用计算机实现高压电力电缆截面的选择计算

王艳君高亮河北农业大学机电工程学院(071001)
　　
　　摘要本文阐述了电力电缆截面的选择方法，并给出了用计算机实现电缆截面选择的主程序框图。通过运行程序可自动完成电缆截面的选择计算，提高了计算速度和精度。
　　关键词电缆截面选择计算
　　电力线路按结构可分为架空线路和电缆线路。架空线路具有投资少、施工敷设简易、维
　　护检修方便等优点，缺点是自然条件(风、雪、冰、雷电等)对运行安全有较大的威胁。为了节约国家的建设资金，一般以采用架空线路为宜。但当受到条件限制时(如架空线路敷设在困难或有特殊要求)，则采用电缆线路供电。电缆与架空线相比，散热条件差，故应考虑在短路条件下的热稳定问题。因此高压电缆截面除按经济电流密度、允许电压损失、长时允许电流选择外，还应按短路的热稳定条件进行校验。
　　1　　　　 高压电缆截面选择方法
　　(1)　按经济电流密度选择电缆截面。
　　根据高压电缆线路所带负荷的最大负荷年利用小时及电缆芯线材质，查出经济电流密度Jec ，然后计算正常运行时的长时最大负荷电流Imax ，电缆的经济截面S为：
　　
　　
　　按经济电流密度选出的电缆，还应决定经济合理的电缆根数。一般情况下，电缆截面在150mm2以下时，其经济根数为一条。当截面S大于150mm2时，其经济根数可按S/150决定，取其整数。若电缆截面S比一条150mm2电缆大，但又比两根150mm2的电缆小时，通常宜采用两根120mm2的电缆。
　　(2)　按长时允许电流选择电缆截面。
　　根据按经济电流密度选择的标准截面，查出其长时允许电流Iy，应不小于长时最大负荷电流Imax，即KIy≥Imax?
　　式中K为不同敷设条件下的综合校正系数，其中包括空气中单根敷设、空气中多根敷设、空气中穿管、土壤中单根敷设、土壤中多根敷设等综合系数。
　　(3)　按短路热稳定校验电缆截面。
　　电缆的最小热稳定截面为：
　　
　　式中I∞—三相最大稳态短路电流
　　tdz—短路电流作用的等值时间(假想时间)
　　C—与电缆材料及允许发热有关的热稳定系数
　　若初选好的电缆截面大于此值，则合格，否则应加大电缆截面。
　　(4)　按电压损耗校验电缆截面。
　　对供电距离远、容量较大的电缆线路或电缆—架空混合线路，应校验其电压损失。所有电缆选择后，按从变压器二次侧到网络各个末端的电压损失校验。如图1所示网络，须校验2—4，2—5，2—6的电压损失。
　　图1　放射式供电网络
　　电压损失按下式计算：
　　
　　式中Ue—额定电压
　　K—串联电缆的段数
　　
　　
　　—各段串联电缆的有功负荷乘以该段电阻值
　　若ΔU＜5%Ue，则所选电缆校验合格；否则最末一根电缆加大一级标准截面，再校验，若还不行，依次往前逐段加大一级标准截面。在校验时，若某段电缆已选成两根，加大截面时两根都加大一级。
　　2　 程序设计
　　电缆截面的选择，应兼顾安全性和经济性两方面的要求。一般根据最大长期工作电流来选择，按电压损失和热稳定条件校验。但是有些回路，如发电机、变压器回路，其最大负荷年利用小时Tm＞5000h且长度超过2km时，应按经济电流密度选择较为合理，并应按长时允许电流、短路热稳定及允许电压降校验。
　　笔者利用VB5.0编制了高压电力电缆截面选择软件，提供了按经济电流密度选择和按允许电流选择两种方案，可应用于实际工程设计，其主程序框图如图2所示。这里例举一个实例。某农村变电所有4条10kV出线，从出线断路器到架空线路之间用电力电缆连接，并列敷设在电缆沟内，长度为16m，最大负荷年利用小时为4000h，线路最大负荷为1520kW，负荷功率因数为0.8，当地最热月平均最高温度为30℃，电缆始端的最大短路容量36.6MVA，线路继电保护动作时间为0.1s，断路器全分闸时间为0.3s，试选择出线电缆。计算机运行结果：每条线路选一根10kV ZLL120型3×70三芯油浸纸绝缘铝芯铝包铠装防腐电缆，此结果与工程实际相符。

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