电力电缆课程设计-220KV 交联聚乙烯绝缘电力电2缆结构设计

220KV交联聚乙烯绝缘电力电2缆结构设计画出电缆结构示意图1、铜导体扇形线芯2、半导电尼龙带+内屏蔽层3、XLPE绝缘层4、外屏蔽层5、纵向阻水缓冲层6、皱纹铝护套7、防腐层8、聚氯乙烯外护套+半导电涂层计算电缆绝缘层厚度（1）电缆型号：YJLW02-Z（2）线芯标称截面积：800mm²（3）通过查询可知，标称面积为800mm²的Cu芯在20℃时导体的最大电阻为0.0221（Ω/kM)，导体中单线最少根数为53根。（4）给定条件敷设条件：空气中系统电压波动：15%避雷器保护比：2.7绝缘长期工频平均耐电强度：30MV/m绝缘脉冲平均耐电强度：70MV/m绝缘工频电压老化系数(k1)：4绝缘工频电压温度系数(k2)：1.1绝缘工频电压安全裕度(k3)：1.1绝缘脉冲电压老化系数(k1)：1.1绝缘脉冲电压温度系数(k2)：1.25绝缘脉冲电压安全裕度(k3)：1.1等距平行敷设，单回，电缆中心距：250mm（5）避雷器保护比=保护水平/灭弧电压=2.7UBIL=130%保护比灭弧电压=0.8*220*1.15=202.4kV保护水平=2.7*286.24=772.84kVUBIL=*1.3*772.84=1004.69kV通过查询相关资料，此处计算选取雷电冲击试验电压U=1050kV>1004.69kV工频下：△i=UP*k1*k2*k3/E工频=（127*1.15*4*1.1²）/30=23.56mm脉冲下：△i=U*k1*k2*k3/E脉冲=（1050*1.1*1.25*1.1）/70=22.69mm查国标可知导体标称截面积800mm²，绝缘层标称面积应达到25mm，工频情况下与脉冲情况下所求绝缘厚度均满足标准。故最终，按标准绝缘层厚度，取其厚度为25mm。确定电缆各部分最终尺寸五根扇形股线并联后电阻为R，若是一根股线电阻为R’,R’=5RR’=（ρ20/A1）*k1*k2*k3*k4*k5注：此处暂不考虑温度的影响（1）ρ20为铜20℃时的电阻率（2）A1导线经延伸后的面积,A1=A0/μ（3）μ为延伸系数。查阅相关资料铜变形时的延伸率为1.04~1.06取其值为1.06（4）k1为考虑单根导线加工引起电阻率增加引入的系数当线芯中单线最大直径为0.31-3.60mm时，绞合线芯裸铜k1取值为1.02。（5）k2考虑多根导线绞合使单线长度增加引入的系数，紧压绞合线芯当标称面积大于250mm²时，取值为1.03（6）k3考虑紧压引起的电阻率增加而引入的系数（≈1.01）（7）k4考虑成缆绞合使线芯长度增加引入的系数（≈1.01）（8）k5考虑导线允许公差引入的系数（紧压绞合线芯k5≈1.01）R’=5R=【（0.017241*10-6）/（A0/μ）】*1.02*1.03*1.01³又∵R=0.0221（Ω/kM)∴可求得A0=179.02mm²S=A1=A0/μ=168.89mm²即每股实际面积为168.89mm²A0=πd²n/4每股最少为53根单线设每股为正规同心绞合，则可得1+6+12+18+24=61根>53根，符合要求所以可以求得单线的直径为d=√（4A0/πn)=1.93mm成缆缆芯面积为S’=5S/为紧压系数取其值为0.92则S’=5S/=（π*Dc²）/4=（5*168.89）/0.92=917.88mm²则缆芯直径为Dc=√（4S’/π）=34.19mm根据以上计算可得出各部分最终尺寸表格如下:名称尺寸厚度（mm）内径（mm）外径（mm）缆芯————34.76半导电尼龙带0.434.7635.56内屏蔽层1.435.5638.36XLPE绝缘层2538.3688.36外屏蔽层1.888.3691.96纵向阻水缓冲层0.691.9693.16皱纹铝护套10.893.16114.76防腐层0.1114.76114.96聚氯乙烯外护套5114.96124.96半导电涂层0.1124.96125.16计算电缆的绝缘利用系数，计算并图示绝缘中沿电缆径向的电场分布最大场强:最小场强：绝缘层中电场分布图：E(kV/mm)7.963.519.4344.18r(mm)计算电缆的主要电气参数电阻电缆正常工作时取其线芯温度为90℃线芯的直流电阻为:根据课本可知，取值为0.00403℃-1，则可得(0.017241*10-6/844.45*10-6)*[1+0.00403*70]*1.02*1.03*1.01³=2.833*10-5（Ω/m）交流电阻（有效电阻）为：集肤效应因数邻近效应因数=Xs4/(192+0.8Xs4)Xs²=（8πf/）*10-7KsKs取值为0.435则Xs²=4.44=0.095Yp=[Xp4/(192+0.8Xp4)]*（Dc/S）²*{0.312*（Dc/S）²+1.18/[Xp4/(192+0.8Xp4)+0.27]}Xp²=（8πf/）*10-7KpKp取值为0.37（扇形分割结构）（Dc/S）²=（38.36/168.89）²=0.052Xp²=1.64Yp=0.014