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鋁絲鎧裝短路電流計(jì)算

在國(guó)外的很多中壓?jiǎn)涡?/span>電纜中，為了避免渦流損耗，同時(shí)保證電纜可承受一定的拉力，鎧裝采用的是鋁絲鎧裝。因?yàn)樵?/span>電纜安裝實(shí)際操作中，鎧裝和屏蔽一樣，都是要接地的。國(guó)外的電力系統(tǒng)大多屬于A類系統(tǒng)，即中性點(diǎn)是直接接地的，在這種系統(tǒng)中，需要通過較大的接地短路電流，即在電纜發(fā)生短路時(shí)，屏蔽和鎧裝可以通過比較大的短路電流，將電流導(dǎo)入大地，而使電纜免于受損。因此，鋁絲鎧裝的短路電流計(jì)算，是工程技術(shù)人員必備的一種技能。在IEC標(biāo)準(zhǔn)中，并無鋁絲鎧裝短路電流的計(jì)算公式，有的只是銅帶屏蔽和銅絲屏蔽。但是，依然可以依據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)和參照其他國(guó)內(nèi)外資料，進(jìn)行鋁絲鎧裝短路電流的計(jì)算推導(dǎo)，并得出準(zhǔn)確的經(jīng)得住實(shí)踐檢驗(yàn)的鋁絲鎧裝短路電流數(shù)據(jù)，從而在電纜的研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造過程中發(fā)揮重要作用。

　　 電纜中任一載流部分，其額定短路電流的計(jì)算方法，通常假設(shè)在短路持續(xù)期間，熱量保留在載流體內(nèi)部（即絕熱受熱）。實(shí)際上在短路時(shí)，一些熱量會(huì)傳入鄰近的材料中，就是事實(shí)上短路電流可以更大些，即所謂的考慮非絕熱效應(yīng)。在短路持續(xù)的全過程，非絕熱法是有效的。
與絕熱法相比，采用非絕熱法計(jì)算，屏蔽層、護(hù)層和小于10mm2的導(dǎo)體（特別是用作屏蔽線），其允許短路電流有很大增加。
鋁絲鎧裝非絕熱短路電流計(jì)算如下：

　　 一、考慮非絕熱效應(yīng)的修正系數(shù)計(jì)算

　　 由于鋁絲鎧裝的內(nèi)部是PVC護(hù)層，而外部需用無紡布綁扎，然后才可擠包PVC外護(hù)套，因而周圍媒質(zhì)參數(shù)只需考慮PVC護(hù)層和無紡布。式中，σ2，σ3--鋁絲鎧裝層四周媒質(zhì)比熱（J/Kom3）

又：PVC護(hù)層 σ2=1.7×106 J/Kom3

無紡布纖維 σ3=2.0×106 J/Kom3

又：ρ2，ρ3鋁絲鎧裝層四周媒質(zhì)熱阻（Kom/W）

PVC護(hù)層 ρ2=6.0Kom/W

無紡布纖維 ρ3=6.0Kom/W
F --鋁絲鎧裝和周圍非金屬材料之間考慮熱性不完善接觸時(shí)的不完善接觸因素，F(xiàn)=0.5

σ1--屏蔽層、護(hù)層或鎧裝層的比熱，J/Kom3 鋁絲σ1=2.5×106 J/Kom3

所有參數(shù)代入計(jì)算得：
ε=1.158非絕熱系數(shù)。

　　 二、絕熱過程短路電流的計(jì)算公式：

　　 其中，S--電纜屏蔽截面積，以YJV72 12/20kV 1×500為例，則S=60*2.5^2*0.7854=295mm2

IAd 鋁絲鎧裝屏蔽短路電流

β 溫度系數(shù)的倒數(shù)，228

θf 最終短路溫度，θf=250℃

θi 起始短路溫度，θi =90℃

σc 20℃時(shí)導(dǎo)體的比熱容，2.5×106 J/Kom3

ρ20 20℃時(shí)導(dǎo)體的電阻率，2.8264x10-8Ω.m。t為短路時(shí)間（S）取1S。
則，絕熱過程允許短路電流（1秒鐘）為：=28.87kA

　 三、非絕熱效應(yīng)的短路電流計(jì)算

　　 依據(jù)以上計(jì)算過程有，

非絕熱過程允許短路電流（1秒鐘）為： =1.158*28.87=33.43kA

　　 通過以上計(jì)算可以看出，鋁絲鎧裝的非絕熱短路電流相比絕熱短路電流事實(shí)上有了很大增加。IEC949（1988）標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)假定了最惡劣的計(jì)算條件，也即實(shí)際上在計(jì)算中已經(jīng)考慮了余量，當(dāng)然額定短路電流的計(jì)算結(jié)果是偏安全的。上述計(jì)算中基本上仍是按照IEC949（1988）標(biāo)準(zhǔn)中銅絲屏蔽的計(jì)算公式，只不過考慮了鋁絲鎧裝的周圍媒質(zhì)有別于銅絲屏蔽的周圍媒質(zhì)，并且將原公式中銅絲的相應(yīng)參數(shù)換成了鋁絲的。

　　 另外，參照國(guó)外經(jīng)驗(yàn)金屬屏蔽層的最終短路溫度可以到350℃，為安全起見，也有選擇到300℃的，為提高我國(guó)電網(wǎng)的安全程度，實(shí)際計(jì)算按300℃計(jì)算。而上述金屬屏蔽均是針對(duì)銅帶或銅絲，鋁絲鎧裝應(yīng)與銅屏蔽有所不同，因?yàn)殇X材對(duì)高溫的耐受性要弱于銅。我們?cè)趯?shí)際計(jì)算中參照了鋁導(dǎo)體的最終短路溫度，按250℃計(jì)算，這樣算得的短路電流可確保實(shí)際短路時(shí)鎧裝鋁絲不至于因過載而出現(xiàn)安全問題。

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［atltech0 在 2016-1-14 10:15:16 編輯過］