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中圖分類號:TM247 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-7712 (2013) 24-0000-01
近年來,我國電力電纜的鋪設(shè)量不斷提升,但是只有數(shù)量上的增長,沒有質(zhì)量上的提高,將無法真正促進(jìn)我國電纜運行的穩(wěn)定發(fā)展?;谶@一點,有必要對我國電纜載流量的計算方法進(jìn)行研究,并結(jié)合我國電纜載流量計算實際情況進(jìn)行有效的改進(jìn),從而實現(xiàn)高效的電纜載流量計算工作。
一、電纜載流量的定義闡述與計算問題類型
(一)電纜載流量的定義闡述
電纜載流量的基本定義為:某電纜線路在輸送電能的過程中,會通過電流量,當(dāng)熱穩(wěn)定條件形成的時候,電纜的導(dǎo)體就會達(dá)到長期允許工作的溫度,這時候就稱為電纜長期允許載流量。具體而言,可以將其分為三個類型:第一,長期運行持續(xù)額定電流,該載流量一般是電纜的芯溫達(dá)到了九十?dāng)z氏度的時候,所進(jìn)行的穩(wěn)定工作電流。第二,短時允許過載電流,當(dāng)絕緣電纜已經(jīng)超載的時候,限定最高溫度為一百三十?dāng)z氏度,允許的實踐要控制在100小時內(nèi),且這種情況不能超過5次。第三,瞬時短路電流,持續(xù)時間必須在5秒以內(nèi),且限定溫度為250攝氏度。
(二)電纜載流量計算問題類型
目前我國電纜載流量計算出現(xiàn)的問題主要表現(xiàn)在兩個方面,一是計算標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,二是計算有誤差。所謂計算標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,主要是指在進(jìn)行電纜載流量計算的時候,因為基于的標(biāo)準(zhǔn)不同,如IEC標(biāo)準(zhǔn)、NM理論、有限元法、有限差分法等等,導(dǎo)致電纜載流量計算出現(xiàn)解析計算與數(shù)值計算這兩種方法,因此在具體的計算工作上存在不同選擇。計算有誤差則是由于電纜載流量的具體情況不一樣,通常是受到電纜敷設(shè)、實際運行等情況的影響,這就導(dǎo)致了電纜載流量的計算結(jié)果無法與理論值相匹配。因此,加強(qiáng)電纜載流量計算方法的研究,進(jìn)一步提高計算準(zhǔn)確度,是相關(guān)研究者需要重點關(guān)注的內(nèi)容。
二、電纜載流量兩種計算方法分析
(一)電纜載流量解析計算
電纜載流量解析計算,主要依靠的是NM理論、IEC標(biāo)準(zhǔn),其適用范圍主要是簡單的電纜系統(tǒng),優(yōu)勢在可直接計算。IEC標(biāo)準(zhǔn)與NM理論在本質(zhì)上是相同的,但是相比較而言,IEC標(biāo)準(zhǔn)更為準(zhǔn)確、科學(xué)。IEC60287是目前國際通用的標(biāo)準(zhǔn)之一,在各國電纜載流量計算中提供著非常重要的作用。NM理論通過參考電纜的集合參數(shù)、敷設(shè)條件等,將串聯(lián)的熱阻進(jìn)行計算,利用函數(shù)關(guān)系來進(jìn)行計算。
(二)電纜載流量數(shù)值計算
電纜載流量數(shù)值計算主要用到了有限元法、有限分差法、邊界元法等等,廣泛應(yīng)用于電纜的載流量計算工作中。有限元法對復(fù)雜的邊界條件處理具有比較明顯的優(yōu)勢,在不同時期,各國研究者對其計算方式進(jìn)行了一定的修正與使用,如我國梁永春等人所建立的電纜群溫度場模型。邊界元法是以選擇的函數(shù)來滿足支配方程,進(jìn)而使這些函數(shù)逼近邊界條件,雖然其可以解決物理場受時間影響而產(chǎn)生的變化問題,但是由于邊界過于復(fù)雜,導(dǎo)致計算量很大。有限差分法被應(yīng)用的實踐很早,目前仍在國際上通用,其主要原理是將物理場中歲發(fā)生的問題變化轉(zhuǎn)換為離散系統(tǒng)的問題,然后計算求解。
三、提升我國電纜載流量計算精確度的合理策略
(一)加強(qiáng)電纜載流量計算方法研究工作,培養(yǎng)專業(yè)人才與組建研究團(tuán)隊
提升電纜載流量計算精確度的首要方面,應(yīng)該從源頭上著手,加強(qiáng)對相關(guān)計算方法的研究工作,在高校、專職院校中培養(yǎng)專業(yè)性的人才,并通過組建研究團(tuán)隊的方式,加快電纜載流量計算方法研究的進(jìn)程,從而為其帶來更加科學(xué)、先進(jìn)的計算方法。以目前我國在這方面所具備的專業(yè)人員數(shù)量和質(zhì)量來講,還存在著很多問題,電力專業(yè)人員中對電纜載流量計算方式的研究者仍然缺乏,培養(yǎng)專業(yè)性人才已成為重要內(nèi)容。
(二)系統(tǒng)化整理電纜載流量計算方法,加深國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的交流與合作
我國目前從事電纜載流量計算的工作人員與研究人員,在所使用的具體方法上存在著一定的差異性,形成的計算經(jīng)驗也有多又少,計算的實際效果也有高有低,所以必須要對我國電纜載流量計算方法進(jìn)行全方面、科學(xué)化、系統(tǒng)化的整理與分析,進(jìn)一步完善計算方法。另外,國外電纜載流量計算方法與我國相比較,由于計量設(shè)備、研究環(huán)境的不同,導(dǎo)致兩者之間有著一定的差距,因此要加深國內(nèi)外相關(guān)計算方法的交流與合作,促使電纜載流量計算方法得以完善。
四、結(jié)束語
隨著國內(nèi)電纜的敷設(shè)開始面向密集化、多變化發(fā)展,在電纜載流量計算上所遇到的問題也更加明顯,如何正確有效地使用相關(guān)計算方法,精確的得出電纜載流量,不僅是電力工作者需要高度重視的內(nèi)容,同時也是致力于電纜載流量計算研究者所關(guān)心、努力的方向。綜上所述,我國電纜載流量計算方法的準(zhǔn)確度提升,應(yīng)該加強(qiáng)電纜載流量計算方法研究工作,培養(yǎng)專業(yè)人才與組建研究團(tuán)隊,統(tǒng)化整理電纜載流量計算方法,加深國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的交流與合作,從而實現(xiàn)相關(guān)計算方法的新突破。
參考文獻(xiàn):
中圖分類號: TM247 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A 文章編號:
電力電纜線路具有較高供電可靠性和安全性,在允許的工作溫度下,使用壽命可長達(dá)30~40年,被廣泛的用于工業(yè)與民用的中低壓電源與用電設(shè)備的電力傳輸。
電力電纜截面的選擇,是供配電系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容之一。《電力工程電纜設(shè)計規(guī)范GB50217 ―2007》的第3. 7. 1. 4 條,規(guī)定:10kV及以下電力電纜截面除應(yīng)符合上述1~3 款的要求外,尚宜按電纜的初始投資與使用壽命期間的運行費用綜合經(jīng)濟(jì)的原則選擇。國際電工委員會IEC 287-3-2/1995《電力電纜截面的經(jīng)濟(jì)最佳化》標(biāo)準(zhǔn)推薦的經(jīng)濟(jì)截面選擇的兩種計算方法都是基于TOC總費用的經(jīng)濟(jì)概念,電纜總費用(TOC總擁有費用)包含:初始投資(采購及安裝費用)及其壽命運行費用兩個部分。即:CT (總費用) = CI (初始投資費用) + CJ (運行損耗費用)。CI (初始投資費用)與CJ (運行損耗費用)都與電纜截面密切相關(guān),當(dāng)增大電纜截面時,CI (初始投資費用)將上升而CJ (運行損耗費用)將下降;而減小電纜截面時,CI (初始投資費用)將下降,CJ (運行損耗費用)將上升。因此,CI 與CJ 是存在矛盾的2 個方面,尋找二者之間的平衡點,使CT 最小,其平衡點就是經(jīng)濟(jì)截面,它是一個截面區(qū)間。
圖1:經(jīng)濟(jì)截面示意圖
當(dāng)計算給定電流下的經(jīng)濟(jì)截面時,其公式為:
(1)
其中 F(線損輔量):包括了回路相數(shù)、電價、最大負(fù)荷損耗小時和現(xiàn)值系數(shù)。表一列出了當(dāng)cosφ=0.9,P=0.5元/kw.h時,F(xiàn)與最大利用小時數(shù)(Tmax)及最大負(fù)載損耗小時(τ)之間的關(guān)系。
表1:F與最大利用小時數(shù)(Tmax)及最大負(fù)載損耗小時(τ)之間的關(guān)系
A值是單位長度和截面有關(guān)系的投資費用:
A=(截面S1電纜的初始投資-截面S2電纜的初始投資)/(截面S1-截面S2),(元/m.mm2)。 (2)
電纜初始投資費用包括電纜價格和綜合安裝費用,因為綜合安裝費用在整個投資費用中所占比例較少,因此,電纜價格成為影響A值的主要因素。根據(jù)電纜規(guī)格型號的不同,電纜的價格存在差異,為了計算方便,按照計算出的各型電纜A值,在不影響計算精度的情況下,用平均A值來計算經(jīng)濟(jì)電流截面密度,平均A值的誤差小于10%。表1為電力電纜計算A值及推薦平均A值比較
表2:各型電力電纜初始投資斜率A值統(tǒng)計及取用A值表
注1:A為單位截面長度初始投資斜率,包含電纜截面及安裝敷設(shè)綜合費用
受近幾年來有色金屬市場價格變動影響,電纜價格(特別是銅芯電纜價格)波動較大。以YJV銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電力電纜為例,從2009年到2011年期間,該型電纜價格波動達(dá)35%。如此大的價格變化將對單位長度和截面有關(guān)系的投資費用(A)產(chǎn)生影響,從而使電纜截面計算失真。
圖2:YJV銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電力電纜價格走勢圖
電纜價格波動對經(jīng)濟(jì)電流選型計算的影響分析:
1 電纜價格的上漲,使A值增大。
以低壓VV電力電纜為例,表3列出該型電纜在2011年的市場價,根據(jù)綜合造價折算方式,估算出該型電纜的初始投資費用。通過公式(2)可以計算出該型電纜的A值曲線。如圖3。由圖可看出該型電纜的A值在2.5左右。而由表2查得低壓VV22-1kV-(4×S)電纜的平均A值為1.602??梢?,由于電纜價格的上漲,導(dǎo)致A值增大。
表3:低壓電纜價格及初始投資費用
圖3:VV22-4*S電纜A值曲線
2 A值的增大,在相同的條件下,使電纜計算截面減小
假設(shè)條件:負(fù)載電流I=100A,Tmax=5000h,電能電價P=0.5元/kWh,L=1km,由表1查得對應(yīng)的F=65.6(元/W)。
當(dāng)A=1.602(元/m.mm2),代入公式(1):
宜選取截面為95mm2 電纜。
當(dāng)A=2.5(元/m.mm2),代入公式(1):
宜選取截面為70mm2電纜。因此,在相同的條件下,A值增大使電纜經(jīng)濟(jì)截面減小。
3 結(jié)論
中圖分類號TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708(2012)78-0058-02
根據(jù)社會發(fā)展的需要,促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展那是必然的,相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也隨之變的更加的復(fù)雜。大部分的企業(yè)、單位都沒有使用架空線路,不過也存在部分的使用電力電纜,所以,所以,電力電纜與架空線的混合使用越來越多。在目前的形勢下,輸電設(shè)備目前主要有兩種,一種是電力電纜,另一種則是架空線。架空線是一種輸電的線路,同時,它的參考是比較穩(wěn)定的,相應(yīng)的各種保護(hù)措施也比較全面、系統(tǒng)與完整。但是,它也有一定的缺點,比如:占地大、電磁的干擾力強(qiáng),這樣就會嚴(yán)重影響景觀與環(huán)境,所以,慢慢地,輸電網(wǎng)絡(luò)也很少用架空線。在國內(nèi),大中型的城市都在飛速的發(fā)展,對供電可靠、人身安全、維護(hù)工作量小、占地少等優(yōu)勢的電力電纜得到了非常廣泛的應(yīng)用。
1電力電纜的電氣特性
在當(dāng)前使用的電力電纜有超導(dǎo)電纜、橡皮絕緣電力電纜、氣體絕緣電力電纜等等。在這當(dāng)中交聯(lián)聚乙烯的電力電纜使用范圍最廣,是那些城市電網(wǎng)最喜歡使用的。
每種電纜的制作方法是不相同,正其如此,電感與電容是不相同的,與架空線也是不同的。因為它們之間的間距不同,架空線路的間距大,因此,電纜單位長度電感也就會小很多,所以,在實際上,電力電纜的阻抗角要比架空線路的的阻抗角小很多。因此,電纜的小電感特性所引起的一些像負(fù)載分配與短路電流水平的問題,同時還會對繼電器造成一定的影響。
電力電纜在纜心之間、纜心與護(hù)套間距離都要小的多,同時,再因為絕緣料的高價常數(shù),從而會使電纜單位長度比架空線的大的多,相對于較長的電纜線路,那么就必須要重視電容所帶來的影響。如果帶來了影響,一定要及時發(fā)現(xiàn)問題,并發(fā)現(xiàn)問題的所在之處,然后把問題得到最好的解決。平時也要做好事先預(yù)防措施,盡量把問題解決在沒有發(fā)生前,這樣可以減少一定的經(jīng)濟(jì)損失,為企業(yè)帶來更大的利益。
2混合線路的發(fā)展趨勢
如今,城市在高速發(fā)展,同時,變電站也要跟隨社會發(fā)展的腳步,得不斷的的改造、更新。到最后,電纜線路會把架空線路所替代。如此一來,就有更多的電纜與架空混合線路被迫使轉(zhuǎn)入地下,相對地,改用電纜的同時,也就自然而然的形成了混合線路。雖然供電方案總是避免采用混合線路,但是,在真正的現(xiàn)實生活中,有很多的是與供電方案存在很大程度上的出入,特別是混合線路的發(fā)展趨勢在不斷的增加,尤其是對大城市來說,出現(xiàn)混合線路是必然性的,總有一天會出現(xiàn)的。從當(dāng)前國內(nèi)的大中型城市來看,混合線路已經(jīng)有很多?;旌暇€路的結(jié)構(gòu)有著不同的結(jié)構(gòu)方案,一般的類型是由變電站根據(jù)地形等因素來規(guī)劃。同時再加上對混合線路進(jìn)行實地的研究,從而得出最佳的設(shè)計方案。
3對混合線路保護(hù)措施研究
3.1自適應(yīng)零序電流保護(hù)方法
依照混合的路線,電纜的零序阻抗是根據(jù)零序電流的變化而變化的,但是,架空線就不同,并不會因為電流的變化而改變,他在平常情況下,是比較穩(wěn)定的。所以,混合線路零序參數(shù)是零序電流的非線性函數(shù)。
自適應(yīng)零序電流保護(hù)方法的最重要的地方就是設(shè)法確定給定線路在發(fā)生接地短路的時候,零序電流與短路的位置關(guān)系,得了相應(yīng)的關(guān)系性曲線。最主要的流程如下:
1)第一就是要確認(rèn)系統(tǒng)運行方式,像最大運行方法,經(jīng)常運行方式等;
2)積累被保護(hù)的混合線路的基本參數(shù),包括電纜線路的參考零序阻抗的值、架空線路的長度等;
3)把混合線路分成一段一段的小段,分的越多越好,相應(yīng)地,分的越多,計算精確度也就越高。所以,可以把混合線路多分幾個小段,這樣可以達(dá)到計算精確度高需要;
4)零序電流保護(hù)的邏輯系統(tǒng)根據(jù)發(fā)生故障零電流的值或者是故障的位置,決定是否動作。
3.2自適應(yīng)接地距離保護(hù)方法
在以往的架空線接地距離保護(hù),在實際運行上,其保護(hù)系統(tǒng)都是完善的,但是,在運用電力電纜當(dāng)中,在一定的程度上是不相同的。所以,并不能把其他的=裝置的計算方法就用到電纜當(dāng)中,那樣將會存在很多的問題,也會出現(xiàn)故障,有些有運行上還會出錯。所以,平時這些是必須要注意的。盡可能的減少故障事故的發(fā)生,讓系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行。
使用以零序電流為極化量的接地方向多邊形阻抗繼電器,有以下幾方面好處:一方面能夠減少保護(hù)區(qū)受過度電阻導(dǎo)致的不良影響。另一方面,同時,還可以更方便保護(hù)的選擇性與可靠性。
4結(jié)論
綜上所述,社會在不斷的發(fā)展,混合線路越來越多,同時,問題也就會隨之出現(xiàn),故障也會越來越多,類型也各種各樣,阻抗同時也是會變化,通過自適應(yīng)零序電流的保護(hù)方法與自適應(yīng)接地距離的保護(hù)方法可以有效的保護(hù)電力電纜混合線路的配置。在目前,加大對混合線路的保護(hù)措施是首要任務(wù)、當(dāng)務(wù)之急。
參考文獻(xiàn)
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簽訂地點:***開發(fā)區(qū)工地現(xiàn)場
買受人:**有限公司簽訂時間: 20xx 年 9 月 24 日
第一條標(biāo)的、數(shù)量、規(guī)格及技術(shù)要求:詳見附件。合同總價為192.5014 萬元,人民幣金額(大寫):
壹佰玖拾貳萬伍仟零壹拾肆元整。如供貨過程中數(shù)量型號發(fā)生變更,貨物的單價按讓利后總價同比例下浮。
第二條質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn):所供電纜必須符合國家標(biāo)準(zhǔn),線徑及長度均不得有負(fù)公差,需提品出廠合格
證和3C 認(rèn)證。
第三條出賣人對質(zhì)量負(fù)責(zé)的條件及期限:質(zhì)保期為安裝完成驗收合格后18 個月。
第四條包裝標(biāo)準(zhǔn)、包裝物的供應(yīng)與回收:包裝必須確保貨物運抵現(xiàn)場的完好無損。電纜盤由出賣
人及時回收,若有丟失買受人概不負(fù)責(zé)。
第五條隨機(jī)的必備品、配件、工具數(shù)量及供應(yīng)辦法:無。
第六條合理損耗標(biāo)準(zhǔn)及計算方法:無。
第七條標(biāo)的物所有權(quán)自買受人驗收合格后時起轉(zhuǎn)移, 但買受人未履行支付價款義務(wù)的,標(biāo)的物
屬于出賣人所有。
第八條交(提)貨方式、地點:按買受人的要求分批運至工地現(xiàn)場。交貨時間為合同簽訂后10 天。
第九條運輸方式及到達(dá)站(港)和費用負(fù)擔(dān):汽車運輸,費用由出賣人承擔(dān)。
第十條檢驗標(biāo)準(zhǔn)、方法、地點及期限:按電纜國家標(biāo)準(zhǔn)、現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及出賣人提供的經(jīng)買受人
確認(rèn)的樣品驗收。
第十一條成套設(shè)備的安裝與調(diào)試:無。
第十二條結(jié)算方式、時間及地點:合同簽訂后,貨物運至現(xiàn)場,經(jīng)驗收合格后付至貨物價款的60%;
安裝完成、調(diào)試合格、驗證文件齊全后付至貨物價款的90% ;其余10%作為質(zhì)量保證金,在質(zhì)保期滿后
14 天內(nèi)付清(不計利息)。
第十三條擔(dān)保方式(也可另立擔(dān)保合同): 無。
第十四條本合同解除的條件:出賣人的供貨質(zhì)量、時間未按合同約定,買受人有權(quán)解除合同。
第十五條違約責(zé)任:出賣人未按合同約定供貨,買受人在權(quán)對出賣人進(jìn)行合同總價1%~5% 的罰款。
買受人未按合同付款,出賣人有權(quán)停止供貨。
第十六條合同爭議的解決方式:本合同在履行過程中發(fā)生的爭議,由雙方當(dāng)事人協(xié)調(diào)解決;也可由
當(dāng)?shù)毓ど绦姓芾聿块T調(diào)解;協(xié)調(diào)或調(diào)解不成的,按下列第(一)種方式解決:
(一)提交南京仲裁委員會仲裁;
(二)依法向人民法院起訴。
第十七條本合同自雙方簽訂之日起生效。
第十八條其他約定事項:
采購合同
1、電纜進(jìn)場后按國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測,檢測費用由出賣人承擔(dān)。
2、供貨數(shù)量為暫定量,具體量以買受人在施工過程中的要求為準(zhǔn),最終按實結(jié)算。出賣人投標(biāo)報價
中已包含由此發(fā)生的運輸費用。
3、貨物單價為固定單價,不因任何原因而調(diào)整。
4、出賣人提供的電纜是全新的未使用過的。電纜不允許有接頭。電纜應(yīng)持有國家歸口管理部門核發(fā)
的生產(chǎn)許可證,并有南京市、江寧區(qū)等相關(guān)政府進(jìn)網(wǎng)許可證。
5、出賣人應(yīng)負(fù)責(zé)指導(dǎo)電纜安裝、敷設(shè)、試驗等技術(shù)服務(wù)工作。
6、多芯電纜要求分色,其分色按國家標(biāo)準(zhǔn)(黃、綠、紅、藍(lán)、黑)雙色。
7、電纜的封端應(yīng)嚴(yán)密。
8、出賣人生產(chǎn)貨物時以每號建筑為單位,不可將同種型號規(guī)格的電纜合為一根。
9、貨物運至現(xiàn)場后,出賣人負(fù)責(zé)免費將貨物卸至買受人指定的地點。
10、招標(biāo)文件、投標(biāo)文件、對投標(biāo)文件的書面澄清等均作為合同附件,是合同不可缺少的一部分。
出賣人買受人鑒(公)證意見:
出賣人(章): 買受人(章):
住所:住所:
法定代表人:法定代表人:
委托人:委托人:
電話:電話:
傳真:傳真:
開戶銀行:開戶銀行:鑒(公)證機(jī)關(guān)(章)
帳號:帳號:經(jīng)辦人:
郵政編碼:郵政編碼:年月日
簽訂時間:簽訂時間:
采購合同
附件:
使用部位:
1 號建筑
序號 材料名稱 型號規(guī)格 單位 數(shù)量 單價 合價
--------------------------------------------
1 鎧裝銅芯交聯(lián)電力電纜YJV22-0.6/1KV-4*120+70 米933 225 209925
2 鎧裝銅芯交聯(lián)電力電纜YJV22-0.6/1KV-4*70+35 米605 130 78650
3 鎧裝銅芯交聯(lián)電力電纜YJV22-0.6/1KV-4*50+25 米823 92 75716
4 鎧裝銅芯交聯(lián)電力電纜YJV22-0.6/1KV-4*25+16 米360 51 18360
5 阻燃電力電纜ZR-YJV -0.6/1KV-4*35+16 米40 70 2800
6 阻燃電力電纜ZR-YJV -0.6/1KV-5*4 米49 20 980
7 阻燃電力電纜ZR-YJV -0.6/1KV-5*2.5 米41 8 328
8 銅芯電力電纜VV-0.6/1KV-4*35+16 米72 65 4680
9 銅芯電力電纜VV-0.6/1KV-4*25+16 米221 50 11050
10 銅芯電力電纜VV-0.6/1KV-5*16 米46 36 1656
11 銅芯電力電纜VV-0.6/1KV-5*10 米147 23 3381
12 銅芯電力電纜VV-0.6/1KV-5*6 米67 20 1340
13 銅芯電力電纜VV-0.6/1KV-5*4 米88 15 1320
14 銅芯電力電纜VV-0.6/1KV-3*4 米29 10 290
15 銅芯電力電纜VV-0.6/1KV-5*2.5 米147 8 1176
16 銅芯電力電纜VV-0.6/1KV-4*2.5 米59 10 590
17 鎧裝銅芯控制電纜KVV22-22*2.5 米750 27 20xx0
18 鎧裝銅芯控制電纜KVV22-26*2.5 米320 31 9920
19 鎧裝銅芯控制電纜KVV22-38*2.5 米500 49 24500
20 鎧裝銅芯控制電纜KVV22-2*4 米1910 6 11460
21 阻燃銅芯雙絞線ZR-RVS-2*2.5 米9400 2.5 23500
22 阻燃銅芯雙絞線ZR-RVS-2*1.5 米22560 1.5 33840
合計 535712
使用部位:2 號建筑
序號 名稱 型號規(guī)格 單位 數(shù)量 單價 合價
--------------------------------------
1 銅芯電力交聯(lián)電力電纜 YJV-0.6/1KV
4*185+95 米 140 320 44800
4*150+70 米 710 250 177500
4*120+70 米 265 214 56710
4*35+16 米 250 62 15500
4*25+16 米 100 48 4800
采購合同
銅芯鎧裝交聯(lián)電力電
2 纜 YJV22-0.6/1KV
YJV22-4*185+95 米 160 330 52800
YJV22-4*150+70 米 180 270 48600
YJV22-4*120+70 米 150 220 33000
YJV22-4*70+35 米 180 130 23400
YJV22-5*16 米 170 43 7310
3 阻燃銅芯電力電纜ZR-YJV-0.6/1KV
4*35+16 米 250 70 17500
4 阻燃銅芯電力電纜 ZR-YJV-0.6/1KV
3*2.5 米 1900 4.6 8740
4*120+70 米 50 230 11500
4*70+35 米 220 123 27060
4*50+25 米 230 86 19780
4*35+16 米 100 70 7000
4*25+16 米 150 50 7500
4*95 米 120 145 17400
4*50 米 250 70 17500
4*25 米 200 45 9000
4*4 米 50 12 600
4*2.5 米 50 10 500
5*16 米 150 36 5400
5*10 米 1200 25 30000
5*6 米 1100 16.6 18260
5*4 米 900 11.5 10350
5*2.5 米 2800 8 22400
5*1.5 米 50 8 400
5*1.0 米 450 6 2700
5 阻燃銅芯屏蔽控制電
纜 WL-KVVP-3*1.0 米 2400
5.7 13680
WL-KVVP-5*1.0 米 1500 7 10500
WL-KVVP-10*1.0 米 400 12 4800
6 阻燃銅芯控制電纜 ZR-KVV-3*1.0 米 2500 2.6 6500
ZR-KVV-5*1.0 米 900 3.5 3150
ZR-KVV-7*1.0 米 400 4.5 1800
ZR-KVV-4*1.0 米 100 4 400
7 阻燃銅芯屏蔽控制電
纜 ZR-KVVP-3*1.0 米 1200
4.8 5760
合計 744600
使用部位: 3號建筑
序
號
材料名稱型號規(guī)格單位數(shù)量單價合價
鎧裝銅芯電力電纜
YJV22-0.6/1KV
4*120+70
米 285 225 64125
鎧裝銅芯電力電纜 YJV22-0.6/1KV 4*95+50 米 422 185 78070
鎧裝銅芯電力電纜 YJV22-0.6/1KV 4*25+16 米 153 51 7803
鎧裝銅芯電力電纜 YJV22-0.6/1KV 5*10 米 251 30 7530
阻燃銅芯電力電纜 ZR-YJV0.6/1KV-4*95+50 米 65 180 11700
第 4 頁共 6 頁
采購合同
6 阻燃銅芯電力電纜 ZR-YJV0.6/1KV -4*50+25 米 105 86 9030
7 阻燃銅芯電力電纜 ZR-YJV0.6/1KV -4*35+16 米 246 70 17220
8 阻燃銅芯電力電纜 ZR-YJV0.6/1KV -4*25+16 米 115 50 5750
9 阻燃銅芯電力電纜 ZR-YJV0.6/1KV -5*16 米 104 36 3744
10 阻燃銅芯電力電纜 ZR-YJV0.6/1KV -5*10 米 312 25 7800
11 阻燃銅芯電力電纜 ZR-YJV0.6/1KV -5*6 米 263 16.6 4365.8
12 阻燃銅芯電力電纜 ZR-YJV0.6/1KV -5*4 米 207 11.5 2380.5
13 阻燃銅芯電力電纜 ZR-YJV0.6/1KV -5*2.5 米 414 8 331214 阻燃銅芯電力電纜 ZR-YJV0.6/1KV -4*2.5 米 725 10 7250
15 阻燃銅芯電力電纜 ZR-YJV0.6/1KV -3*2.5 米 173 5 865
16 阻燃銅芯電力電纜 ZR-YJV0.6/1KV -2*4 米 30 7 210
17 控制電纜 KVV-5*1.0 米 150 4 600
18 KVV-3*1.0 米 190 3 570
19 阻燃屏蔽控制電纜 ZR-KVVP-10*1.0 米 305 11 3355
20 阻燃屏蔽控制電纜 ZR-KVVP-7*1.0 米 516 7.5 3870
21 阻燃屏蔽控制電纜 ZR-KVVP-5*1.0 米 129 7 903
22 阻燃屏蔽控制電纜 ZR-KVVP-4*1.0 米 222 6 1332
23 阻燃屏蔽控制電纜 ZR-KVVP-3*1.0 米 691 5 3455
合計 245240.3
使用部位: 4 號建筑
序號 材料名稱 型號規(guī)格 單位 數(shù)量 單價 合價
------------------------------------------
1 鎧裝銅芯電力電纜YJV22-8.7/10KV-3*185 米 140 280 39200
2 銅芯交聯(lián)聚氯乙烯電力電纜YJV-0.6/1KV 4*185+95 米 81 320 25920
3 銅芯交聯(lián)聚氯乙烯電力電纜YJV-0.6/1KV 4*25+16 米 70 48 3360
4 銅芯塑料電力電纜VV-0.6/1KV 4*95+50 米 62 170 10540
5 銅芯塑料電力電纜VV-0.6/1KV 3*35+16 米 112 49 5488
6 銅芯塑料電力電纜VV-0.6/1KV 3*35 米 112 40 4480
7 銅芯塑料電力電纜VV-0.6/1KV 4*25+16 米 142 45.5 6461
8 銅芯塑料電力電纜VV-0.6/1KV 3*25+16 米 217 36 7812
9 銅芯塑料電力電纜VV-0.6/1KV 3*25 米 308 30 9240
10 銅芯塑料電力電纜VV-0.6/1KV 5*16 米 56 36 20xx
11 銅芯塑料電力電纜VV-0.6/1KV 4*10 米 208 18 3744
12 銅芯塑料電力電纜VV-0.6/1KV 5*2.5 米 139 8 1112
13 銅芯塑料電力電纜VV-0.6/1KV 4*2.5 米 172 10 1720
14 銅芯塑料電力電纜VV-0.6/1KV 3*2.5 米 113 5 565
15 銅芯塑料絕緣控制電纜KVV-7*1 米 341 4 1364
16 銅芯塑料絕緣控制電纜KVV-4*1 米 89 5 445
17 銅芯塑料絕緣控制電纜KVV-3*1 米 147 3 441
18 銅芯塑料絕緣屏蔽控制電纜KVVP-5*1 米 132 6 792
19 銅芯塑料絕緣屏蔽控制電纜KVVP-4*1 米 270 5 1350
20 銅芯塑料絕緣屏蔽控制電纜KVVP-3*1 米 512 5 2560
合計
128610
使用部位:
5 號建筑
序號 材料名稱 型號規(guī)格 單位 數(shù)量 單價 合價
----------------------------------------------
1 鎧裝銅芯交聯(lián)電力電纜YJV22-0.6/1KV-5*16 米 155 43 6665
2 鎧裝銅芯交聯(lián)電力電纜YJV22-0.6/1KV-4*150+70 米 235 270 63450
3 鎧裝銅芯交聯(lián)電力電纜YJV22-0.6/1KV-4*35+16 米 235 68 15980
4 鎧裝銅芯交聯(lián)電力電纜YJV22-0.6/1KV-4*25+16 米 310 51 15810
5 銅芯交聯(lián)電力電纜YJV-0.6/1KV 5*10 米 225 24 5400
6 銅芯交聯(lián)電力電纜YJV-0.6/1KV 5*6 米 51 20 1020
7 控制電纜KVVP-10*1.0 米 56 15 840
8 控制電纜KVVP-7*1.0 米 154 8 1232
9 控制電纜KVVP-4*1.0 米 38 7 266
10 控制電纜KVVP-3*1.0 米 428 6.5 2782
合計 113445
使用部位:
6 號建筑
序號 材料名稱 型號規(guī)格 單位 數(shù)量 單價 合價
---------------------------------------------
1 鎧裝銅芯交聯(lián)銅芯電力電纜YJV22-0.6/1KV-4*120+70 米 640 225 144000
2 鎧裝銅芯交聯(lián)銅芯電力電纜YJV22-0.6/1KV-5*10 米 330 35 11550
3 阻燃型銅芯塑料電纜ZR-VV-0.6/1KV-3*35+16 米 45 50 2250
4 阻燃型銅芯塑料電纜ZR-VV-0.6/1KV-3*35 米 45 46 2070
5 阻燃型銅芯塑料電纜ZR-VV-0.6/1KV-4*16 米 55 30 1650
6 控制電纜KVV-4*1.5 米 50 8 400
合計 161920
使用部位: 14 號建筑
序號 材料名稱 型號規(guī)格 單位 數(shù)量 單價 合價
中圖分類號:U45 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
一、引言
隨著城市化進(jìn)程的不斷進(jìn)行,城市的面積也在不斷擴(kuò)容,為滿足城市發(fā)展的需要,原架空電網(wǎng)必須入地,電力電纜入地建設(shè)后,其通風(fēng)問題就呈現(xiàn)出來,目前國內(nèi)實際設(shè)計采用按照一定換氣次數(shù)計算,使得設(shè)備配置明顯偏大,主要原因在于沒有掌握電纜隧道內(nèi)的傳熱學(xué)過程。本文試圖通過對南方某電纜隧道進(jìn)行傳熱學(xué)分析計算,提供正確的電纜隧道通風(fēng)傳熱計算方法。
二、電纜隧道基本情況
擬建的南方某特大型城市220kv電纜隧道將布置4回12根截面積為25002載流量為1900A的220kv銅芯電纜、4回12根截面積為12002載流量為937A的110kv銅芯電纜,線路全長約0.8 km。采用明挖隧道,斷面尺寸為2.3×2.05m,如下圖1所示。
由于本工程基本上位于城市主干道下方,受條件限制其最大通風(fēng)井間距達(dá)到1km,其他普遍大于200m,與《電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》中通??刂频拿魍谒淼腊踩拙嚯x不大于200m相比,本工程通風(fēng)條件比較惡劣。
為保證隧道內(nèi)的通風(fēng)排熱效果,本工程采用機(jī)械送、排風(fēng)方式。
三、電纜隧道通風(fēng)的傳熱學(xué)分析
由于電纜在隧道內(nèi)將產(chǎn)生大量的熱量,這部分熱量將一部分通過隧道壁面?zhèn)髦镣寥溃硪徊糠謩t通過機(jī)械通風(fēng)方式排出室外。
電纜隧道傳熱學(xué)計算的基本假設(shè)
隧道內(nèi)電纜滿負(fù)荷運行;
隧道內(nèi)最高溫度不超過40℃;
由于隧道深埋,可以假定隧道周圍土壤溫度恒定、隧道壁面溫度恒定,隧道通過壁面?zhèn)鬟f到土壤的熱量恒定;
電纜隧道內(nèi)的氣流方向與各回電纜敷設(shè)方向一致,可視為氣流沿軸向流過水平管束;
由于采用機(jī)械通風(fēng)方式,空氣流經(jīng)隧道與電纜及隧道墻壁之間的傳熱過程為混合對流換熱過程。
隧道內(nèi)每m電纜的最大發(fā)熱量q
q=q1+q2=12(I12R1+I22R2)=12ρ(I12/S1+I22/S2)
………(1)
式中q1,q2分別為220kv和110kv電纜的每m發(fā)熱量,W;ρ為銅芯電纜的電阻率,Ω?m; I、R、S分別為電纜的電流、電阻及橫截面積;
混合對流換熱過程試算
根據(jù)上述假定,電纜隧道內(nèi)的傳熱過程可視為流體在水平管內(nèi)的混合對流換熱過程,布朗和高文 [1]導(dǎo)出下列層流時的計算公式:
Num=1.75[Gzm+0.012(GzmGrm1/3)4/3]1/3(μf/μw)0.14
……(2)
式中,Num=αm L /λm,稱為努謝爾特準(zhǔn)則,αm為混合對流換熱系數(shù),W/(m2℃);λm為空氣導(dǎo)熱系數(shù),W/(m℃);L為與流體換熱的壁面定型參數(shù),這里取為隧道斷面的寬度及高度尺寸,m.
Gzm=RemPrmD/L,稱為格萊茲準(zhǔn)則;
Grm=βgL3t/ν2,為格拉曉夫準(zhǔn)則, β為空氣體脹系數(shù),K-1;g為重力加速度,m/s; t=tf-tt為空氣平均溫度與土壤溫度差值,tf=(tp-tj)/2, tp,tj分別為隧道排風(fēng)溫度和送風(fēng)溫度,℃;ν為空氣運動粘度,m2/s;D為水平管內(nèi)徑或當(dāng)量直徑,m;
μf,μw為分別以tf和tw為定性溫度的空氣動力粘度,kg/(m?s)
在紊流時,梅坦斯 [3]和??颂亟ㄗh采用下式:
Num=4.69Rem0.27Prm0.21Grm0.07(D/L)0.36
…………(3)
式中,Rem為雷諾準(zhǔn)則,Rem=v L/ν, v為空氣流速,m/s;
Prm為普朗特準(zhǔn)則,Prm=ν/a;a為熱擴(kuò)散率或稱導(dǎo)溫系數(shù),m2/s;
按上式分別求出空氣與側(cè)墻壁面、頂板和底板的αm1、αm2值后,可得出通過每m長隧道圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳至土壤的熱量qs為:
qs=LK(tf-tt)
…………(4)
上式中,K=1/(1/αm+δ/λ),為隧道內(nèi)空氣與土壤的傳熱系數(shù),δ為圍護(hù)結(jié)構(gòu)厚度,λ為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱系數(shù),由于隧道圍護(hù)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱系數(shù)在1.28~1.74 W/(m℃)范圍內(nèi),因此隧道壁面與土壤之間存在較大的導(dǎo)熱溫差,長期運行結(jié)果該溫度趨于恒定,并滿足下式:
q=qs+qt
…………(5)
式中的qt為機(jī)械通風(fēng)排除的熱量,qt=M cpρ(tp-tj),M為機(jī)械通風(fēng)量,m3/s, cp為空氣的定壓比熱,kj/kg?℃.
聯(lián)立上述各式,通過試算及驗算,當(dāng)該假設(shè)壁面溫度與驗算壁面溫度一致時,本計算結(jié)果收斂。
本工程按上述原理計算后的結(jié)果見下表1~6,可以發(fā)現(xiàn)各區(qū)段隧道所需通風(fēng)斷面平均風(fēng)速為0.90m/s,各區(qū)段混合對流換熱量與通過壁面導(dǎo)熱量之間的傳熱誤差平均為0.05%,其隧道壁面溫度計算假定值與核算后達(dá)到熱交換平衡時的壁面溫度平均相差僅1.41%,兩者趨于相等,因此計算結(jié)果是可信的。
表1 各區(qū)段電纜發(fā)熱量、機(jī)械通風(fēng)排除熱量及通過壁面?zhèn)鬟f到土壤熱量計算結(jié)果
表2 各區(qū)段混合對流換熱與壁面導(dǎo)熱量之間的傳熱誤差
表3 各區(qū)段假設(shè)壁溫與達(dá)到熱交換平衡時的計算壁溫比較表
表4 各區(qū)段排除余熱所需計算通風(fēng)量
上述結(jié)果與供電部門實際運行情況基本相符,符合上海市工程建設(shè)規(guī)范DG/TI08-2017-2007《世博會園區(qū)綜合管溝建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》和廣東省標(biāo)準(zhǔn)DBJ/T15-64-2009《城市地下空間開發(fā)利用規(guī)劃與設(shè)計技術(shù)規(guī)程》相關(guān)條文要求,因此本計算方法是可信的。
如果僅按照電纜發(fā)熱量等余熱完全由通風(fēng)系統(tǒng)排除,則通風(fēng)量將達(dá)到39.5m/s即142222m3/h,隧道斷面風(fēng)速達(dá)到8.4m/s,其設(shè)備及土建投資和運行費用將大大增加,如果措施不力還將給周邊環(huán)境帶來噪聲污染,增大了環(huán)保風(fēng)險。
因此正確的計算方法是保證工程順利推進(jìn),降低工程造價,節(jié)省運行費用和降低運營期環(huán)保風(fēng)險的重要保證和基礎(chǔ),應(yīng)該引起通風(fēng)設(shè)計工程師的高度重視。
三、結(jié)論及建議
通過上述實例分析,可得出以下結(jié)論:
深埋電纜隧道通風(fēng)問題實質(zhì)上是一個流過隧道內(nèi)的空氣與電纜、電纜隧道壁面及隧道周圍土壤之間的傳熱學(xué)過程,且通過隧道壁面?zhèn)魅胪寥赖臒崃坎豢珊鲆暎?/p>
電纜隧道的通風(fēng)量除與隧道內(nèi)電纜種類、數(shù)量、負(fù)載電流大小等有關(guān)外,還與所處地區(qū)、隧道尺寸及通風(fēng)區(qū)段的長度有關(guān);
在隧道內(nèi)敷設(shè)電纜數(shù)量和隧道斷面尺寸不變的情況下,隧道每米長度所需的通風(fēng)量也將不變。
為此,建議電力運營部門應(yīng)加強(qiáng)電纜隧道投運后的監(jiān)測并將相關(guān)數(shù)據(jù)反饋給設(shè)計部門,以便改進(jìn)設(shè)計思路和方法,更好的服務(wù)于供電部門,為推進(jìn)城市架空電線入地創(chuàng)造更好條件。
【參考文獻(xiàn)】
民用建筑供配電線路中的導(dǎo)線主要有電線和電纜。正確地選用電線和電纜,對于保證民用建筑供配電系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、合理的運行有著十分重要的意義。
1、導(dǎo)線選擇的一般原則和要求
1.1 按使用環(huán)境及敷設(shè)方式選擇
在選擇電線或電纜時,應(yīng)根據(jù)具體的環(huán)境特征及線路的敷設(shè)方式確定選用何種型號的導(dǎo)線和電纜。此處推薦根據(jù)環(huán)境特征及線路的敷設(shè)方式的要求采用的電線和電纜型號,
1.2按發(fā)熱條件選擇
按允許的發(fā)熱條件,每一種導(dǎo)線截面都對應(yīng)一個允許的載流量。因此在選擇導(dǎo)線截面時,必須使其允許載流量大于或等于線路的計算電流值,
1.3按電壓損失選擇
為了保證用電設(shè)備的正常運行,必須使設(shè)備接線端子處的電壓在允許值范圍之內(nèi)。但由于線路上有電壓損失,因此在選擇電線或電纜時,要按電壓損失來擇電線或電纜的截面。
1.4按機(jī)械強(qiáng)度選擇
導(dǎo)線本身的重量以及風(fēng)、雨、冰、雪使導(dǎo)線承受一定應(yīng)力。如果導(dǎo)線過細(xì),就容易折斷,引起停電等事故。因此,還要根據(jù)機(jī)械強(qiáng)度來選擇,以滿足不同用途時導(dǎo)線的最小截面要求,
在具體選擇導(dǎo)線截面時,必須綜合考慮電壓損失、發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度等要求。
1.5 選擇室內(nèi)、外線路導(dǎo)線的基本原則
從經(jīng)濟(jì)合理著想,室外線路的電線、電纜一般采用鋁導(dǎo)線,架空線路采用裸鋁絞線。當(dāng)高壓架空線路的檔距較長、桿位高差較大時,采用鋼芯鋁絞線。對于有鹽霧或其他化學(xué)侵蝕氣體的地區(qū),采用防腐鋁絞線或銅絞線。電纜線路一般采用鋁芯電纜,在振動劇烈和有特殊要求的場所采用銅芯電纜。
1.6 選用電纜線的原則
當(dāng)輸配電線路所經(jīng)過的路徑不宜敷設(shè)架空線路,或當(dāng)導(dǎo)線交叉繁多、環(huán)境特別潮濕、具有腐蝕性和火災(zāi)爆炸等危險情況時,可考慮采用電纜線。其他情況下一般應(yīng)盡量采用普通導(dǎo)線。
2、電線、電纜的型號和截面的選擇
2.1 常用電線、電纜的型號規(guī)格與敷設(shè)方式的標(biāo)準(zhǔn)
在民用建筑中,室內(nèi)常用的導(dǎo)線主要為絕緣電線和絕緣電纜線;室外常用的是裸導(dǎo)線或絕緣電纜線。絕緣導(dǎo)線按所用絕緣材料的不同,分為塑料絕緣導(dǎo)線和橡皮絕緣導(dǎo)線;按線芯材料的不同分為銅芯導(dǎo)線和鋁芯導(dǎo)線;按線芯的構(gòu)造不同分為單芯和多芯導(dǎo)線。
2.1.1 塑料絕緣電線
常用的聚氯乙烯絕緣電線是在線芯外包上聚氯乙烯絕緣層。其中銅芯電線的犁型為BV,鋁芯電線的型號為BLV。
聚氯乙烯絕緣軟線主要用作交流額定電壓250V以下的室內(nèi)日用電器及照明燈具的連接導(dǎo)線,俗稱燈頭線,都是雙芯的,型號為RVB和RVS。它取代了過去常用的RX和RXS型橡皮絕緣棉紗編織軟線。
2.1.2 橡皮絕緣電線
常用的橡皮絕緣電線的型號有BX(BLX)和BBX(BBLX)。BX(BLX)為銅芯棉紗編織橡皮絕緣線,BBX(BBLX)為銅芯玻璃絲編織橡皮絕緣線。這兩種電線是目前仍在應(yīng)用的舊品種。它們的基本結(jié)構(gòu)是在芯線外面包一層橡膠,然后用編織機(jī)編織一層棉紗或玻璃絲纖維,最后在編制層上涂蠟而成。由于這兩種電線生產(chǎn)工藝復(fù)雜,成本較高,正逐漸被塑料絕緣線所取代。
2.1.3 電纜線
電纜線的種類很多,按用途可分為電力電纜和控制電纜兩大類;按絕緣材料,可分為油浸紙絕緣電纜、橡皮絕緣電纜和塑料絕緣電纜三大類。一般都由線芯、絕緣層和保護(hù)層三個主要部分組成。線芯分為單芯、雙芯、三芯及多芯。是常用的塑料絕緣電力電纜的結(jié)構(gòu)。
2.2 常用電線和電纜型號的選擇原則
在民用建筑電氣設(shè)計和施工過程中,電線和電纜型號的選擇應(yīng)遵循如下原則:貫徹“以鋁代銅”的方針,在滿足線路敷設(shè)要求的前提下,宜優(yōu)先選用鋁芯導(dǎo)線,但在一些特殊場合和配電裝置中,必須選用銅芯導(dǎo)線;盡量選用塑料絕緣電線,這是由于塑料絕緣線的生產(chǎn)工藝簡單、絕緣性能好、成本低,尤其在建筑物表面直接敷設(shè)時,應(yīng)選用聚氯乙烯絕緣和護(hù)套電線。
2.3 導(dǎo)線和電纜截面的選擇
導(dǎo)線和電纜線的截面選擇主要應(yīng)滿足如下要求:有足夠的機(jī)械強(qiáng)度,避免因刮風(fēng)、結(jié)冰或施工等原因被拉斷;長期通過負(fù)荷電流不應(yīng)該使導(dǎo)線過熱,對避免損壞絕緣名造成短路、失火等事故。
線路上電壓損失不能過大。對于電力線路,電壓損失一般不能超過額定電壓的10%;對于照明線路一般不能超過5%。
2.3.1選擇方法
一般可按如下步驟進(jìn)行:對手距離L≤200m的線路,一般先數(shù)熱條件的計算方法選擇導(dǎo)線截面,然后用電壓損失條件和機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)行校驗;對于距離L>200m的較長的供電線路,一般先按允許電壓損失的計算方法選擇截面,然后用發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度條件進(jìn)行校驗。
民用建筑主要由低壓供配電線路供電,所以導(dǎo)線截面的選擇計算方法主要采用發(fā)熱條件計算法和電壓損失計算法。
2.3.2 按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線截面
由于負(fù)荷電流通過導(dǎo)線時會發(fā)熱,使導(dǎo)線溫度升高,而過高的溫度將加速絕緣老化,甚至損壞絕緣,引起火災(zāi)。裸導(dǎo)線溫度過高時將使導(dǎo)線接頭處加速氧化,接觸電阻增大,引起接頭處過熱,造成斷路事故,因此規(guī)定了不同材料和絕緣導(dǎo)線的允許載流量。在這個允許值范圍內(nèi)運行;導(dǎo)線溫度不會超過允許值。
2.3.3按允許電壓損失選擇導(dǎo)線截面
電流流過輸電線時,由于線路中存在阻抗,必將產(chǎn)生電壓損失。這里所講的電壓損失是指線路的始端電壓與終端電壓有效值的代數(shù)差,即ΔU=U1- U2。由于用電設(shè)備的端電壓偏移有一定的允許范圍,所以要求線路的電壓損失也有一定的允許值。
2.3.4 零線截面的選擇方法
在三相四線制供電線路中,零線截面可根據(jù)流過的最大電流值按發(fā)熱條件進(jìn)行選擇。根據(jù)運行經(jīng)驗,也可按不小于相線截面的1/2選擇,但必須保證零線截面不得小于按機(jī)械強(qiáng)度要求的最小允許值。單相線路的零線截面應(yīng)與相線相同。兩相帶零線的線路可以近似認(rèn)為流過零線的電流等于相線電流,因此零線截面也與相線相同。
在選擇導(dǎo)線截面時,除了考慮主要因素外,為了同時滿足前述幾個方面的要求,必須以計算所求得的幾個截面中的最大者為準(zhǔn),最后從電線產(chǎn)品目錄中選用稍大于所求得的線芯截面即可?!?/p>
中圖分類號:TM247
2010年8月3日,河南省鞏義市一座用戶變電站的10KV饋線電纜發(fā)生爆裂,經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn),是一條240mm2的電纜爆裂引發(fā)了此次事故。為什么會發(fā)生此次事故呢,原來該電纜所帶的負(fù)荷為本廠的熱軋生產(chǎn)線,近期由于該生產(chǎn)線增容,負(fù)荷增大,廠家為了節(jié)省投資,在原來240mm2的電纜上并了一條70mm2電纜,經(jīng)計算二根電纜并用安全載流量是610A,而熱軋生產(chǎn)線的最大負(fù)載電流為550A,按照I≥Izmax的原則,這樣運行應(yīng)該是安全可靠的。但是,他們忽略了電纜是有電阻的,因為多并電纜連接時,由于阻抗的不同,會造成多并電纜的電流分配不平衡,從而導(dǎo)致了240mm2電纜負(fù)載過大而爆裂。
電纜電阻的計算
電纜的直流標(biāo)準(zhǔn)電阻可以按照下式進(jìn)行計算:
式中:R20――電纜在20℃時的直流標(biāo)準(zhǔn)電阻(Ω/km)
n――芯線數(shù);
K1――芯線扭絞率,約0.02-0.03;
K2――多芯電纜的扭絞率,約0.01-0.02。
任一溫度下每千米長電纜實際交流電阻為:
式中:a1――電阻在t℃時的溫度系數(shù);
按照電纜電阻的計算方法,將不同標(biāo)稱截面的電阻值計算如下:
標(biāo)稱截面(mm2)
增容以后,熱軋生產(chǎn)線負(fù)荷電流為550A,現(xiàn)有電纜為240mm2三芯鋁芯電纜,查表二知其安全載流量為415A,電纜將超載運行,存在不安全隱患,為了保證供電正常,該企業(yè)打算并另外一根電纜進(jìn)行分流,以保證正常供電。
那么,這根電纜該如何選擇呢?該企業(yè)進(jìn)行了簡單的計算:由于兩條電纜平行敷設(shè)時,電纜的安全載流量會發(fā)生變化,兩條并用時,其安全載流量應(yīng)該為原載流量的0.92倍。則此時240mm2鋁芯電纜的安全載流量為382A。70mm2的安全載流量為180A,按照I≥Izmax的原則再并一根70mm2的電纜就可以保證安全運行。
按照表一可以計算出電纜的阻抗模值,在不計并列電纜的接觸電阻的情況下,將并列電纜理解為兩阻抗并聯(lián),計算出電流分配值。
當(dāng)熱軋生產(chǎn)線并一70mm2的三芯鋁芯電纜時:
不難看出240mm2的電纜還是在過載運行。
結(jié)束語
在平時的工作中,我們經(jīng)常會忽視電纜并行敷設(shè)時的相互影響,忽視電纜的阻抗情況,而簡單的根據(jù)安全載流量進(jìn)行電纜的選擇,根據(jù)上例,可以看出,簡單的按照經(jīng)驗來選擇并用電纜是不可行的。
必須考慮到其阻抗及電纜間的相互影響進(jìn)行科學(xué)計算后,方可進(jìn)行選擇。
也就是說,在兩電纜并列運行時,選擇電纜的載流量必須滿足以下條件:
而且還必須滿足:I選擇fh
其中:I選擇fh――并用以后所選擇的電纜的負(fù)荷電流;
I選擇――所選擇的電纜的額定載流量;
I已有fh――并用以后已有的電纜的負(fù)荷電流;
I已有――已有的電纜的額定載流量。
經(jīng)計算,如果與原240mm2鋁芯電纜并一根95mm2鋁芯電纜就可保證安全運行。
中圖分類號:TM75 文章編號:1009-2374(2016)36-0067-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.36.033
交流耐菏匝槭羌定電力設(shè)備絕緣強(qiáng)度最有效和最直接的方法,是交接試驗和預(yù)防性試驗的一項重要內(nèi)容,而串聯(lián)諧振是交流耐壓試驗中常用的一種方法。對于110kV、220kV電壓等級長距離電力電纜進(jìn)行交流耐壓試驗,由于存在試驗電壓高、電容量大等特點,如果單一的采用串聯(lián)諧振交流耐壓試驗方式,由于被試品對地電容量很大,容易導(dǎo)致諧振頻率過低,甚至低于30Hz。因此現(xiàn)場通常采用串并聯(lián)混合諧振交流耐壓試驗方式,但串并聯(lián)混合諧振在實際試驗中,存在試驗頻率不能直接計算、試驗電源容量難以估算的問題,這給試驗工作帶來了很大的麻煩。本文通過計算分析,推導(dǎo)給出串并聯(lián)混合諧振試驗頻率計算公式和試驗電源容量的估算方法,從而給試驗工作帶來了很大的方便。
1 串并聯(lián)混合諧振試驗頻率及試驗電源容量計算
串并聯(lián)混合諧振試驗原理圖如圖1所示:
假設(shè)試驗回路的諧振頻率為f,將試驗回路右側(cè)的并聯(lián)電抗器L2和被試品電容等效為電容C1,如圖2所示,由于進(jìn)行該類型高壓試驗時,土建施工已基本結(jié)束,試驗場地比較平整寬闊,電抗器可以盡量分散擺放,所以不考慮電抗器之間的互感磁通,即不考慮互感的影響。
兩個無源二端口網(wǎng)絡(luò)等效的條件是阻抗相等,即在該二端口上施加相同電壓U,電流I也相同。則:
由上述推導(dǎo)公式可知,試驗過程中不同電感量的電抗器L1、L2位置發(fā)生改變時,諧振頻率將不會發(fā)生變化,但流過勵磁變的電流I、勵磁變輸出電壓U1及試驗電源進(jìn)線電流i與電抗器L1、L2的關(guān)系密切,所以在試驗過程中,一般要求將電感量小的電抗器用做并聯(lián)補(bǔ)償,以減小流過勵磁變的電流I、勵磁變輸出電壓U1及試驗電源進(jìn)線電流i。在試驗準(zhǔn)備階段,由于品質(zhì)因素Q存在不確定性,為準(zhǔn)備試驗電源,Q值一般取經(jīng)驗值20進(jìn)行
估算。
2 現(xiàn)場實際應(yīng)用
對某變電所110kV電力電纜進(jìn)行交流耐壓試驗。電纜參數(shù)為額定電壓64/110kV,型號ZC-YJLW03-Z,電纜長度1300m,截面1×630mm2,電纜對地電容量約為0.26uF。根據(jù)GB50150-2006電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn),64/110kV橡塑電纜交流耐壓試驗電壓為2U0=128kV,試驗時間為60min。試驗采用4臺220kV、146H、5A的高壓諧振電抗器,1臺150kVA變頻電源,1臺7.5kV/5A×4勵磁變進(jìn)行。試驗如考慮采用串聯(lián)諧振方式進(jìn)行,則需要4臺電抗器并聯(lián)后等效為1臺電抗器進(jìn)行串聯(lián)諧振。此時計算頻率約為51.7Hz,高壓試驗電流約為10.78A,估算所需電源容量約為104A??紤]現(xiàn)場無法提供如此大的試驗電源,試驗人員考慮試驗采用串并聯(lián)混合諧振方式進(jìn)行,即4臺電抗器采用1串3并,試驗時,在勵磁變高壓側(cè)接一只50kV分壓器,用于監(jiān)測勵磁變高壓側(cè)輸出電壓,勵磁變高壓側(cè)與串聯(lián)電抗器用高壓引線連接,接一只鉗形電流表,變頻電源輸入側(cè)接一只鉗形電流表,此時高壓側(cè)等效電阻主要考慮勵磁變高壓側(cè)電阻和串聯(lián)電抗器電阻兩部分,勵磁變高壓側(cè)電阻約為150Ω,串聯(lián)電抗器電阻約為624Ω,等效電阻約為774Ω。按照推導(dǎo)出的公式進(jìn)行計算,試驗頻率約為51.7Hz,高壓試驗電流I約為2.67A,勵磁變高壓側(cè)電壓約為2.89kV,試驗電源約為8.6A?,F(xiàn)場實際試驗后,諧振頻率為51.5Hz,高壓試驗電流I為2.7A,與理論計算數(shù)據(jù)相吻合,勵磁變高壓側(cè)電壓為4.0kV,品質(zhì)因數(shù)q為32,試驗電源輸入電流為16.4A。為驗證推導(dǎo)出的公式,試驗人員更改L1、L2位置,即采用3臺電抗器并聯(lián)后串聯(lián)在高壓回路中用于抬升試驗電壓,另1臺電抗器做并聯(lián)補(bǔ)償用,此時高壓側(cè)等效電阻約為358Ω。按照推導(dǎo)出的公式進(jìn)行計算,試驗頻率約為51.7Hz,高壓試驗電流I約為8.1A,勵磁變高壓側(cè)電壓為2.89kV,試驗電源約為35.6A?,F(xiàn)場試驗后,諧振頻率為51.6Hz,高壓試驗電流I為8.0A,與理論計算數(shù)據(jù)相吻合,勵磁變高壓側(cè)電壓為5.5kV,品質(zhì)因數(shù)Q為23.2,試驗電源輸入電流為66.9A。
通過兩次現(xiàn)場實際驗證可以看出,諧振頻率、高壓回路電流與理論計算相吻合,但是勵磁變高壓側(cè)電壓、品質(zhì)因數(shù)及試驗電源輸入電流與理論計算不符,這是因為110kV電纜終端位于40m高的鐵塔上,高壓引線很長,隨著試驗電壓的升高,電抗器高壓接線柱、高壓引線及電纜終端導(dǎo)體都會對空氣放電,即產(chǎn)生起暈現(xiàn)象,導(dǎo)致試驗回路的品質(zhì)因數(shù)下降,所以勵磁變高壓側(cè)輸出電壓比理論計算值要高,而高壓回路的電流大小不變,所以導(dǎo)致試驗電源輸入容量升高,輸入電流增加。
3 結(jié)語
現(xiàn)場進(jìn)行長距離電力電纜交流耐壓試驗時,應(yīng)事先通過理論計算,選擇合適數(shù)量的試驗電抗器及合適試驗方式,使試驗頻率、試驗電流等參數(shù)滿足試驗要求;由于上述理論推導(dǎo)未考慮到電感元件互感的影響,為避免理論計算與現(xiàn)場實際偏差較大,電抗器之間應(yīng)盡量分散擺放,以減小甚至消除互感的影響;由于高壓引線起暈受高壓引線長度、線徑、環(huán)境溫度、濕度等不可控因素的影響,實際選擇試驗電源時,容量要求至少要按照理論計算值的2~4倍考慮,以保證試驗電源容量滿足試驗要求。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:城市配電 橋架最小允許彎曲半徑填充率彎通
中圖分類號:F407文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
Keywords: city distributioncableminimum bending radiusfilling rate General
一、規(guī)范對橋架選擇的相關(guān)要求:
(一)《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范――2008》對橋架敷設(shè)電纜的規(guī)定
1. 電纜最小允許彎曲半徑
電纜在任何敷設(shè)方式及其全部路徑的任何彎曲部位,應(yīng)滿足電纜允許彎曲半徑要求,電纜的最小允許彎曲半徑不應(yīng)小于表1所列數(shù)值。
表1 電纜最小允許彎曲半徑
2.填充率
在電纜托盤上可以無間距敷設(shè)電纜,電纜在托盤內(nèi)橫斷面的填充率:電力電纜不應(yīng)大于40%。
二、根據(jù)電纜最小允許彎曲半徑選擇橋架:
圖1為一橋架彎通,彎通的尺寸為:長×寬×高=l×b×h ,內(nèi)側(cè)倒角為45°,倒角距離為b 。
圖1 橋架彎通
(一)、不考慮電纜外徑,求解電纜最小允許彎曲半徑與橋架寬度的關(guān)系
圖2:圖中圓與橋架外邊相切,圓的半徑為R,橋架的寬度為b(即AB=b),橋架的倒角為45度,橋架的倒角距離為b ,CF為倒角上的兩個點,當(dāng)CF為圓上的點時,所得出的圓的半徑最大。
圖2
由勾股定理得:
BC2+OB2=R2; (1)
由圖可知:
OA=OC=OE=BD=R;
BC=BD-2b;
OB=OA-b。
BC=BD-CD;
BD=R; BC=R-2b (2)
CD=2b;
OB=OA-AB;
OA=R;OB=R-b(3)
AB=b;
由(2)、(3)可將(1)式寫為:
(R-2b)2+(R-b)2=R2;(4)
整理如下:
R2-6Rb+5b2=0; (5)
求解(5)式得:
R1=b;R2=5b;
顯然R1不滿足要求;R=5b;(6)
所以5b為最大轉(zhuǎn)彎半徑。
在實際工程中,電纜都有外徑,上述論述只是方便我們理解后邊的計算。
(二)考慮電纜外徑,求解最小允許彎曲半徑與橋架寬度和電纜外徑的關(guān)系
圖3:電纜的半徑為r,直徑為d , 內(nèi)圓的半徑為R,橋架的寬度為b,橋架的倒角為45度, C’F為倒角上的兩個點,當(dāng)C’F為最小圓上的點時,所得出的圓的半徑最大。
由勾股定理得:
BC’2+OB2=R2;(7)
圖3
由圖可知:
OA’= OC’= OE’=OE-d=R;
C’D=2b;
BD=R+d;
BC’=BD-C’D;BC’= R+d-2b (8)
OB=OA-AB;
OA=R+d; OB= R+d-b(9)
AB=b;
由(8)、(9)式可將(7)式寫為:
(R+d-2b)2+(R+d-b)2=R2; (10)
整理得:
(11)
根據(jù)一元二次方程的求解公式:
R=
得:
R1=(12)
R2=(13)
顯然R2不滿足要求; R=; (14)
所以為最大轉(zhuǎn)彎半徑。
上面為我們考慮了電纜外徑算出來的轉(zhuǎn)彎半徑,工程上一般將圖3中OC做為實際電纜的轉(zhuǎn)彎半徑。即R=+r 。 (15)
三、利用在Excel中編輯公式來計算不同橋架所能通過的電纜數(shù)量如下:
四、利用在Excel中編輯公式來計算多根電纜所需的截面積要求:
配網(wǎng)工程中常用的最大電纜就是240截面的電纜,所以我們等效為該規(guī)格的電纜,方便工程選擇橋架。只有同時滿足表2和表3的橋架,才可滿足工程實際需求。
五、總結(jié):
工程中,可通過增加橋架倒角距離的方法來增大電纜轉(zhuǎn)彎半徑。表3中電纜截面是利用電纜直徑的平方來計算的(因為電纜之間存在間隙,本人認(rèn)為該計算更為合理) 。
本文的計算已在《中豪置業(yè)塔密村片區(qū)城中村改造19號地塊受電工程》中應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
中圖分類號:TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1000-8136(2012)17-0036-01
接地裝置就是包括引線在內(nèi)的埋設(shè)在地中的一個或一組金屬體(包括水平埋設(shè)或垂直埋設(shè)的接地極、金屬構(gòu)架、金屬管道、鋼筋混凝土構(gòu)筑物基礎(chǔ)及金屬設(shè)備等),或由金屬導(dǎo)體組成的金屬網(wǎng),其功能是用來泄放故障電流、雷電流或其他沖擊電流,穩(wěn)定電位。而接地系統(tǒng)則是指包括發(fā)變電所接地裝置、電纜接地、中性線接地及二次系統(tǒng)接地在內(nèi)的系統(tǒng)。
1 接地方式
根據(jù)電力供應(yīng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》的要求,3~35 kV交流電力系統(tǒng)可依據(jù)不同的情況選擇以下接地方式:①不接地方式;②消弧線圈接地方式;③電阻接地方式。
變電所的接地裝置應(yīng)充分利用自然接地體,并敷設(shè)人工接地體,為了將變電所內(nèi)各種不同用途和各種不同電壓的電氣設(shè)備接地,要求敷設(shè)一個總的接地裝置,接地裝置的接地電阻應(yīng)滿足其中接地電阻最小值的接地要求,接地電阻允許值R≤120/I,I是計算用的流經(jīng)接地裝置的入地短路電流,短路電流計算方法:
(1)對裝有消弧線圈的發(fā)電廠、變電所或電力設(shè)備的接地裝置,計算電流等于該廠、所內(nèi)接在同一電力網(wǎng)各消弧線圈額定電流總和的1.25倍。
(2)對不裝消弧線圈的發(fā)電廠、變電所或電力設(shè)備的接地裝置,計算電流等于電力網(wǎng)中斷開最大一臺消弧線圈時的最大可能殘余電流值。
2 接地系統(tǒng)的構(gòu)成
一個裝置或一個單體項目的接地系統(tǒng)由下列部分組成:
(1)為保證人員及設(shè)備的安全及正常運行,應(yīng)將電氣設(shè)備的某些部分與接地裝置做良好的電氣連接。接地系統(tǒng)設(shè)計包括工作接地、保護(hù)接地、過電壓(內(nèi)部及雷電)保護(hù)接地及防靜電接地等幾種方式。
(2)需進(jìn)行工作接地的設(shè)備,如發(fā)電機(jī)、變壓器及靜電電容器組的中性點:電流互感器、電壓互感器的二次線圈;避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網(wǎng)及保護(hù)間隙等。
(3)需做保護(hù)接地的設(shè)備金屬外殼或支架,如電動機(jī)、變壓器、電容器、電力電纜的金屬外皮、電力線路的金屬保護(hù)管及電纜支架等。
3 接地裝置設(shè)計
3.1 水平接地體
變電所接地裝置應(yīng)敷設(shè)以水平接地體為主的人工接地體,降低接地電阻主要靠大面積水平接地體,它既有均壓和減少接觸電壓、跨步電壓的作用,又有較好的散流作用。水平均壓帶的平行間距一般按接地網(wǎng)面積大小,按5~10 m布置,接地網(wǎng)面積越大,
均壓帶的間距應(yīng)越大。水平接地體的外緣應(yīng)閉合,外緣各角應(yīng)做成圓弧形,圓弧的半徑不宜小于均壓帶間距的1/2,接地網(wǎng)的埋深一般0.6~0.8 m。在凍土地區(qū)應(yīng)敷設(shè)在凍土層以下。
3.2 垂直接地體
沖擊接地電阻是變電所接地裝置的重要技術(shù)指標(biāo),接地體在沖擊電流作用下的性能與在工頻電流作用下不同,在沖擊電流作用下的接地體呈現(xiàn)明顯的電感元件,阻礙接地電流流向接地體遠(yuǎn)端。處于接地網(wǎng)內(nèi)部的垂直接地體,由于水平接地網(wǎng)的屏蔽效應(yīng),其對于降低接地電阻影響甚小,處于接地網(wǎng)邊緣的垂直接地體,由于接地網(wǎng)的屏蔽效應(yīng)相應(yīng)減少,其對于接地網(wǎng)散流有一定幫助。變電所接地裝置應(yīng)敷設(shè)必要的垂直接地體,接地網(wǎng)內(nèi)位于引流點的垂直接地體可有效改善接地裝置的沖擊特性,接地裝置應(yīng)在避雷器、建筑物頂避雷帶及場區(qū)避雷針接入,主接地網(wǎng)引流點處敷設(shè)若干垂直接地體。
4 降阻措施
4.1 水平外延接地
應(yīng)盡量采用水平放射方式。因為水平放射施工費用低,不但可降低工頻接地電阻,還可降低沖擊接地電阻,起到有效的防雷作用。
4.2 深埋式接地極
在地下水位較豐富及地下水位較高(地下較深處的土壤電阻率較低)的地方,可用堅井式或深埋式接地極,具有不易受外力破壞、不易氧化銹蝕和鋼材消耗量小等優(yōu)點。
4.3 爆破接地技術(shù)
基本原理是用鉆機(jī)垂直鉆孔幾十米,在孔中布置接地電極,然后沿孔每隔一定的距離安放一定量的炸藥來進(jìn)行爆破,將巖石爆裂、爆松,接著用壓力機(jī)將調(diào)成漿狀的物理降阻劑壓入深孔及爆破制裂產(chǎn)生的縫隙中,通過降阻劑將地下巨大范圍內(nèi)的土壤內(nèi)部溝通,加強(qiáng)接地電極與土壤、巖石的接觸,從而達(dá)到較大幅度降低接地電阻的目的。
4.4 降阻劑