2023直流电缆载流量计算导则 第一部分：载流量公式和损耗计算

前言 II引言 Ⅲ1范围 12规范性引用文件 13术语和定义 14直流电缆允许载流量 25损耗计算 36直流电缆采用交流电流试验时的等效直流载流量 47 6直流电缆载流量计算导则范围本标准规定了550kV及以下直流电缆的载流量计算方法。本标准适用于550kV及以下直流电缆系统。规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。IEC60287电缆在流量计算JB/T10181电缆在流量计算术语和定义下列术语和定义适用于本文件。符号本标准所用的符号及其代表的参量由下列给出：铠装横截面每个线芯的电容电缆导体直径日光辐射照度一根导体的电流（有效值）导体在其最高工作温度下的交流阻抗导体在其最高工作温度下的直流电阻20℃时导体的直流电阻导体和金属套之间每根线芯热阻金属套和铠装之间热阻外护层热阻周围介质热阻（高于周围环境温度的电缆表面温升与单位长度损耗之比）日光照射下自由空气中电缆修正的外部热阻具有相同中心油道的空心导体的等效于实心导体的直径系统频率在计算时所用的因数（邻近效应）在计算时所用的因数（集肤效应）干燥土壤和潮湿土壤热阻系数之比（）计算邻近效应时所用内塞尔函数的自变量计算集肤效应时所用内塞尔函数的自变量邻近效应系数集肤效应系数20℃时电阻率温度系数1/K绝缘介质损耗因数绝缘相对介电常数导体最高运行温度℃环境温度℃土壤的临界温度；即干燥和潮湿区之间边界的温度℃高于环境温度的导体允许温度℃土壤的临界温升；即高于环境温度的土壤干燥与潮湿区之间的边界温升K20℃时导体电阻率干燥土壤热阻系数潮湿土壤热阻系数20℃时金属套电阻率日光照射时电缆表面的吸收系数电源系统角频率（2）直流电缆允许载流量4.1未发生发生局部干燥场合下的直流埋地电缆直流电缆额定允许电流：式中：——最高运行温度下导体单位长度的直流电阻（）。式中：——一根导体中流过的电流（A）；——高于环境温度的导体温升（K）；注：环境温度是指在正常状态下周围介质的温度，在敷设或即将敷设电缆的场合下，任何局部热源会有影响，但不考虑由此产生的热量会使电缆周围温度升高。——导体绝缘单位长度的泄漏电流损耗（W/m）;——一根导体和金属套之间单位长度热阻（）；——金属套和铠装之间衬垫层单位长度热阻（）；——电缆外护层单位长度热阻（）；——电缆表面和周围介质之间单位长度热阻（）；——电缆中载有负荷的导体数（导体截面相等，负荷相同）；4.2土壤发生局部干燥场合下的埋地电缆直流电缆允许载流量：式中：——最高运行温度下导体单位长度的直流电阻（）。——干燥和潮湿土壤区域热阻系数之比率；——干燥土壤的热阻系数（）；——潮湿土壤的热阻系数（）；——土壤临界温度和干燥与潮湿区域边界的温度（℃）；——土壤临界温升。即高于环境温度的干燥与潮湿区域边界的温升（K）；——电缆表面和周围介质之间单位长度热阻（）；——电缆中载有负荷的导体数（导体截面相等，负荷相同）；4.3避免土壤干燥场合下的埋地直流电缆直流电缆允许载流量从交流电缆公式简化得出：导体电阻应按5.1修正。4.4直接接受日光照射的直流电缆式中：——日光照射下电缆表面的吸光系数，见表1所示。——日光辐射照度，对于大多数维度取1000（）；当可能时推荐采用当地数值；——考虑日光照射时空气中电缆外部热阻修正值（见JB/T10181.2）（）；——电缆外径（m）;对于皱纹金属套（m）;——外护层厚度（m）。损耗计算5.1导体直流电阻导体在其最高工作温度下单位长度直流电阻由下式给出：式中：——20℃时导体的直流电阻（）；数值直接引自GB/T3956。在GB/T3956之外导体截面，值由制造厂和用户之间通过协商选取。导体电阻值用表1中所给的相应的电阻率计算。——20℃时材料恒定质量温度系数（见表2中标准值）；——以摄氏度为单位的最高工作温度（该值取决于所使用的绝缘材料类型），由相关的国家标准确定。5.2泄漏电流损耗单位长度的泄漏电流损耗由下式给出：式中：Ri是单位长度绝缘电阻（）。U0电缆的额定电压。单位长度电缆的绝缘电阻由下式给出：式中：Δi为绝缘厚度（mm）；为单位长度电阻率取单位为Ω·m；Dc为电缆导体直径（mm）；2为电缆绝缘厚度（mm）。直流电缆采用交流电流试验时的等效直流载流量计算6.1等效载流量计算公式直流电缆的交直流载流量等效计算公式由下式给出：式中：k为直流电缆导体在工作温度下交流电阻与直流电阻的比值，近似于电缆线芯的集肤效应因数，k值的推荐值由表3中给出；为电缆导体的集肤效应因数；为邻近效应因数，由于直流电缆采用交流电缆试验时通常完成一个圆形，电缆的中心距较远，因此邻近效应yp可以忽略不计。6.2集肤效应因数集肤效应因数由下式给出：式中：，——电源频率（Hz）;值表4中给出。只要不超过2.8，上述公式是准确的，因而适合于大多数实际情况。6.3对于两根单芯电缆的邻近效应因数邻近效应因数由下式给出：式中：——导体直径（mm）——各导体轴线之间距离（mm）;值表4中给出。只要不超过2.8，上述公式是准确的，因而适合于大多数实际情况。

附录表1日光照射下电缆表面吸收系数材料沥青/黄麻护层氯丁橡胶聚氯乙烯聚乙烯铅0.80.80.60.40.6表2所用金属电阻率和温度系数材料电阻率（）温度系数（）1/K(20℃)导体铜铝1.7241*10-82.8264*10-83.93*10-34.03*10-3金属套和铠装铅和合金铅钢青铜不锈钢铝21.4*10-813.8*10-83.5*10-870.0*10-82.84*10-84.0*10-34.5*10-33.0*10-3忽略4.03*10-3铜导体值按IEC60028铝导体值按GB/T17048表3不同截面不同温度下紧压圆绞线导体交流电阻与直流电阻之比k截面积/mm2k20℃30℃40℃50℃60℃70℃80℃90℃6301.091.091.081.081.071.071.061.068001.141.141.131.121.111.101.101.0910001.211.201.191.181.171.161.151.1412001.281.271.251.241.231.211.201.1916001.431.411.391.371.351.331.321.3018001.501.481.451.431.411.401.381.3620001.561.541.521.491.471.451.441.4225001.701.681.651.631.611.591.571.5530001.811.791.771.741.721.701.681.66表4集肤和邻近效应对和系数的实验值（铝导体的相应数值在考虑中）导体类型干燥和浸渍圆绞线圆绞线紧压圆绞线紧压圆绞线分割圆线空心，螺旋形绞线扇形绞线扇形绞线是否是否-是是否11110.435110.810.810.370.80.81所给的数值适用于1500mm2及以下四