中壓動力電纜截面選擇淺析

張亮 袁秋霞

摘 要：在電力系統中，電纜截面的選擇直接影響到整個電力系統的潮流分布，短路電流大小，從而影響電力系統的安全可靠的運行，因此，電纜截面的選擇顯得尤為重要，本文綜合考慮各種因素，對中壓電纜截面的選擇做了闡述。

關鍵詞：中壓電纜;載流量;降容系數;壓降

1、引言

在電力系統中，電纜起著不可或缺的作用。對于需要長時間工作的電纜而言，當電纜中有電流流過時，電纜會有一定的溫升。當電纜流過的電流小于此工況下的額定載流量時，電纜的溫升不會影響絕緣層的絕緣效果，因此電纜可以正常工作;而當電纜中流過的電流大于其額定載流量時，電纜溫升會加大，會使絕緣損壞，甚至燃燒，危及工作人員安全，導致設備損壞，造成很大的經濟損失。

2、中壓電力電力截面選擇

本文以某國外項目中電壓等級為13.8kV的電纜為例，闡述如何選擇電纜截面以及電纜截面的校驗。

某國外項目中有一臺13.8kV/0.4kV變壓器， 容量為800kVA，變壓器的滿負荷電流為33.5A，系統短路電流為25kA/1s。

該變壓器的電纜敷設方式為直埋平鋪無間隙敷設，埋深為0.8m，土壤熱阻系數為120℃ cm/W，土壤溫度為40℃，現對該電纜截面進行選擇和校驗。

電纜形式：13.8kV交聯聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套鎧裝銅芯單芯電纜。電纜長度為100m，線芯長期允許工作溫度為90℃，短路熱穩定允許溫度為250℃。

2.1電纜允許最小截面

根據IEC-60949 絕熱短路電流計算公式為：

其中

IAD ： 在絕熱短路電流，

t ： 短路電流持續時間，

S ： 載流體的幾何截面積（mm2）

θf ： 最終溫度 （oC ）

θi ： 起始溫度 （oC ）

β ： 在0oC 時電阻溫度系數的倒數（銅為234，鋁為228），

K：基于載流導體材料的常數，

其中：

σ0 ： 20 oC 時載流體的比熱（J/K.m3），

ρ20 ：20 oC載流體的電阻率（ .m）

S=174.6mm2

其中Iad為絕熱短路電流，考慮到熱損失系數ε

對于交流聚乙烯絕緣電纜，X=0.41（mm2/s）1/2，Y=0.12（mm2/s）1/2]

因此 導體最小允許截面積為εS=178 mm2。

2.2電纜降容系數

電纜供貨商提供的13.8kV直埋電纜載流量基于的敷設環境為：埋深為0.8m，土壤熱阻系數為120℃ cm/W，土壤溫度為30℃，計算載流量時要考慮降容系數的影響。

電纜降容系數主要考慮電纜成組敷設，土壤溫度，土壤熱阻系數，埋深因素的影響。

根據電纜供貨商提供的降容系數表格，電纜成組直埋敷設降容系數為0.85，土壤降容系數為0.85，土壤熱阻系數的降容系數為1，土壤埋深的降容系數為1，因此總的降容系數為0.85×0.85×1=0.7225。

根據電纜供貨商提供的直埋敷設的13.8kV電纜載流量，并考慮1.2倍安全系數，選擇300 mm2截面電纜，考慮降容系數后的載流量為307A大于變壓器最大負荷電流。

3、中壓電力電纜截面校驗

3.1根據電壓降落校驗

最大電壓降落要求不大于5%，電壓降落大小為：

其中

Vd ?： 電纜降落百分比，

Vn ?：額定電壓13.8kV，

I：滿負荷電流 40.2A，

L：電纜長度 0.1km，

n：每相的電纜根數，

R和X ：電纜電阻0.0991Ω/km和電纜電抗0.1055Ω/km，

cosθ ：功率因數0.9。

3.2 熱穩定校驗

由絕熱短路電流計算公式為：

考慮到熱損失系數ε，13.8kV 300截面電纜允許的短路電流大小為εIAD =43.5kA大于25kA。

因此，該變壓器可選擇13.8kV 300 mm2電纜，載流量，壓降，熱穩定校驗均滿足要求。

4、總結

在電力網絡中，電纜截面選擇過大時，電纜敷設時會造成一定的困難，另外會會造成一定的經濟損失;電纜截面選擇過小時，電纜會過載運行，導致過熱絕緣損壞、線損增加，影響電纜、電氣設備的安全運行，嚴重時，會造成火災事故。因此在工程實踐中要合理布置電纜敷設方式以及路徑，根據電纜載流量合理的選擇電纜截面‘并利用電壓降以及熱穩定等進行校驗。

參考文獻：

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