分支電纜之間的計算方式

1.感抗

擰絞形多芯結(jié)構(gòu)分支電纜的感抗很小，與普通多芯電纜的感抗值基本相同。單芯分支電纜采用并行排列安裝，線間有一定距離(一般為兩倍電纜外徑)，故感抗值較之普通多芯電纜和緊密母線要大一些，但與普通單芯電纜并行排列安裝時的感抗值相比是相同的。

例如：185mm2銅單芯交聯(lián)聚乙烯絕緣分支電纜，導(dǎo)體半徑8.2mm，電纜外徑24mm，三根電纜并行排列敷設(shè)(如圖示)，間距S為2倍的電纜外徑。

線芯半徑r=8.2mm

間距s=2×24=48mm

幾何均距DP=1.26s=1.26×48=60.48mm

每相感抗X0=0.1445lgDP/r+0.0157

=0.1445lg60.48/8.2+0.0157

=0.1411Ω/km

通過計算得出，單芯185mm2分支電纜按上圖尺寸敷設(shè)后，1公里長的電纜感抗值為0.1411歐姆。

常見的架空鋁絞線，線間距比單芯分支電纜的敷設(shè)間距大很多，感抗要大幾倍，輸電線路比分支電纜也要長得多，對供電質(zhì)量并沒有什么影響。單芯分支電纜的感抗雖然比密集母線要大，但其直流電阻小，集膚效應(yīng)系數(shù)小，線路容抗更小得多，這樣就使兩者的線路抗就更接近一些。由于單芯分支電纜敷設(shè)線與線之間有一定距離，允許最大載流量與普通多芯電纜和密集母線相比也要大一些。

由上可知，單芯分支電纜在感抗上與多芯電纜和密集母線的差異，對供電系統(tǒng)不會有大的影響，同時由于其具有的諸多優(yōu)點(diǎn)，將會使供電系統(tǒng)在運(yùn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性等方面的指標(biāo)大幅提高。

2.電壓降計算

負(fù)載電流流過線路，就會產(chǎn)生電壓降落。因負(fù)載具有電抗和電阻性質(zhì)，電流與電壓存在相位差，其相位角Φ=cos-1X，即會產(chǎn)生有功和無功分量。線路阻抗也由電阻和電抗組成，阻抗角Φ=tg-1R/X。負(fù)載有功電流流過線路電阻產(chǎn)生橫向電壓降落，流過線路感抗產(chǎn)生縱向電壓降落;負(fù)載無功電流流過線路電阻產(chǎn)生縱向電壓降落，流過線路感抗產(chǎn)生橫向電壓降落。橫向和縱向電壓降落的矢量和構(gòu)成總的電壓降落。配電干線電壓降和電壓損失在數(shù)量和物理意義上是相同的，僅是在工程計算中為了簡便，又不會引起工程上不允許的誤差，常將數(shù)值較小的電壓降落縱分量省略，僅取橫向分量，下面計算也同。

通常一些電工手冊上提供了以單位負(fù)荷矩百分?jǐn)?shù)和單位電流矩百分?jǐn)?shù)表示的電纜線路電壓損失百分值數(shù)據(jù)，以計算線路電壓損失。為了方便確定電纜線路的長度，分支電纜樣本多數(shù)提供了單位電壓降的參數(shù)，單位是V/A·m，該數(shù)據(jù)不同生產(chǎn)廠家略有出入。

前面說分支電纜即是將普通電纜現(xiàn)場制作接頭的工作轉(zhuǎn)移到工廠預(yù)制，其相關(guān)線路參數(shù)的計算與普通電纜是相同的，下面仍以185mm2銅單芯交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜三相線路為例，通過計算說明負(fù)荷矩、電流矩、單位電壓降以及線路允許長度等參數(shù)。因電纜的容抗很小，計算中忽略不計。

①計算條件及公式中的物理量：

a.導(dǎo)體工作溫度60℃;

b.負(fù)載功率因數(shù)：cosΦ=0.8;

c.功率因數(shù)角正弦：sinΦ=sin�烝cos0.8　=0.6��

d.功率因數(shù)角正切：tgΦ=tg�烝cos0.8　=0.75��

e.導(dǎo)體溫度20℃時的直流電阻：R20=0.0991Ω/km��

f.電阻的溫度系數(shù)：a20=0.004��

g.導(dǎo)體溫度60℃時的直流電阻：R60=R20��1+α2060-20=0.1150Ω/km，因50Hz��240mm2電纜導(dǎo)體集膚效應(yīng)系數(shù)為1，此時導(dǎo)體交流電阻R0≈R20;

h.感抗：X0=0.1411Ω/km;

i.線電壓：UL=0.38KV=380V��

j.額定(滿負(fù)荷)電流：I=530A��

k.滿負(fù)荷有功功率：P=1.732ULIcosφ=1.732×0.38×530×0.8=279.06KW��

l.計算電流(按額定電流80%計)：Ij=530×80%=424A��

m.計算有功功率：Pj=1.732ULIjcosφ=1.732×0.38×424×0.8=223.25KW��

n.電壓稱ΔU，單位KV或V;

o.線路電壓損失百分?jǐn)?shù)ΔU%，單位%;

p.三相線路每1千瓦·公里的電壓損失百分?jǐn)?shù)ΔUp%，單位%/KW·km��

q.三相線路每1安培·公里的電壓損失百分?jǐn)?shù)ΔUa%，單位%/A·km��

r.負(fù)荷矩M=PL�焼挝籏W·km��

s.電流矩Me=IL�焼挝籄·km��

②按三相線路終端負(fù)荷矩計算。

ΔUP%=(R0+X0tgφ)/(10UL2)

=(0.1150+0.1411×0.75)/(10×0.38×0.38)=0.1529%/KW·km

由ΔU%=ΔUP%M=ΔUP%PL

得出L=ΔU%/ΔUP%/P

因三相線路允許電壓稱百分?jǐn)?shù)ΔU%為5%

故三相線路允許長度L=ΔU%/ΔUP%/P=5%/0.1529%/279.06=0.117km=117m

也就是說185mm2銅單芯交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜并行排列敷設(shè)三相線路(滿負(fù)荷運(yùn)行時)長度小于117米時可以滿足允許電壓降的要求。

如果按計算負(fù)荷Pj計，將得出三相線路允許長度L=5%/0.1529%/223.25=146m

若分段計算，10個相同負(fù)荷時允許長度為146×1.82=266m

③按三相線路終端電流矩計算。

ΔUa%=1.732(R0cosφ+X0sinφ)/(10UL)

=1.732×(0.1150×0.8+0.1411×0.6)/(10×0.38(=0.0805%/A·km

由ΔU%=ΔUa%eMe=ΔUa%IL

得出L=ΔU%/ΔUa%/I　　�。熓�6-1

因三相線路允許電壓降百分?jǐn)?shù)ΔU%為5%

故滿負(fù)荷電流時三相線路允許長度

L=ΔU%/ΔUa%/I=5%/0.0805%/530=0.117km=117m

如果按計算負(fù)荷Ij計，將得出三相線路允許長度L=5%/0.0805%/424=146m

④按三相線路單位電壓降計算。

分支電纜樣本中多提供單位電壓降參數(shù)作為計算線路允許長度的依據(jù)。所謂單位電壓降(有的廠商稱表內(nèi)電壓降)，工具書中未見。經(jīng)分析和推導(dǎo)，實際意義即為三相線路的相阻抗，只不過樣本中提供的單位電壓降是在未考慮縱向電壓降落時計算的，比實際阻抗要小。如果按全電壓降計算，單位電壓降與三相線路相阻抗相同。

ΔU=1.732I(R0cosφ+X0sinφ)=1.732×530×(0.1150×0.8+0.1411×0.6)=162.1V/km

V0=ΔU/1.732/I=162.1/1.732/530=0.177V/A·km=0.177×103V/A·m

取三相線路允許電壓降ΔUy=380×5%=19V

故三相線路允許長度L=19/1.732/0.177×103/530=117m

如果按計算負(fù)荷Ij計，將得出L=19/1.732/0.177×103/424=146m

⑤結(jié)論。

分支電纜配電干線部分設(shè)計參數(shù)，相同負(fù)荷時的分段系數(shù)，只要將該系數(shù)乘以按終端負(fù)荷得出的允許長度，即為分段時的允許長度。