外护套 护套最薄点厚度 电缆外径参考值 DC 1500V 1*400 61 无氧铜杆 ≥0.9 23.4  0.0470Ω/km 2.0 27.8mm 1.2mm 30.7mm 防鼠防白蚁防紫外线无卤低烟阻燃聚烯烃护套料 2.0mm 1.6mm 34.7mm

交联聚乙烯绝缘35kV 1×500mm2电缆连续负荷载流量的计算

第一节 电缆电气性能参数的计算

1.电阻（计算依据JB/T 10181.1中2.1规定） 1.1 额定工作温度下线芯直流电阻

R'R''[1(20)]

其中：R''——20℃导体直流电阻.取国标要求（0.0366Ω/km）； α——导体电阻温度系数.取0.00393 1/℃； θ——电缆线芯允许最高工作温度,取90℃。

R'=0.0366×[1+0.393×(90-20)] ×10-3

=0.04667×10Ω/m

1.2额定工作温度下导电线芯有效电阻的计算

-3

Xs41.2.1集肤效应因数 ys 41920.8Xs式中，Xs28f107ks R'其中 f ——为电源频率，工频为50HZ;

R’——为工作温度下单位长度电缆导体线芯交流电阻，单位为Ω/m; Ks ——导体为圆形紧压，非干燥，取1。 计算得出：Xs=2.693，集肤效应因数 Ys= 0.0367 1.2.2 邻近效应因数

2

224Xp1.18DCDCyp0.312 44S1920.8XpSXp0.2741920.8Xp式中，Xp28f107kp R'其中 f——为电源频率，工频为50HZ;

R'——为工作温度下单位长度电缆导体线芯交流电阻，单位为Ω/m;

Kp ——导体为圆形紧压，非干燥，取1。 Dc——为导体外径，

S——为线芯中心轴间距离(三角形敷设，间距为电缆外径，)。 计算得出：Xp=2.693，邻近效应因数Yp=0.00213 1.2.3 90℃电缆线芯的有效电阻为：

计算得出：RR'(1YsYp)=0.04937×10Ω/m 2. 电缆电容（计算依据JB/T 10181.1中2.2规定）

-3

2

对于圆形芯电缆，电缆电容为：

CDi18lndc109F/m

其中：ε——为绝缘材料的相对介电常数，对交联聚乙烯 ε=2.3 Di——为绝缘层外径（屏蔽层除外）(mm) Dc——导体直径包括屏蔽层 (mm) 计算得出：C＝0.228×10 F/m

第二节 损耗因数的计算

金属屏蔽等效损耗因素的计算依据JB/T 10181.1中2.3规定

电缆铠装采用铜带铠装，JB/T 10181.1中2.4.1规定，把铜带屏蔽和铜带铠装的损耗合并在一起计算，采用等效金属套电感、等效直流电阻和等效金属套直径计算：

-9

11''1'

其中：1'相对1''可以忽略

22DsDs1A22S2Sr

1''A1srrs1072S5Ds公式中：A1=1.5，A2=0.417； Ds金属套等效外径，DsDtDg单位mm,

22 Dt为金属屏蔽外径，单位mm； Dg为铜带铠装外径，单位mm； S为电缆轴线间距离，单位mm；

r为在最高工作温度下电缆单位长度交流电阻，单位为Ω/m；

rs为在最高工作温度下电缆等效金属屏蔽套单位长度交流电阻，单位为Ω/m； rS=rS'× [1+α×('-20)] ×（1＋Ys＋Yp）

rS'为在20℃电缆等效金属屏蔽套单位长度直流电阻，单位为Ω/m； rS'rtrgrtrg

其中：rt为铜丝疏绕+铜带屏蔽20℃直流电阻；

rg为铜带铠装屏蔽20℃直流电阻。

rt直流电阻计算：ρ为金属屏蔽电阻系数，17.241Ω·mm2/m

S为金属屏蔽截面积（铜丝疏绕屏蔽35mm）,单位为mm；

2

2

计算得出rt'17.2411.021＝0.502×10-3Ω/m; 352

Rg直流电阻计算：ρ为硬铜带电阻系数，17.9Ω·mm2/m

S为金属屏蔽截面积（取有效截面35*0.12）,单位为mm； 计算得出rg'＝4.26×10Ω/m;

-3

'为导体在最高温度下金属屏蔽的工作温度，假设为85℃；

Ys、Yp的意义和计算方法同上；

计算得出：： rS'＝0.563Ω/m Ds=58.3mm；

S=67.8mm;

1＝0.0106

第三节 电缆各部分热阻的计算

1.电缆绝缘层的热阻T1（包含屏蔽层）（计算依据JB/T 10181.3中2.1.1规定）

T1LNT12DiDc

式中，T1为电缆绝缘的热阻系数，交联聚乙烯为3.5（℃·cm/W） Di为电缆绝缘层的外径;(cm) Dc为电缆导线的外径;(cm) 计算得出：电缆绝缘层热阻为

T1=0.3371℃·m/W

2 电缆内衬层的热阻T2（计算依据JB/T 10181.3中2.1.2规定）

内衬层热阻计算公式为：

T2LNT22DgDf

式中，T2 为内衬层热阻系数，材料为无卤低烟阻燃聚烯烃，热阻系数参照聚氯乙烯，取5.0（℃·cm/W）;

Dg为内衬层外径，单位为（m）; Df为内衬层前外径，单位为（m）.

则内衬层的热阻

T2= 0.086 ℃·m/W

3 电缆外护套的热阻T3（计算依据JB/T 10181.3中2.1.3规定）

外护套热阻计算公式为：

DeT3LNDLT32

式中，T3 为外护套热阻系数，材料为无卤低烟阻燃聚烯烃，热阻系数参照聚氯乙烯，取5.0（℃·cm/W）;

De为电缆外径，单位为（m）; DL为护套前外径，单位为（m）.

则 外护层的热阻

T3= 0.077 ℃·m/W

4. 空气热阻T4''计算（计算依据JB/T 10181.3中2.2.1.1规定）

单芯电缆三角形敷设，不受阳光直接照射空气热阻T4''计算公式为：

T4''1DehS14

式中，De——电缆外径(mm) h＝

ZDegE

其中：单芯电缆靠支架三角形敷设， Z取0.94，g取0.2，E取0.79（参照GB/T

10181.3-2000中表2第10中情况），计算得出：h=2.4

(△θs)n+1=[(△θ+△θd)/(1+KA×(△θs)n)]

1/4

1/4

1/4

Sn114d 141KASn14T1KADehT211T31120.2743

n dWdn2T20.5T=0.031℃ 1112112114通过迭代计算可得S=2.38，空气热阻：T4''=0.82℃·m/W

第四节 电缆长期负荷（100％因素）载流量的计算

电缆长期负荷（100％因素）载量量计算公式为：（计算依据JB/T 10181.1中1.4.1规定）

Wd0.5T1nT2T3T4 I

RTn1Tn1TT1121234式中：导体允许最高温升（℃）；

R为工作状态下电缆的交流电阻（Ω/m）； N为电缆芯数；

12Wd为介质损耗WdU0Ctgn＝0.0854W／m)

2其中：U0为相电压(V)； C为电缆工作电容(F/m)

tgn为电缆介质损耗角正切，取国标规定最大值80*10

-4

T1、T2、T3、T4'、T4''分别为绝缘热阻、内衬层热阻、外护套热阻和空气热阻

（℃·m/W）；

1分别为金属屏蔽等效损耗系数；

计算得出：

空气中额定载流量为（不受阳光直接照射下，设空气温度为40℃）（三角形敷设间距，单端接地） I=855A

交联聚乙烯绝缘DC 1500V 1×400mm2电缆连续负荷载流量的计算

第一节 电缆电气性能参数的计算

1.电阻

额定工作温度下线芯直流电阻

R'R''[1(20)]

其中：R''——20℃导体直流电阻.取国标要求（0.0470Ω/km）； α——导体电阻温度系数.取0.00393 1/℃； θ——电缆线芯允许最高工作温度,取90℃。

R'=0.0470×[1+0.393×(90-20)] ×10-3

=0.0599×10Ω/m

第二节 电缆各部分热阻的计算

1.电缆绝缘层的热阻T1（计算依据JB/T 10181.3中2.1.1规定）

-3

T1LNT12DiDc

式中，T1为电缆绝缘的热阻系数，交联聚乙烯为3.5（℃·cm/W） Di为电缆绝缘层的外径;(cm) Dc为电缆导线的外径;(cm) 计算得出：绝缘层热阻为

T1=0.0960℃·m/W

2 电缆外护套的热阻T3（计算依据JB/T 10181.3中2.1.3规定）

外护套热阻计算公式为：

T3LNT32DeDL

式中，T3 为外护套热阻系数，材料为无卤低烟阻燃聚烯烃，热阻系数参照聚氯乙烯，取5.0（℃·cm/W）;（内外护套按一层护套计算） De为电缆外径，单位为（m）; DL为护套前外径，单位为（m）.

则 外护层的热阻

T3= 0177 ℃·m/W

3. 空气热阻T4''计算（计算依据JB/T 10181.3中2.2.1.1规定）

单芯电缆三角形敷设，不受阳光直接照射空气热阻T4''计算公式为：

T4''1DehS14

式中，De——电缆外径(mm) h＝

ZDegE

其中：单芯电缆平行等间距两倍电缆外径敷设， Z取1.31，g取2.0，E取0.2（参

照GB/T 10181.3-2000中表2第8中情况），计算得出：h=4.561

(△θs)n+1=[(△θ+△θd)/(1+KA×(△θs)n)]

1/4

1/4

1/4

Sn114d 141KASn14TKADeh1T211T31120.1412

n d0℃

通过迭代计算可得S=2.5，空气热阻：T4''=0.802℃·m/W

第三节 电缆长期负荷（100％因素）载流量的计算

电缆长期负荷（100％因素）载量量计算公式为：（计算依据JB/T 10181.1中1.4.1规定） I14

R'T1nT2T3T412式中：导体允许最高温升（℃）；

R'为工作状态下电缆的直流电阻（Ω/m）； N为电缆芯数；

T1、T2、T3、T4'、T4''分别为绝缘热阻、内衬层热阻、外护套热阻和空气热阻

（℃·m/W）； 计算得出：

空气中额定载流量为（不受阳光直接照射下，设空气温度为40℃）（平行两倍电缆外径等间距敷设） I=890A

导体短路电流计算

根据IEC－949-88中绝热过程短路电流计算公式：

IAD2ftKSLN

i22C201012 K20公式中：S为电缆导体标称截面积，单位mm；

IAD为导体短路电流 为温度系数的倒数，

为温度系数的倒数，=234.5；

f 为最终短路温度，f=300℃；i 为起始短路温度，i=90℃

，取1S。 t 为短路时间（S）

考虑非绝热效应的允许短路电流则：

C为20℃时导体的比热容； 20为20℃时导体的电阻率；K226；

2

IIAD

式中，I——允许短路电流

IAD——为在绝热基础上计算的短路电流 ——考虑热量损失在临近层的因素

1Xtt YSS2

1/2

式中，X——为导体和分隔单线屏蔽的简化公式中使用的常数（mm/S）,由IEC949-1988 取0.41；

Y——为导体和分隔单线屏蔽的简化公式中使用的常数（mm/S）,由

IEC949-1988 取为0.12

计算得出 短路时间为1s时，有表1的结果 导体截面积/mm 70 120 150 240 400 500 221/2

导体绝热短路电流I(kA) 10.02 17.17 21.46 34.34 57.23 71.54 损耗系数 1.03 1.02 1.02 1.017 1.01 1.01 导体非绝热短路电流I(kA) 10.33 17.58 21.92 34.92 57.99 72.38 金属屏蔽（铜丝疏绕屏蔽）短路电流的计算

根据IEC-949-1988规定，当铜丝疏绕屏蔽短路时间与导体截面积比＜0.1s/mm时，短路电流的增加，可以忽略散热效应，即采用绝热方法计算短路电流。由于铜丝屏蔽单线直径取1.13mm之间，计算：

2

t11s/mm2 sd24t/s远较0.1s/mm为大，必须考虑短路的散热作用，短路电流IIAD，其中ε为

2

非绝热因素，IEC推荐公式为

1FAtt F2B ss式中：F为单线和四周非金属材料之间，考虑热性不完善因素，取为0.7； A、B为四周或邻近非金属材料热性为基础的经验系数

112 Amm/s2 此处C1=2464mm/m

C1C1112 Bmm/s2 此处C2=1.22 K·m·mm2/J C1C2 C为载流体比热（J/ K·m），铜的比热为3.4510；

3

6 1为四周或邻近非金属材料比热（J/ K·m），此处取半导电XLPE和无纺布带的

3

组合材料的数值，即2.210；

1为四周或邻近非金属材料热阻（K·m/W），此处取半导电XLPE和无纺布带的

组合材料的数值，即4.25。 计算求得，=1.204

绝热过程短路电流的计算公式： IAD26ftKSLN

i22C201012K226

20其中，S——电缆屏蔽截面积，本次投标电缆铜丝疏绕屏蔽有效截面为35mm IAD为绝缘过程短路电流； 为温度系数的倒数，=234.5；

f 为最终短路温度，f=300℃；i 为起始短路温度，i=90℃ C为20℃时导体的比热容； 20为20℃时导体的电阻率；K226；

，取1S。 t 为短路时间（S）

计算电缆金属屏蔽允许短路电流： IIAD1.20456046745(A)

2