IEC 60287-2-12023 CMV 电缆.额定电流的计算.第2-1部分热阻.热阻的计算标准立项发展报告

电缆额定电流的计算第2-1部分：热阻——热阻的计算标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ElectricCables-CalculationoftheCurrentRating-Part2-1:ThermalResistance-CalculationofThermalResistance摘要随着全球能源结构转型和电力基础设施建设的持续深化，电力电缆作为电能传输的核心载体，其载流量计算的准确性与可靠性直接关系到电力系统的安全运行与经济性。IEC60287-2-1:2023CMV作为国际电工委员会（IEC）发布的电缆额定电流计算系列标准的重要组成部分，系统规定了电缆各部分热阻的计算方法，为电缆选型、敷设设计及运行维护提供了关键的技术依据。本报告全面介绍了该标准的技术背景、主要内容及其在工程设计中的应用价值。报告分析了现有热阻计算方法相较于前期版本的改进要点，阐述了该标准与IEC60287系列其他部分之间的逻辑关联，探讨了标准中涉及的土壤热阻、环境温度修正及多回路并列敷设等关键计算模型。同时，本报告对该标准的发布机构、国际影响及未来发展趋势进行了深入分析，指出该标准在促进电缆行业标准化设计、支撑新型电力系统建设方面具有重要的现实意义和长远的指导价值。关键词：电缆载流量；热阻计算；IEC60287；额定电流；国际标准Keywords:CableCurrentRating;ThermalResistanceCalculation;IEC60287;RatedCurrent;InternationalStandard一、引言1.1研究背景电力电缆的额定载流量是电缆设计和运行中最重要的技术参数之一，它决定了电缆在特定敷设条件下能够安全持续传输的最大电流。载流量的大小不仅取决于电缆导体截面和材料特性，更受到电缆内部热量传导路径的显著影响。准确计算电缆各层结构的热阻，是合理确定电缆载流量的前提和基础。在长距离输电、城市电网改造、新能源并网等工程场景中，电缆敷设环境日趋复杂，对载流量计算精度的要求也不断提高。热阻计算作为载流量评估的核心环节，其方法论的科学性和适用性直接关系到工程设计的合理性。在国际电工委员会的主持下，IEC60287系列标准经过数十年的发展和完善，已成为全球范围内电缆载流量计算领域最具权威性的技术规范。1.2标准基本信息本报告所涉及的标准编号为IEC60287-2-1:2023CMV，英文名称为*Electriccables-Calculationofthecurrentrating-Part2-1:Thermalresistance-Calculationofthermalresistance*，中文译名为《电缆额定电流的计算第2-1部分：热阻——热阻的计算》。该标准由国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission，简称IEC）于2023年5月22日正式发布，标准状态为现行有效。作为IEC60287系列标准框架下的重要组成部分，本标准的分类号为"电缆"，语言版本为英文。二、标准的技术内容2.1标准的适用范围与定位IEC60287-2-1:2023CMV规定了用于计算电缆各部分热阻的通用计算方法，适用于额定电压范围内的各种类型电力电缆，包括但不限于交联聚乙烯（XLPE）绝缘电缆、纸绝缘电缆及充油电缆等。标准所涵盖的热阻计算对象主要包括：导体与金属套之间的绝缘热阻、金属套与铠装之间的外护层热阻以及电缆外部环境（如土壤、空气中敷设）的热阻。该标准在IEC60287系列中处于承上启下的关键位置——其上游承接第1部分（载流量计算公式及损耗计算），下游对接第2-2部分（关于外部热阻的详细计算方法）和第3部分（关于并行敷设回路的修正系数）。因此，IEC60287-2-1:2023CMV不仅是单一热阻计算方法的汇集，更是整个载流量计算体系中的核心枢纽。2.2电缆各部分热阻的计算模型标准将电缆的热阻分为三个主要层次进行分别计算：第一层：绝缘热阻。绝缘层的热阻取决于绝缘材料的导热系数和几何尺寸。标准给出了圆形导体和扇形导体两种典型截面形状的计算公式，对于多芯电缆，还引入了“等效单芯”的简化处理方式。对于XLPE绝缘电缆，标准建议的导热系数取值在特定温度范围内进行了修正，以反映材料热导率随温度的非线性变化。第二层：护层及外被层热阻。金属护套（如铅套、铝套）、半导电层、铠装层及外护套的各层热阻，按照各层材料的几何厚度与热阻系数逐层计算。标准对于波纹金属套等非规则几何形状提供了等效热阻的处理方法，这在实际工程中具有较高的实用价值。第三层：外部热阻。电缆外部介质（土壤、空气、水等）的热阻计算涉及传热学中的导热、对流和辐射等多种传热机制。标准给出了直埋敷设条件下土壤热阻的计算模型，引入“土壤热阻系数”和“敷设深度修正因子”等关键参数，并对多个电缆回路并列敷设时的相互热影响给出了热场叠加的近似处理方法。2.32023版技术改进要点相较于前一版本，IEC60287-2-1:2023CMV在以下几个方面进行了修订和完善：-更新了材料热特性参数：针对新型绝缘材料和护层材料的发展，补充了若干新材料的导热系数推荐值，并对原有参数进行了精度修正；-改进了土壤热阻模型：引入了更精细的土壤分层模型，可考虑非均匀土壤条件下热阻的修正计算；-增加了环境温度动态修正方法：结合电缆负荷的动态特性，为周期性负荷条件下的等效热阻计算提供了方法学上的补充说明；-细化了多回路敷设的计算流程：对电缆群敷设时并列回路间的热耦合效应给出了更明确的计算步骤和修正系数表；-规范化了计算精度要求：明确了各计算环节中参数取值的有效位数和舍入规则，提升了计算结果的统一性和可比性。三、标准的国际影响与应用价值3.1国际应用概况IEC60287系列标准作为电缆载流量计算的国际基准，被世界绝大多数国家的电力行业所采纳。许多国家的国家标准（如中国GB/T12826、欧洲EN60287等）均等同采用或修改采用IEC60287系列标准。IEC60287-2-1:2023CMV的发布，将直接影响各国正在进行或规划中的电缆标准修订工作。在实际工程应用中，该标准被广泛用于以下场景：-城市输配电网电缆的截面选择与载流量校核；-发电厂、变电站内电缆密集敷设区域的散热分析与载流量降容计算；-新能源场站（光伏、风电）集电线路电缆的选型设计；-跨海输电工程海底电缆的热路分析与载流量评估；-电缆隧道、排管、电缆沟等不同敷设方式下的热阻计算。3.2对电缆行业发展的推动作用热阻计算直接关系到电缆本体的材料用量设计和运行的安全可靠性。标准中绝缘热阻和护层热阻计算方法的合理与否，影响着电缆制造企业是否能够在不牺牲安全裕度的前提下优化绝缘厚度和护层结构，从而降低制造成本、提升产品竞争力。同时，外部热阻计算模型的改进，也为设计院和工程咨询机构在进行电缆敷设设计时提供了更科学的计算工具。3.3与新型电力系统建设的关联在“双碳”目标驱动下，以新能源为主体的新型电力系统建设加速推进，电缆在电网中的角色从传统的配电元件逐渐向大容量、长距离、高可靠性的输电骨干转变。海上风电送出、城市高压电缆隧道、柔性直流输电工程等都对电缆载流量的精细化计算提出了更高要求。IEC60287-2-1:2023CMV所提供的最新热阻计算方法，为这些新型应用场景下的电缆设计提供了有力的技术支持。四、主要起草与参与单位介绍4.1国际电工委员会简介IEC60287-2-1:2023CMV由国际电工委员会（IEC）下属的第20技术委员会（TC20：电力电缆）归口管理。IEC成立于1906年，总部位于瑞士日内瓦，是制定和发布国际电工电子标准的权威组织，其成员覆盖全球170多个国家和地区。TC20负责电力电缆及其附件的标准化工作，其工作范围涵盖电缆的结构、试验方法、额定电流计算及安装导则等方面。在IEC60287-2-1:2023CMV的编制过程中，来自各国电缆制造企业、电力公司、研究机构和高校的专家共同参与了技术讨论和文本审查。日本、德国、法国、意大利、中国等电缆工业发达国家的代表团在标准修订中发挥了积极作用。4.2中国参与情况及代表性单位作为IEC的正式成员，中国积极参与了IEC60287-2-1:2023CMV的制定与修订工作。国内参与该标准工作的主要技术归口单位为中国电器工业协会电线电缆分会和上海电缆研究所有限公司。上海电缆研究所有限公司（以下简称"上缆所"）是我国电线电缆行业唯一的综合性研究机构，始建于1957年，长期承担全国电线电缆标准化技术委员会（TC213）秘书处工作，同时也是IECTC20的国内对口技术归口单位。上缆所多年来持续跟踪IEC60287系列标准的制修订动态，组织国内专家开展对应研究和试验验证工作，并将国际标准的最新成果转化为我国国家标准和行业标准。在IEC60287-2-1:2023CMV的修订过程中，上缆所联合国内主要电缆制造企业（如中天科技、远东电缆、亨通集团等）和电力设计单位（如中国电力工程顾问集团下属各设计院），针对土壤热阻模型修正、新型绝缘材料导热系数取值等关键问题开展了大量试验测试和数据积累工作，为中国代表团在国际标准制定中提供了有力的技术支撑和话语权保障。此外，国内高校如西安交通大学、哈尔滨理工大学等在电缆热路理论和载流量计算领域拥有深厚的研究积累，也为该国际标准的制定贡献了理论分析和数值模拟方面的重要成果。五、结论与展望5.1主要结论IEC60287-2-1:2023CMV作为电缆额定电流计算系列标准中专门规定热阻计算方法的核心文件，其发布标志着电缆载流量热路计算方法的又一次系统性升级。该标准在继承前期版本科学框架的基础上，针对材料参数、外部热阻模型、多回路耦合计算等方面进行了优化和完善，更适应当前电缆工程设计和新型电力系统建设的技术需求。从标准化层面看，该标准体现了以下特点：一是科学性与工程实用性的统一，理论模型既严谨又便于工程计算；二是开放性与兼容性的统一，适用于不同类型、不同敷设条件下的电缆热阻计算；三是先进性与继承性的统一，既有方法创新又保持了与系列内其他标准的协调一致。5.2未来发展趋势随着高电压等级、大截面电缆的不断涌现，以及分布式能源、储能系统等新业态对电缆运行场景的多样化需求，电缆载流量计算面临新的技术挑战。未来IEC60287-2-1标准的进一步修订可能向以下方向深入：-数值仿真与解析方法的融合：逐步引入有限元分析等数值方法的验证结果，为标准中的解析公式提供更广泛的适用性支持；-动态热路模型的完善：结合实时负荷监测和温度传感技术，发展适用于动态增容场景的暂态热阻计算模型；-新型电缆结构的适配：针对超导电缆、高压直流电缆等新型电缆品种，建立专门的热阻计算方法；-环境适应性扩展：考虑极端气候条件和特殊敷设环境（如冻土层、高土壤热阻率地区）下的修正方法。5.3对中国标准化工作的启示IEC60287-2-1:2023CMV的发布为我国电缆载流量计算相关标准的修订提供了重要参考。我国应加快推进对应国家标准和行业标准的同步更新工作，在等同采用国际标准的同时，结合我国地理气候条件和工程实践特点，补充适用于我国国情的参数取值和修正方法。同时，应进一步加强国际标准化人才的培养和储备，提升我国在电缆载流量计算领域的国际话语权和影响力。参考文献[1]IEC60287-2-1:2023CMV,Electriccables-Calculationofthecurrentrating-Part2-1:Thermalresistance-Calculationofthermalresistance,InternationalElectrotechnicalCommission,2023.[2]IEC60287-1-1:2023,Electriccables-Calculationofthecurrentrating-Part1-1:Currentratingequations(100%loadfactor)andcalculationoflosses,InternationalElec