33kv銅絲屏蔽風(fēng)力發(fā)電電纜產(chǎn)品設(shè)計書(載流量、短路電流、短時過負(fù)荷、過負(fù)荷曲線、感應(yīng)電壓、絕緣設(shè)計)

1、<p><b>　　鑒定資料之八</b></p><p>　　額定電壓19/33 kV銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣雙護(hù)套</p><p><b>　　風(fēng)力發(fā)電電力電纜</b></p><p><b>　　產(chǎn)品設(shè)計計算書</b></p><p>　　XXXXXXXXXXXXXXX

2、XXX</p><p><b>　　XXXX年XX月</b></p><p><b>　　產(chǎn)品設(shè)計計算書</b></p><p><b>　　產(chǎn)品設(shè)計計算依據(jù)：</b></p><p>　　《電力電纜設(shè)計原理》（哈爾濱理工大學(xué) 卓金玉 編著）、</p><p

3、>　　AS/NZS 1429.1:2006 《工作電壓1.9/3.3(3.6)kV至</p><p>　　19/33(36)kV電力電纜》</p><p>　　二.電纜機構(gòu)尺寸、性能的設(shè)計計算：</p><p><b>　　電纜結(jié)構(gòu)圖及尺寸</b></p><p>　　FY-YJSY03 19/33 kV 1&#

4、215;1000電纜結(jié)構(gòu)表</p><p><b>　　電纜技術(shù)數(shù)據(jù)表： </b></p><p>　　FY-YJSY03 19/33 kV 1×1000風(fēng)力發(fā)電電力電纜技術(shù)表</p><p><b>　　長期載流量計算書</b></p><p>　　FY-YJSY03 19/33 kV

5、 1×1000澳大利亞使用條件及必要系數(shù)：</p><p>　　如圖：單芯屏蔽型電纜等效熱路圖</p><p>　　WC+Wi WC+Wi+WS </p><p>　　θC T1 θS T3 θe T4 θ0</p><p><b>　

6、　熱路方程為：</b></p><p>　　θc-θ0 =（θc-θs）+（θs-θe）+（θe-θa）</p><p>　　θc式中為導(dǎo)體允許最高溫度；θa為周圍媒質(zhì)溫度；</p><p>　　θs為金屬屏蔽溫度；θs為電纜表面的溫度。</p><p>　　對上式帶入各路損耗，及熱阻并進(jìn)行化簡，可得具體載流量計算公式：</

7、p><p>　　其中：I ：截流量（A）</p><p>　　Δθ：Δθ=θc-θa，導(dǎo)體溫度與環(huán)境溫度之差（℃）</p><p>　　Rc : 90℃時導(dǎo)體交流電阻（Ω/km）</p><p>　　Wc、Wi：導(dǎo)體損耗和絕緣介質(zhì)損耗</p><p>　　λ1： 金屬屏蔽層的損耗因數(shù)</p><

8、p>　　T1 ：導(dǎo)體與金屬屏蔽間絕緣層熱阻（k.m/w）</p><p>　　T3 ：電纜外護(hù)套熱阻（k.m/w）</p><p>　　T4 ：電纜表面與周圍媒介之間熱阻熱阻（k.m/w）</p><p>　　導(dǎo)體交流電阻Rc的計算：</p><p>　　Rc= R、（1+ys+yp）</p><

9、p>　　R、= R0[1+a20(90-20) ]</p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　R、：最高運行溫度下導(dǎo)體直流電阻（Ω.m）</p><p><b>　　ys：集膚效應(yīng)</b></p><p><b>　　yp：鄰近效應(yīng)</b><

10、/p><p>　　R0：20℃時導(dǎo)體直流電阻（Ω.m）</p><p>　　a20：20℃時導(dǎo)體的溫度系數(shù)</p><p>　　其中f為電源頻率，工頻為50Hz, R´為單位長度電纜導(dǎo)體線芯直流電阻，對于圓形緊壓導(dǎo)體ks=1：分割導(dǎo)體 ks=0.435。</p><p>　　其中：Dc為線芯外徑，</p><p>

11、;　　kp對于圓形緊壓導(dǎo)體kP=1; 分割導(dǎo)體 kP=0.37，</p><p>　　s為線芯中心軸間距離。</p><p>　　2） 介質(zhì)損耗Wi的計算：</p><p>　　其中：U0為對地電壓；</p><p>　　C為電容；為電源角頻率；</p><p>　　金屬屏蔽損耗λ1的計算：</p>&l

12、t;p>　　λ1=λ1′+λ1″</p><p>　　其中：λ1′環(huán)流損耗，</p><p><b>　　λ1″渦流損耗</b></p><p>　　對于單芯電纜分割導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中λ1′可忽略不計；λ1″渦流損耗用下式計算：</p><p><b>　　λ1=λ1〃</b></p>

13、<p>　　式中： Rc為90℃導(dǎo)體交流電阻；Rs為單位長度金屬屏蔽電阻；</p><p>　　gs為相鄰電纜引起該電纜金屬屏蔽的渦流損耗；</p><p>　　ts為金屬屏蔽銅絲直徑； </p><p>　　為工作溫度下金屬屏蔽材料電阻率；</p><p>　　DS為金屬屏蔽直徑；</p><p>　　鎧裝

14、層損耗λ2的計算：</p><p><b>　　λ2=0 </b></p><p>　　電纜連續(xù)載流量主要計算參數(shù)數(shù)據(jù)表</p><p>　　電纜連續(xù)載流量主要計算參數(shù)數(shù)據(jù)表</p><p>　　導(dǎo)體和金屬屏蔽熱穩(wěn)定計算書</p><p>　　4.1 金屬屏蔽的短路電流</p>&l

15、t;p>　　金屬屏蔽的短路電流計算結(jié)果</p><p>　　導(dǎo)體短路電流計算結(jié)果</p><p>　　短時間過負(fù)荷載流量計算書</p><p><b>　　短時間過負(fù)荷曲線</b></p><p>　　金屬屏蔽感應(yīng)電壓計算書</p><p>　　7.1等邊三角形敷設(shè)</p>&

16、lt;p>　　其中,S為電纜導(dǎo)體軸間距,mm</p><p>　　rs為電纜金屬屏蔽的半徑,mm</p><p><b>　　I負(fù)載電流,A</b></p><p>　　可得金屬屏蔽感應(yīng)電動勢有效值Us =53.4V/km。</p><p>　　7.2 水平等距敷設(shè)</p><p><

17、b>　　中間相感應(yīng)電動勢</b></p><p><b>　　96</b></p><p>　　超前相、滯后相感應(yīng)電動勢</p><p>　　Xs為兩根相鄰電纜單位長度金屬屏蔽的電抗，Ω/m；</p><p>　　Xm為電纜平面排列時，某一外側(cè)電纜金屬屏蔽與另兩根電纜導(dǎo)體之間單位長度電纜的互抗，Ω/m；

18、</p><p>　　可得金屬屏蔽感應(yīng)電動勢有效值Us1=Us3=123.1V/km、Us2=96.1V/km。</p><p><b>　　電纜絕緣設(shè)計方案</b></p><p>　　8.1 AC電壓時的設(shè)計</p><p>　　對于AC電壓，將設(shè)計壽命作為30年，來設(shè)計絕緣厚度。</p><p&

19、gt;　　8.1.1 計算公式</p><p><b>　　計算公式如下所示：</b></p><p>　　tAC：必要絕緣厚 （mm）</p><p>　　Um：線間最高電壓 （kV）</p><p><b>　　K1：溫度系數(shù)</b></p><p><b

20、>　　K2：壽命系數(shù)</b></p><p>　　K3：產(chǎn)品試驗等不確定要素系數(shù)（1.1）</p><p>　　EL(AC)：AC設(shè)計電位梯度（kV/mm）</p><p>　　用這個公式（1）式可以求得絕緣厚度。</p><p>　　8.1.2 線間最高電壓（Um）</p><p>　　線間最高電壓

21、（Um）是指用戶系統(tǒng)運行中，高于可能外加的最高電壓，進(jìn)行設(shè)計時必須將此值明確。</p><p>　　8.1.3 溫度系數(shù)K1為1.1。</p><p>　　8.1.4 壽命系數(shù)（K2）</p><p>　　壽命系數(shù)（K2）是基于下面的思考方法思考決定的。即vnt=常數(shù)，這一思考方法，也就是說將v作為向電纜施加的電壓，將t作為通電時間，用兩對數(shù)圖表表示時，梯度（n）是

22、常數(shù)。</p><p>　　60年代，國際大電網(wǎng)會議（CIGRE）先后就XLPE電纜基于抽樣存在微孔的長期試驗，提出n應(yīng)取12較安全。若按使用壽命為30年，則K2=4。日本等國家以往多按此方法設(shè)計。8.1.5 產(chǎn)品試驗等不確定要素系數(shù)（K3）</p><p>　　此值是對將來有可能發(fā)生的事情的安全系數(shù)，采用1.1。</p><p>　　8.1.6 AC設(shè)計電位梯

23、度（EL(AC)）</p><p>　　EL本來是將破壞數(shù)據(jù)進(jìn)行威爾布解析而求得的該位置的參考，是絕對不破壞的電場。 JB/T 10437-2004申明：35 kV及以下交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜用XLPE絕緣料工頻擊穿場強應(yīng)≥25 kV/mm，因此我們采用EL=25 kV/mm作為計算數(shù)據(jù)。</p><p>　　8.2. Imp電壓的設(shè)計</p><p>　　對于Im

24、p電壓，使用BIL（Basic Impulse Level）設(shè)計電位梯度（EL）以及諸系數(shù)進(jìn)行計算。</p><p>　　8.2.1 計算公式</p><p><b>　　計算公式如下所示：</b></p><p>　　tImp=BIL×I1×I2×I3÷El(Imp)···

25、;···（2）</p><p>　　tImp：必要絕緣厚度 （mm）</p><p>　　BIL：系統(tǒng)耐雷電擊穿電壓 (kV)</p><p><b>　　I1：溫度系數(shù)</b></p><p><b>　　I2：老化系數(shù)</b></p><p

26、>　　I3：產(chǎn)品試驗等不確定要素系數(shù)</p><p>　　El(Imp)：Imp設(shè)計電位梯度（kV/mm）</p><p>　　公式（2）是一般性的公式，用這個公式可以求得絕緣厚度。</p><p>　　8.2.2 BIL值</p><p>　　BIL值是同客戶的系統(tǒng)設(shè)計而決定的。</p><p>　　依據(jù)客戶

27、要求，我司決定采用表3的數(shù)值。</p><p><b>　　表3</b></p><p>　　8.2.3 溫度系數(shù)（I1）</p><p>　　對于Imp電壓的溫度系數(shù)的考慮方法同5.1.3項的AC，I1取1.1。</p><p>　　8.2.4 老化系數(shù)（I2）</p><p>　　所謂Imp電

28、壓時的壽命，是指對正在系統(tǒng)中運行的電纜反復(fù)施加雷電擊穿等，目前國際上一般采用的老化系數(shù)值為1.1，我們?nèi)〈酥怠?lt;/p><p>　　8.2.5 產(chǎn)品等不確定要素系數(shù)（I3）</p><p>　　此值與5.1.5項一樣是對將來有可能發(fā)生的事情的安全系數(shù)，所以也與以往一樣，采用1.1。</p><p>　　8.2.6 Imp設(shè)計電位梯度（El(Imp)）</p&

29、gt;<p>　　在Imp的EL也與AC一樣，需要就多個數(shù)據(jù)（15個以上）進(jìn)行威布爾解析，通過查閱資料，目前國際通用范圍40～50 kV/mm，我們?nèi)?5 kV/mm。</p><p>　　8.3. 絕緣厚度的決定</p><p>　　在電纜的破壞現(xiàn)象中，屬于雜質(zhì)等原因造成時，未必是在絕緣層最薄的地方，</p><p>　　但是，在電纜沒有雜質(zhì)的情況時