多并电缆的电流分配

电缆安全载流量选择我国从上世纪60年代起开始使用电力电缆，随着电力、能源的不断发展，电力电缆被利用在各个领域，其优点是受外界气候干扰小、安全可靠、隐蔽、较少维护、经久耐用,可在各种场合下敷设。我工区直接进行敷设的电力电缆主要是在新井投产时由变压器至井口表箱的低压电缆，采用的是1KV，VLV型铠装聚乙烯电缆，在实际工作中怎样根据负荷情况选取电缆、尤其是负荷增加时，如何选取并用电缆是我们需要考虑的主要问题。关键词：电力电缆安全载流量一、电力电缆的选择1、电缆选择的一般原则（1）电缆的额定电压等于或大于所在网络的额定电压，电缆的最高工作电压不得超过其额定电压的15％。（2）除在要移动或振动剧烈的场所采用铜心电缆外，一般情况下采用铝心电缆。（3）敷设在电缆构筑物内的电缆宜采用裸铠装电缆或铝包裸塑料护套电缆。（4）直埋电缆采用带护层的铠装电缆或铝包裸塑料护套电缆。（5）移动机械选用重型橡套电缆。（6）有腐蚀性的土壤一般不采用直埋，否则应采用特殊的防腐层电缆。在有腐蚀性介质的场所，应采相应的电缆护套。（7）垂直或高差较大处敷设电缆，应采用不滴流电缆。（8）环境温度超过40℃时不宜采用橡皮绝缘电缆。2、电缆截面的选择计算及校验（1）按电压选择电缆：按照上述的一般原则中的第一条进行选择。（2）按经济电流密度选择电缆截面：计算方法与导线截面的计算方法一样。（3）按照线路最大长期负载电流校验电缆截面Iux≥Izmax式中：Iux——电缆的允许负载电流（A）；Izmax——电缆中长期通过的最大负载电流（A）。我们在平时的工作中最长用的就是这种选择方法，通常是先求出线路的工作电流，再按照线路最大的工作电流不应该大于电缆的允许载流量。电缆允许的长期工作电流见表一。导线截面（mm2）单心二心三心四心铜心铝心铜心铝心铜心铝心铜心铝心4610162535507095120150185240300400500625800761001351642052533113564104665516327648821032120858771041261581952392763163594244865876777899313645608110612816019724027831927354662819912815218521524631395271961141441792172522923333922330405473881111381671942252573053039527094119149184226260301345233040547392115141174201231266表一1千伏VV29、VLV29、VV30、VLV30、VV50、VLV50、VV59、VLV59型铠装聚乙烯电缆安全载流量（A）二、并用电缆的选择我们在实际工作中经常会遇到这种情况，由于负荷的增加，负载电流增大，原有电缆载流量不足，过流运行，为了增加容量，考虑到原有电缆运行正常，要重新敷设电缆施工难度大而且不经济，我们常采用双并、甚至三并的做法。在并用电缆的选择上很多人认为只要在满足载流量要求的前提下电缆截面越小越经济，越合理，实际究竟是不是这样呢。2006年1月3日1#变压器至配电室主电缆爆，原185mm2的四心铝心电缆2根爆了一根，工区为了及时恢复供电，将另一根好的电缆保留，并了两根120mm2的四心铝心电缆进行供电。在运行了10个月后2006年11月15日主电缆再次爆裂，经检查发现，185mm2的电缆爆引发了此次事故。为什么会发生此次事故呢，按照表一我们可以得出三根电缆并用得安全载流量是668A，使用钳型电流表测得生活区得的最大负载电流只有500A，按照Iux≥Izmax的原则，这样运行应该是安全可靠的。但是，我们忽略了电缆是有电阻的，因为多并电缆连接时，连接处存在接触电阻不同，而此接触电阻又往往与电缆本身的电阻可比拟，其结果会造成多并电缆的电流分配不平衡，多并电缆的电流分配，是与电缆的阻抗有关的。1、电缆电阻的计算电缆的直流标准电阻可以按照下式进行计算：R20=ρ20（1+K1）（1+K2）/∏/4×d2n×103式中：R20——电缆在20℃时的支流标准电阻（Ω/km）ρ20——导线的电阻率（20℃时）（Ω*mm2/km）d——每根心线的直径（mm2）n——心线数；K1——心线扭绞率，约0.02-0.03；K2——多心电缆是的扭绞率，约0.01-0.02。任一温度下每千米长电缆实际交流电阻为：R1＝R20（1+a1）(1+K3)式中：a1——电阻在t℃时的温度系数；K3——计及肌肤效应及临近效应的系数，截面积为250mm2以下时为0.01；1000mm2时为0.23-0.26。2、电缆电容的计算C＝0.056Nεs/G式中：C——电缆的电容（uF/km）εs——相对介电系数（标准为3.5-3.7）N——多心电缆的心数；G——形状系数。3、电缆电感的计算配电用的地下电缆，当导体截面为圆形时，且忽略铠装及铅包损失时，每根电缆的电感计算方法与导线相同。L＝0.4605㏒Dj/r+0.05uLN＝0.4605㏒DN/rNDN＝3√DANDBNDCN式中：L——每根相线的电感（mH/km）LN——中性线的电感（mH/km）；DN——相线与中性线间的几何距离（cm）；rN——中性线的半径（cm）；DAN、DBN、DCN——各相线对中性线间的中心距离（cm）。3、例证测得工区2＃生活变负荷电流为330A，现有电缆为120mm2四心铜心电缆，查表一知其安全载流量为260A，现在电缆超载运行，存在不安全隐患，为了保证供电正常，我工区打算并另外一根电缆进行分流，以保证正常供电。（以下提到的电缆都是指1KV，VLV型铠装聚乙烯四心铜心电缆）。如果按照安全载流量来看330A－260A＝70A，我们只需要并一根载流量为70A的电缆在理论上就可以保证安全运行（理想情况下）。按照电缆阻抗的计算方法，将16mm2、25mm2、35mm2、50mm2、70mm2、95mm2、120mm2的阻抗值如表二：标称截面积（mm2）电阻(Ω/km)(20℃时)电抗(Ω/km)1625355070951201.150.750.530.370.260.190.150.0680.0660.0640.0630.0810.060.06表二四心铜心电缆阻抗按照上表我们可以计算出电缆的阻抗模，在不计并列电缆的接触电阻的情况下，将并列电缆理解为两阻抗并联，计算出电流分配值。当然，两条电缆平行敷设时，电缆的安全载流量会发生变化，两条并用时，其安全载流量应该为原载流量的0.92倍。则此时120mm2铜心电缆的安全载流量为239A。25mm2的为86A,35mm2的为109A,按照Iux≥Izmax的原则再并一根35mm2的电缆就可安全运行。为2＃生活并一35mm2的四心铜心电缆时：︱Z25︱＝0.534Ω负载电流为330A，则I120＝︱Z16︱/（︱Z16︱+︱Z120︱）*330得出I120＝253.19A；I16＝76.81A不难看出120mm2的电缆还是在过流运行。三、总结在平时的工作中，我们经常会忽视电缆并行敷设时的相互影响，忽视电缆的阻抗情况，而简单的根据安全载流量进行电缆的选择，根据上例，可以看出，简单的按照经验来选择并用电缆是不可行的。必须考虑到其阻抗及电缆间的相互影响进行科学计算后，方可进行选择。也就是说,在两电缆并列运行时，选择电缆的载流量必须满足以下条件：I选择＝︱Z已有︱/（︱Z已有︱+︱Z选择︱）*实际负荷电流Izmax*0.92四、参考文献1、《10KV及以下电力电缆敷设运行实用技术》，周欲厚，机械工业出版社，2005，7。2、《电工速算手册》，方大千，福建科学技术出版社，2004.4。