电缆截面热稳定校核公式

小电厂10kV电缆按热稳定校验选择截面一、引言随着社会工业化的发展，电力系统的重要也与日俱增。

而电缆是电力系统中的“血管”，它的安全可靠关系着整个电力工程的运行安全与稳定。

同时，电缆在电力工程的直接建材费中占比也非常高。

所以选择一个科学、合理的电缆就有关重要。

为了保证供电系统的安全、可靠、优质、经济地运行，选择导体截面时，除满足工作电压的要求外，一般还要满足发热条件：电流通过电缆时要产生电能损耗，使导体发热升温，严重时会损坏绝缘层甚至引起火灾。

但是当前的很多设计人员，在设计选型时，往往根据计算电流，容许压降等技术条件选择电缆的截面，却往往忽视了电缆的动稳定和热稳定校验。

所以在35kV以下的电缆中，动稳定基本都能满足要求，而热稳定如果不进行校验，往往就不满足要求，造成停电甚至发生火灾。

所以本文着重探讨电缆的热稳定校验。

二、设计的依据根据DL/T5222-2005《导体和电器选择设计技术规定》5.0.2规定：选用导体的长期允许电流不得小于该回路的持续工作电流。

对于断路器、隔离开关、组合电器、封闭式组合电器、金属封闭开关设备、负荷开关、高压接触器等长期工作制电器，在选择其额定电流时，应满足各种可能运行方式下回路持续工作电流的要求。

根据GB50217-2007《电力工程电缆设计规范》（以下简称《电缆规范》）3.7.7规定：对非熔断器保护回路，应按满足短路热稳定条件确定电缆导体允许最小截面，并应按照本规范附录E的规定计算。

规范的附录中我们可以知道在固定绝缘电缆的导体允许最小截面，按下面公式：210×≥CQS(E.1.1-1))20(1)20(1ln1−+−+=pmkJqCθαθαραη(E.1.1-2)200))((HpHpIIθθθθ−+=(E.1.1-3)根据公司E.1.1-1可知，电缆的最小截面跟发热量Q和热稳定系数C有关。

而热稳定系数因温度、单位体积热容量、电阻温度系数、电阻系数、校正系数等众多参数的影响，计算复杂。

配三P211,母线、电缆 热稳定校验* M 弹■M 期H屯艮科特乐七许•葛■童 代＞<■ It■ 1ftW(71 ewf7J0^13k¥ ±・・Litt ■电*«耳 «0 ffl 1)917Ift 若 e若90 ta i) 蓟(K H»- »k¥ 交•■匕■變・电霍・ ¥H Eft III1攝 « 书sn tH n tSQ fl齡 CS 1)Xfi [性 1]II3： I 虞匚RiQk.j I 丹J £■定电已tn^lLkXP ・圣.•菖■艸是•唯力电ID ■•—■守•》I •的y 匚・启■电力離■罕■•龜E 盧青相七，怕章■盘u 迹IT IVM («.Arc«a ・時 «x*x*r IAV»2a»n*A^trft«?iiMRC.i.ffjt^r.■■■鼻尢寺■■弁血雹*H asg«^HVK4hi!«*,・・覽奔•■議鹰倉i<0P ・导体和电器选择规范 DL/T5222 , 7.1.8条裸导体 的热稳定校验（公式与配三一样）T 柞淵麼r50 55八门65 70 757』I95 100 1.05合金95$3KQ SK7 «s81 7申77 75 731S117?门*174 1.71lft'J 166IMIbl157155低压配电设计规范 GB50054-2011,3.2.14条，保护导体的截面选择系数K 的选择见附录A 交流电气装置的接地设计规范,接地导体（线） 的最小截面选择哄井7廉人允iT 铜 电 t 40% 样电斗3（rs 卜电斗20% 诅度9 徊供舸统城舸供川坨终恂臂世井 700 249 167 1M 119 B00 259 173 150 IZ4 SM26&1791S51J8，附录E黑EB&険■饮霸盒帰工■艰・肝盘转■冨■■担用孟旳••塞鼻・c。

电缆导体以及金属套的短路热稳定校验计算书（1）绝热状态下短路电流的计算公式
AD
I=
AD
I——电缆导体或金属护套的绝热状态下的短路电流（A）
K——常数,(A.S1/2/mm2)
S——电缆导体或金属护套截面（mm2）
t——短路时间（s）
β——电缆导体或金属护套0℃时电阻温度系数的倒数（K）
f
θ——短路终止温度（℃）
i
θ——短路起始温度（℃）
（2）当电缆处于非绝热状态下时，导体或金属护套的短路电流为
AD
I
I*
ε
=（a）对于金属护套
s
it t*
2
14
.3
D
D
S OC
+
=
()()3
2
t
M
0043
.0
t
M
069
.0
t
M
61
.0
1+
-
+
=
ε
F
*
10
*
2
/
/
M
3
1
3
3
2
2
-
+
=
δ
σ
ρ
σ
ρ
σ
2
σ、
3
σ——金属护套层四周媒介的比热（J/℃*m3）
2
ρ、
3
ρ——金属护套层四周媒介的热阻（℃*m/w）
1
σ——金属护套的比热（J/℃*m3）
δ——金属护套的厚度（mm）
F——为常数，一般取0.7
（b）对于电缆导体
ε
X、Y——计算常数S——导体截面（mm2）t——时间（s）。

电力电缆附件短路热稳定试验短路电流的计算
根据GB/T18889-2002（额定电压6kV 到35kV 电力电缆附件试验方法）中11章的规定，短路热稳定试验（导体）中铜导体的短路电流计算公式如下：
）（5
.2345.234ln 1011.5t i sc 242++⨯⨯⨯=θθS I （1） 式中：
I ——短路电流有效值，A
t ——短路时间，s
S ——导体截面积，mm 2
θsc ——允许的短路温度，℃
（短路（最长持续时间5s ）情况下，导体最高允许温度）
θi ——试验开始时导体温度，℃
（正常运行情况下，导体最高允许温度）
㏑——㏒e
根据此次模块化、小型化箱变的设计需要，绝缘材质选择交联聚乙烯，当t=1s ，S=50mm 2，θsc =250℃（取自GB/T12706.1-2008 4.2表3），θi =90℃（取自GB/T12706.1-2008 4.2表3）时，代入式（1）得：
61.512062745
.234905.234250ln 501011.51242=++⨯⨯⨯=⨯）（I I=7.2kA
假设改用截面积S 为120mm 2的电缆，则公式如下：
8.2949481415.234905
.234250ln 1201011.51242=++⨯⨯⨯=⨯）（I
I=17.2kA。

求热稳定系数设环境温度C 0035=θ，缆芯允许最高温度C H 090=θ 短路时允许最高温度C m 0250=θ，负荷电流为0.8H I短路前缆芯最高工作温度 C I I H P H P 0220084)18.0)(3590(35))((=-+=-+=θθθθ 热稳定系数 )20(1)20(1ln1-+-+=p m f K Jqn C θαθαα )2084(00393.01)20250(00393.01ln100184.0100393.04.31114-+-+=-X x x x 0184.000393.01042.04.314x x x X =4104052.1x =注意：C 热稳定系数在这里是用2cm 求出的数值，而电缆的截面是以2mm 为单位，所以在公式中要乘以210单位推算公式：2423111cm cm cmcm cm Pq C ====所以公式： Ct IS ≥min 求出的电缆截面单位为2cm 2min 10x CtIS ≥ 求出的电缆截面单位为2mm 2.硬导体截面的校验： 短路热稳定校验复习指导书第181页，C Q S d=或CtI C t I S ==2式中 S ——导线的截流截面，2mmd Q ——短路电流的热效应，S A •2C ——热稳定系数（查表10-3-3）第181页若为铜导体，在C 070时的热稳定系数为C=171，在不同环境温度时C 值可按下式求得：21241210ln 10ln--++=++=x t T t T K x t T t T K C 例：求铜导线在C 080时热稳定系数C 值：即C t 0180=, C t 02300= (表10-3-3))(1052246cm SW x K •Ω•= ， C J 0235=所以 3.1661080235300235ln1052226=++=-x x C结果与表10-3-4中完全相同,所以在校验铜导体的热稳定时可直接查表得C 值四、按短路动稳定校验一般要求：短路时产生的机械应力一般按三相短路时冲击电流ch i 验算，验算结果应满 足：δδ>xu x x x δδδ+=-式中 xu δ——导体材料的最大允许应力，2cm N；当计及安全系数（对应于材料破坏应力时取1.4）后，铜为3107.13x ；铝为3109.6x ,2cm Nx δ——短路时同相导体片间相互作用的机械应力，2cm Nx x -δ——短路时导体相间产生的最大机械应力，2cm N导体短路电动力计算当三相导体位于同一平面时，短路电动力的计算公式：NS i alx F ch 210037.6-= 式中： F ——短路电动力 N ch i ——短路冲击电流 KA5N ——与短路类型有关的系数，见表10-3-6例：验算10KV 高压柜母线在短路时的最大允许应力：铜母线规格为80x82mm ,即b=8cm ，h=0.8cm ；高压柜最大宽度为1200mm ，即支持点距离为l=120cm ； 母线相间距离为250mm ，即a=25cm;母线短路时的短路冲击电流 KA i ch 41.43=(根据短路电流计算)短路类型系数为5N ，为当05.0=f T 和t=0.01秒时，在三相短中时中间相导体，86.25=N当三相短路时中间相的电动力为：N x x F ,7.156186.241.432512010037.622==- 在铜母线每2cm 上的最大允许应力为:)(107.13)(2448.087.15612321cm N x cm N x bxh F XL <===δ铜导体最大允许应力。

热当量系数（无单位）J=1电缆导体单位体积热容量（J /cm3• ℃）q=3.4短路时电缆导体最高允许温度（℃）θm=150电缆额定负荷的电缆导体最高允许工作温度（℃）θH=80电缆所处的环境温度最高值（℃）θ0=40电缆的额定负荷电流即载流量(A)IH=170电缆实际最大工作电流即负载电流（A)Ip=15020℃ 时电缆导体的电阻温度系数（l/ ℃)α=0.0039320℃ 时电缆导体的电阻系数（Ω • cm2/cm)ρ=0.000001724计入包含电缆导体充填物热容影响的校正系数η=1电缆导体的交流电阻与直流电阻之比值K=1.003短路发生前的电缆导体最高工作温度（℃）θp=71.14186851C 值C=107.1700544系统电源供给短路电流的周期分量起始有效值(A)I=10000三相或者单相取较大者短路持续时间(s)t=0.65宜按照后备保护时间+断路器分断时系统电源非周期分量的衰减时间常数(S)Tb=0短路发生前的电缆导体最高工作温度（℃）Q=65000000电缆导体允许最小截面(mm2)S≥75.2286429系统电源供给短路电流的周期分量起始有效值(A)I=10000电动机供给反馈电流的周期分提起始有效值之和(A)Id=3000Q=26910000S≥48.40423914Q=29210000S≥50.43039009电缆热稳定校验规范依据第一步：计算C值一般取1铝芯取2.48、铜芯取3.4按照表16-27查询除电动机馈线回路外，均可取θp = θH铜芯为0.00393 ， 铝芯为0.00403铜芯为0.000001724，铝芯为0.0000028263 kV ~ 10kV 电动机馈线回路，宜取 0.93 ，其他情况可取 1.00按照表E. 1. 1选取第二步：计算Q值及S输入数值输出数值输入数值输出数值输入数值情况1：对发电厂3 kV ~ lOkV 断路器馈线回路，机组容量为100MW 及以下时情况2：对发电厂3 kV ~ lOkV 断路器馈线回路，机组容量为100MW 以上时Q=31910000S≥52.70962799Q=34010000S≥54.41640727系统电源供给短路电流的周期分量起始有效值(A)I=10000三相或者单相取较大者短路持续时间(s)t=0.65宜按照后备保护时间+短路发生前的电缆导体最高工作温度（℃）Q=65000000电缆导体允许最小截面(mm2)S≥75.2286429输入数值输出数值情况3：除发电厂3kV~10kV 断路器馈线外的情况。

高压电缆耐火稳定校验计算书
1. 概述
本文档旨在提供有关高压电缆的耐火稳定校验计算书的详细说明和计算过程。

2. 校验计算
以下是校验计算的步骤和相关公式：
2.1 定义和假设
在进行计算之前，需要明确以下定义和假设：
- 高压电缆：指额定电压为XkV的电缆。

- 耐火稳定性：指电缆在火灾情况下保持正常工作的能力。

2.2 计算步骤
1. 确定电缆的额定电压。

2. 确定电缆所处的火灾等级。

3. 根据电缆的额定电压和火灾等级，查找对应的耐火稳定性要求。

4. 计算电缆的耐火稳定性。

5. 比较计算结果与要求的耐火稳定性，确定是否满足要求。

2.3 相关公式
根据电缆的额定电压和火灾等级，以下公式用于计算电缆的耐火稳定性：
- 公式1：耐火稳定性 = X * Y / Z
其中，X、Y、Z分别代表相关参数，请参考相关标准以获取具体数值。

3. 结论
根据以上计算步骤和公式，通过对高压电缆的耐火稳定校验计算，可以得出结论是否满足要求的耐火稳定性。

请根据具体情况进行计算并得出相应结论。

以上为高压电缆耐火稳定校验计算书的内容。

如有需要，请根据实际情况进行调整和补充。

热稳定电流计算
1、热时间常数（τ）：
式中：K t：单位长度电线的热容量，J/(m·℃)；
S：单位长度散热面积，m2/m；
h：电缆表面散热系数W/ m2·(℃)5/4
2、单位长度电线的热容量
K t= Kc+ 0.5*Kp=ρc*Vc+0.5*ρp* Vp
式中：ρc 铜的热容量系数， 3.5×106; J/K·m3
ρp：交联聚烯烃系数，2.4×106; J/K·m3
Vc；单位长度电线的铜导体体积；
Vp：单位长度电线的交联聚烯烃体积
3、散热系数（h）：
h=Z/(De)g+E
式中：Z、g、E：电缆表面散热系数计算常数值；
De：电缆外径，m；
4、热时间常数计算值
5、当3τ＞t ＞5s 时，短时负荷，在125℃时，导体的载流量为I 0；t 时间内允许通过的电流I N ；
I N =
I 0
√
1−e −t
τ
6、当t ≤5s 时，短路电流
I C =KS √1t ln(θ2+β
θ1+β
)
式中：K ：与导体有关的常数，铜：226；
S ：导体导体截面积，mm 2； Θ2：短路允许最高温度：250℃； Θ1：最高允许长期工作温度：125℃； β：0℃导体温度系数的倒数。

铜：234.5。

热稳定电流计算
热稳定电流计算
1、热时间常数（τ）：
式中：K t：单位长度电线的热容量，J/(m·℃)；
S：单位长度散热⾯积，m2/m；
h：电缆表⾯散热系数W/ m2·(℃)5/4
2、单位长度电线的热容量
K t= Kc+ 0.5*Kp=ρc*Vc+0.5*ρp* Vp
式中：ρc 铜的热容量系数， 3.5×106; J/K·m3
ρp：交联聚烯烃系数，2.4×106; J/K·m3
Vc；单位长度电线的铜导体体积；
Vp：单位长度电线的交联聚烯烃体积
3、散热系数（h）：
h=Z/(De)g+E
式中：Z、g、E：电缆表⾯散热系数计算常数值；
De：电缆外径，m；
4、热时间常数计算值
5、当3τ＞t ＞5s 时，短时负荷，在125℃时，导体的载流量为I 0；t 时间内允许通过的电流I N ；
I N =
I 0
√
1?e ?t
τ
6、当t ≤5s 时，短路电流
I C =KS √1t ln(θ2+β
θ1+β
)
式中：K ：与导体有关的常数，铜：226；
S ：导体导体截⾯积，mm 2；Θ2：短路允许最⾼温度：250℃；Θ1：最⾼允许长期⼯作温度：125℃；β：0℃导体温度系数的倒数。

铜：234.5。