時(shí)間：2023-09-08 17:00:29
序論：在您撰寫電力電纜計(jì)算方法時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
摘要：大跨徑的鋼管混凝土拱橋因其優(yōu)美的造型以及適用的經(jīng)濟(jì)性，當(dāng)今得到了迅速發(fā)展。大部分鋼管混凝土拱橋，尤為大跨徑多采用無支架纜索吊裝法和千斤頂鋼絞線斜拉扣掛法施工。針對(duì)這種多節(jié)段的吊裝施工的方法，需要精確計(jì)算其索力，以保證施工過程中扣索的安全性以及成橋后全橋結(jié)構(gòu)合理的受力和成橋線形滿足設(shè)計(jì)要求。
關(guān)鍵詞：鋼管混凝土拱橋無支架纜索吊裝施工扣索索力計(jì)算
在大跨度鋼管混凝土拱橋的無支架纜索吊裝施工中，扣索的索力是需要十分重視的控制條件。為了盡可能精確計(jì)算扣索索力，必須了解各種扣索索力計(jì)算方法特點(diǎn)，以選擇合理的計(jì)算方法。
1、常見扣索索力計(jì)算方法
1.1有限元法
有限元法的基本原理是將求解域看作由許多極小的互連子域組成，該小的子域稱即稱為有限元，然后對(duì)每一單元假定一合適的近似解，進(jìn)而推導(dǎo)求解這個(gè)域總能滿足的條件然后得出解。該方法得出的是一個(gè)近似解，而非精確解。然而就大多實(shí)際問題都是難以得出精確解的，同時(shí)有限元法得出的近似解的精度已經(jīng)足夠滿足解決實(shí)際問題的需要，且能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀，因而能有效的應(yīng)用與工程的計(jì)算分析中。
1.2零位移法
零位移法的基本原理是按照橋梁的施工加載順序，在分段吊裝計(jì)算時(shí)于每段扣索處虛擬一個(gè)支座約束，利用相關(guān)的力學(xué)知識(shí)，加上每個(gè)階段各支座反力為零的條件，可以求解出各扣索在各吊裝階段的索力值。其計(jì)算原理十分簡單，且各個(gè)階段無需設(shè)置預(yù)抬值。但是由于是按照橋梁的施工加載順序計(jì)算，在吊裝一個(gè)節(jié)段時(shí)，前面扣索的力以及控制的標(biāo)高都需要調(diào)整。在實(shí)際施工中十分繁瑣，尤其是對(duì)于節(jié)段較多的情況，更是容易因?yàn)轭l繁的調(diào)索導(dǎo)致拱肋截面應(yīng)力超限甚至在某些拉索處出現(xiàn)不符合實(shí)際情況的負(fù)值。
零位移法要求在索力計(jì)算過程中以考慮成橋預(yù)拱度后的設(shè)計(jì)拱軸線作為調(diào)索的目標(biāo)線形，虛擬一個(gè)支座以替代扣索扣點(diǎn)處，用以約束扣點(diǎn)處的豎向和縱向位移。由力學(xué)知識(shí)即可計(jì)算出支座反力，進(jìn)而算出扣索索力。如此即可保證在該索力下達(dá)到虛擬支座同樣的效果，即扣點(diǎn)出位移始終為零。
1.3定長扣索法
與零位移法相反，定長扣索法不是按照施工和加載順序計(jì)算的。而是按照與實(shí)際施工加載相逆的順序，逐步倒拆，即根據(jù)倒退分析法，確定扣索的放樣長度。考慮了在實(shí)際施工中依靠后續(xù)的加載對(duì)前面扣索造成的彈性伸長，也同時(shí)考慮了彈性伸長后的扣索對(duì)后續(xù)吊裝階段的的影響?？梢允垢鞫慰鬯鲬?yīng)力相對(duì)均勻，而且在后續(xù)節(jié)段的吊裝過程，不需要重新張拉或者松弛已張拉扣索，并且可以使已張拉扣索的應(yīng)力保持在一個(gè)范圍內(nèi)，不會(huì)出現(xiàn)過大浮動(dòng)，而且全橋可以達(dá)到設(shè)計(jì)的軸線位置。
在使用定長扣索法確定索力時(shí)，其基本原理是按照倒退分析發(fā)確定放樣扣索長度的，以此確定扣索初始應(yīng)力的。在計(jì)算分析過程中，需要注意前面扣索的非線性影響要比后面扣索的非線性影響要大。
2、索力計(jì)算方法的比較
2.1有限元法：在有限元法提出的初期，因其需要龐大的計(jì)算量，其使用范圍受到局限，然而在計(jì)算機(jī)普及的今天和隨著計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力越來越突出，計(jì)算量不再是影響其使用的最大因數(shù)甚至出現(xiàn)了專門的有限元計(jì)算軟件。針對(duì)扣鎖索力的計(jì)算，可根據(jù)施工圖紙建立有限元的模型，由于建模時(shí)候通常是假設(shè)拱肋階段在扣索張拉以后，扣索扣點(diǎn)位置即達(dá)到設(shè)計(jì)拱軸線和標(biāo)高，所以建模時(shí)候的標(biāo)準(zhǔn)模型是以考慮考慮過預(yù)拱度后的設(shè)計(jì)拱軸線作為模型。因其扣點(diǎn)位移始終為零，故有限元法在原理上與零位移法有一定的類似。
2.2零位移法：零位移法的關(guān)鍵是將扣點(diǎn)約束虛擬成支座約束，在考慮預(yù)拱度后的設(shè)計(jì)拱軸線作為標(biāo)準(zhǔn)線形的條件，保證虛擬的支座約束（扣點(diǎn)約束）處的位移始終為零，可以計(jì)算出豎線和軸向兩個(gè)方向的支反力，進(jìn)而可得出相應(yīng)扣索索力和索力增量。雖然在保持其位移始終為零的條件下，可以保證施工過程中扣點(diǎn)位置始終在設(shè)計(jì)線形位置，但是由于后續(xù)節(jié)段的施工會(huì)對(duì)前面扣點(diǎn)位置造成變化，所以在后續(xù)節(jié)段施工時(shí)需要對(duì)前面扣索重新張拉，使得施工繁瑣；同時(shí)由于是將扣索虛擬為支座的，在虛擬條件下，支座可以提供各個(gè)方向支反力，所以經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)在后續(xù)節(jié)段施工時(shí)發(fā)現(xiàn)早期張拉扣索出現(xiàn)承壓的情況，顯然與實(shí)際情況不符；實(shí)際中線形出現(xiàn)偏差時(shí)，也難以用零位移法調(diào)整，拱肋軸線最終會(huì)出現(xiàn)“馬鞍形”，所以零位移法在施工施工中對(duì)扣索索力的計(jì)算指導(dǎo)性不強(qiáng)。
2.3定長扣索法：定長扣索法是按倒退分析法先確定扣索放樣長度。即在張拉早期扣索時(shí)，就考慮了后續(xù)吊裝節(jié)段和扣索對(duì)該扣索的影響，然后使其最終達(dá)到考慮預(yù)拱度后的設(shè)計(jì)線形。相對(duì)零位移法而言，它不需要每吊裝一個(gè)新的節(jié)段就對(duì)前面扣索重新調(diào)力，而且不會(huì)出現(xiàn)類似零位移法中某些扣索承壓的情況，同時(shí)各個(gè)扣索的力在各節(jié)段的吊裝時(shí)均不會(huì)出現(xiàn)太大波動(dòng)，安全性較強(qiáng)。但是，定長扣索法是先計(jì)算各節(jié)段拱肋預(yù)抬高度，來確定張拉的扣索需要的索力，可能會(huì)出現(xiàn)即使扣索索力達(dá)到極限強(qiáng)度也未能使拱肋達(dá)到預(yù)抬高度。同時(shí)由于索力與預(yù)抬值滿足拱軸線的組合有任意多組，故該法所得出的組合可能是滿足施工條件中但它并不一定是施工的最優(yōu)方法。
3、結(jié)語
在大跨度鋼管混凝土拱橋無支架纜索吊裝施工過程，控制纜索索力顯得十分重要，單一采用上面某一種計(jì)算方法有時(shí)候會(huì)顯得不足，經(jīng)常需要多種方法進(jìn)行同時(shí)計(jì)算對(duì)比方能得出比較滿意的結(jié)果。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞：電纜載流量；計(jì)算方法；研究與策略
中圖分類號(hào)：TM247 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2013） 24-0000-01
近年來，我國電力電纜的鋪設(shè)量不斷提升，但是只有數(shù)量上的增長，沒有質(zhì)量上的提高，將無法真正促進(jìn)我國電纜運(yùn)行的穩(wěn)定發(fā)展?；谶@一點(diǎn)，有必要對(duì)我國電纜載流量的計(jì)算方法進(jìn)行研究，并結(jié)合我國電纜載流量計(jì)算實(shí)際情況進(jìn)行有效的改進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)高效的電纜載流量計(jì)算工作。
一、電纜載流量的定義闡述與計(jì)算問題類型
（一）電纜載流量的定義闡述
電纜載流量的基本定義為：某電纜線路在輸送電能的過程中，會(huì)通過電流量，當(dāng)熱穩(wěn)定條件形成的時(shí)候，電纜的導(dǎo)體就會(huì)達(dá)到長期允許工作的溫度，這時(shí)候就稱為電纜長期允許載流量。具體而言，可以將其分為三個(gè)類型：第一，長期運(yùn)行持續(xù)額定電流，該載流量一般是電纜的芯溫達(dá)到了九十?dāng)z氏度的時(shí)候，所進(jìn)行的穩(wěn)定工作電流。第二，短時(shí)允許過載電流，當(dāng)絕緣電纜已經(jīng)超載的時(shí)候，限定最高溫度為一百三十?dāng)z氏度，允許的實(shí)踐要控制在100小時(shí)內(nèi)，且這種情況不能超過5次。第三，瞬時(shí)短路電流，持續(xù)時(shí)間必須在5秒以內(nèi)，且限定溫度為250攝氏度。
（二）電纜載流量計(jì)算問題類型
目前我國電纜載流量計(jì)算出現(xiàn)的問題主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，二是計(jì)算有誤差。所謂計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，主要是指在進(jìn)行電纜載流量計(jì)算的時(shí)候，因?yàn)榛诘臉?biāo)準(zhǔn)不同，如IEC標(biāo)準(zhǔn)、NM理論、有限元法、有限差分法等等，導(dǎo)致電纜載流量計(jì)算出現(xiàn)解析計(jì)算與數(shù)值計(jì)算這兩種方法，因此在具體的計(jì)算工作上存在不同選擇。計(jì)算有誤差則是由于電纜載流量的具體情況不一樣，通常是受到電纜敷設(shè)、實(shí)際運(yùn)行等情況的影響，這就導(dǎo)致了電纜載流量的計(jì)算結(jié)果無法與理論值相匹配。因此，加強(qiáng)電纜載流量計(jì)算方法的研究，進(jìn)一步提高計(jì)算準(zhǔn)確度，是相關(guān)研究者需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。
二、電纜載流量兩種計(jì)算方法分析
（一）電纜載流量解析計(jì)算
電纜載流量解析計(jì)算，主要依靠的是NM理論、IEC標(biāo)準(zhǔn)，其適用范圍主要是簡單的電纜系統(tǒng)，優(yōu)勢(shì)在可直接計(jì)算。IEC標(biāo)準(zhǔn)與NM理論在本質(zhì)上是相同的，但是相比較而言，IEC標(biāo)準(zhǔn)更為準(zhǔn)確、科學(xué)。IEC60287是目前國際通用的標(biāo)準(zhǔn)之一，在各國電纜載流量計(jì)算中提供著非常重要的作用。NM理論通過參考電纜的集合參數(shù)、敷設(shè)條件等，將串聯(lián)的熱阻進(jìn)行計(jì)算，利用函數(shù)關(guān)系來進(jìn)行計(jì)算。
（二）電纜載流量數(shù)值計(jì)算
電纜載流量數(shù)值計(jì)算主要用到了有限元法、有限分差法、邊界元法等等，廣泛應(yīng)用于電纜的載流量計(jì)算工作中。有限元法對(duì)復(fù)雜的邊界條件處理具有比較明顯的優(yōu)勢(shì)，在不同時(shí)期，各國研究者對(duì)其計(jì)算方式進(jìn)行了一定的修正與使用，如我國梁永春等人所建立的電纜群溫度場(chǎng)模型。邊界元法是以選擇的函數(shù)來滿足支配方程，進(jìn)而使這些函數(shù)逼近邊界條件，雖然其可以解決物理場(chǎng)受時(shí)間影響而產(chǎn)生的變化問題，但是由于邊界過于復(fù)雜，導(dǎo)致計(jì)算量很大。有限差分法被應(yīng)用的實(shí)踐很早，目前仍在國際上通用，其主要原理是將物理場(chǎng)中歲發(fā)生的問題變化轉(zhuǎn)換為離散系統(tǒng)的問題，然后計(jì)算求解。
三、提升我國電纜載流量計(jì)算精確度的合理策略
（一）加強(qiáng)電纜載流量計(jì)算方法研究工作，培養(yǎng)專業(yè)人才與組建研究團(tuán)隊(duì)
提升電纜載流量計(jì)算精確度的首要方面，應(yīng)該從源頭上著手，加強(qiáng)對(duì)相關(guān)計(jì)算方法的研究工作，在高校、專職院校中培養(yǎng)專業(yè)性的人才，并通過組建研究團(tuán)隊(duì)的方式，加快電纜載流量計(jì)算方法研究的進(jìn)程，從而為其帶來更加科學(xué)、先進(jìn)的計(jì)算方法。以目前我國在這方面所具備的專業(yè)人員數(shù)量和質(zhì)量來講，還存在著很多問題，電力專業(yè)人員中對(duì)電纜載流量計(jì)算方式的研究者仍然缺乏，培養(yǎng)專業(yè)性人才已成為重要內(nèi)容。
（二）系統(tǒng)化整理電纜載流量計(jì)算方法，加深國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的交流與合作
我國目前從事電纜載流量計(jì)算的工作人員與研究人員，在所使用的具體方法上存在著一定的差異性，形成的計(jì)算經(jīng)驗(yàn)也有多又少，計(jì)算的實(shí)際效果也有高有低，所以必須要對(duì)我國電纜載流量計(jì)算方法進(jìn)行全方面、科學(xué)化、系統(tǒng)化的整理與分析，進(jìn)一步完善計(jì)算方法。另外，國外電纜載流量計(jì)算方法與我國相比較，由于計(jì)量設(shè)備、研究環(huán)境的不同，導(dǎo)致兩者之間有著一定的差距，因此要加深國內(nèi)外相關(guān)計(jì)算方法的交流與合作，促使電纜載流量計(jì)算方法得以完善。
四、結(jié)束語
隨著國內(nèi)電纜的敷設(shè)開始面向密集化、多變化發(fā)展，在電纜載流量計(jì)算上所遇到的問題也更加明顯，如何正確有效地使用相關(guān)計(jì)算方法，精確的得出電纜載流量，不僅是電力工作者需要高度重視的內(nèi)容，同時(shí)也是致力于電纜載流量計(jì)算研究者所關(guān)心、努力的方向。綜上所述，我國電纜載流量計(jì)算方法的準(zhǔn)確度提升，應(yīng)該加強(qiáng)電纜載流量計(jì)算方法研究工作，培養(yǎng)專業(yè)人才與組建研究團(tuán)隊(duì)，統(tǒng)化整理電纜載流量計(jì)算方法，加深國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的交流與合作，從而實(shí)現(xiàn)相關(guān)計(jì)算方法的新突破。
參考文獻(xiàn)：
[1]鄭雁翎，王寧，李洪杰.電力電纜載流量計(jì)算的研究與發(fā)展[J].電線電纜，2010（02）.
【關(guān)鍵詞】電纜制造商；生產(chǎn)成本分析
0 引言
中、低壓電力電纜是電力建設(shè)工程中的一類主要物資。也是相關(guān)建設(shè)、需求單位物資采購工作的重要內(nèi)容，其采購發(fā)生頻次高、涉及金額大。中、低壓電力電纜（以下簡稱電纜）采購供應(yīng)工作的完成質(zhì)量，將直接影響到工程質(zhì)量、工程進(jìn)度以及項(xiàng)目建成以后的安全運(yùn)行。
在當(dāng)前的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，電纜制造商數(shù)量眾多，規(guī)模參差不齊，個(gè)體差異性較大，市場(chǎng)競(jìng)爭激烈。電纜采購需求單位在采購中，如一味追求低價(jià)，在采購價(jià)格低于國標(biāo)電纜成本價(jià)的情況下，供應(yīng)商必然難以保證提供國標(biāo)產(chǎn)品；如采購價(jià)過高，則又將影響建設(shè)需求單位自身的成本。因此，研究并掌握電纜制造商的生產(chǎn)經(jīng)營成本，在保證采購需求單位、電纜制造商和電力用戶等相關(guān)各方合法利益的前提下，以最合理的價(jià)格采購到符合國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的電纜產(chǎn)品，對(duì)于相關(guān)各方都具有重要意義。
作為即將踏上社會(huì)參加祖國建設(shè)的現(xiàn)代大學(xué)生，我們應(yīng)秉持學(xué)以致用、理論服務(wù)于實(shí)踐的原則。因此，成立專項(xiàng)課題，研究分析電纜制造商的成本非常有必要。
1 電纜生產(chǎn)經(jīng)營成本的計(jì)算原理及方法
制造商在電纜的生產(chǎn)、經(jīng)營各環(huán)節(jié)中發(fā)生的成本包括電纜制造商在生產(chǎn)過程中的主材料成本、輔助材料成本、能耗成本、折舊成本、工時(shí)成本、管理成本、技術(shù)研發(fā)與質(zhì)量保證成本、財(cái)務(wù)成本等。只有知己知彼，電力企業(yè)方能在電纜采購的招標(biāo)、競(jìng)爭性談判等工作中掌握主動(dòng)。
電纜制造企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營過程，同時(shí)也是費(fèi)用發(fā)生、成本形成的過程。成本計(jì)算，就是對(duì)實(shí)際發(fā)生各種費(fèi)用的信息進(jìn)行處理。
第一，因?yàn)殡娎|是作為制造商耗費(fèi)各種投入品后形成的產(chǎn)出物，是“制造”活動(dòng)取得的直接成果，即產(chǎn)品。所以我們確定電纜產(chǎn)品作為對(duì)制造商的成本歸屬計(jì)算的對(duì)象。
第二，由于現(xiàn)代電纜制造企業(yè)的生產(chǎn)都是采用流水線作業(yè)的形式，連續(xù)不斷的大量生產(chǎn)、不斷完工。在這種情況下，只有人為地劃分成本計(jì)算期，一般是以一個(gè)月作為一個(gè)成本計(jì)算期。
第三，因?yàn)殡娎|產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)是：生產(chǎn)要分若干個(gè)步驟，必須按順序進(jìn)行，不能顛倒、不能并存，中間有半成品，要到最后一個(gè)步驟完成才能生產(chǎn)出產(chǎn)成品，是典型的連續(xù)性復(fù)雜生產(chǎn)。所以應(yīng)采用分步法作為成本計(jì)算的方法，以每個(gè)步驟的半成品和最終電纜產(chǎn)品為成本的計(jì)算對(duì)象。
2 正確劃分電纜制造商各項(xiàng)費(fèi)用的界限，確定成本費(fèi)用的范圍
電纜制造企業(yè)發(fā)生的費(fèi)用有很多項(xiàng)目，總體上可以分為“產(chǎn)品成本”與“期間費(fèi)用”兩大類。
2.1 “產(chǎn)品成本“簡單地可以分為“直接材料”與“制造費(fèi)用”二個(gè)項(xiàng)目。根據(jù)成本管理中“誰消耗、誰負(fù)擔(dān)”的原則，凡電纜生產(chǎn)過程中消耗的各種主材料成本、輔助材料成本，都應(yīng)列入“直接材料”項(xiàng)目；生產(chǎn)過程中消耗的直接人工工時(shí)、所需的能耗、設(shè)備折舊、質(zhì)量保證、原材料損耗、維護(hù)維修費(fèi)用等，應(yīng)列入“制造費(fèi)用”項(xiàng)目。
2.2 技術(shù)研發(fā)、運(yùn)輸、管理費(fèi)用、財(cái)務(wù)費(fèi)用等，則應(yīng)列入“期間費(fèi)用”。以上兩大類費(fèi)用的合計(jì)，在每個(gè)月的成本計(jì)算時(shí)，經(jīng)過產(chǎn)品總量的分?jǐn)傄院?，最終以每規(guī)格、單位長度的電纜產(chǎn)品成本的形式體現(xiàn)。
10kV、1kV電力電纜產(chǎn)品主要由導(dǎo)體、絕緣、保護(hù)層三大要素構(gòu)成。電纜產(chǎn)品的各種主材料和輔助材料的直接成本計(jì)算方法均為：生產(chǎn)消耗重量乘以材料的采購單價(jià)。因此有必要研究電纜結(jié)構(gòu)重量的常用計(jì)算方法。
3 電纜產(chǎn)品成本的計(jì)算方法
3.1 “直接材料”項(xiàng)目的計(jì)算
就一個(gè)電纜規(guī)格型號(hào)而言，某一項(xiàng)材料的分項(xiàng)成本計(jì)算方法為：該材料的采購單價(jià)乘以消耗重量。該規(guī)格所有主材料和輔助材料的成本總和即為該規(guī)格的直接材料項(xiàng)目成本?，F(xiàn)以在生產(chǎn)中使用量較大的10kV銅芯交聯(lián)聚氯乙烯絕緣電力電纜YJV22-8.7/15kV 3×300規(guī)格和1kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜YJV22-0.6/1kV 4×150規(guī)格為測(cè)算規(guī)格，以2014年09月01日為測(cè)算時(shí)間點(diǎn)，具體計(jì)算“直接材料”項(xiàng)目成本如下：
導(dǎo)體的價(jià)值最高，導(dǎo)體部分的成本平均約占電纜產(chǎn)品總成本的80%左右。制造商銅材價(jià)格取自長江有色金屬交易網(wǎng)每日公布的電解銅現(xiàn)貨價(jià)格（含升跌稅和交割費(fèi)），在此基礎(chǔ)上附加1500元/噸的加工費(fèi)即為制造商無氧圓銅桿的采購價(jià)。2014年09月01日無氧圓銅桿價(jià)格為52元/kg。
XLPE 絕緣料其價(jià)格總體上與LLDPE期貨價(jià)格相關(guān)。電纜制造商的絕緣料都是向其上游供應(yīng)商采購，在電纜行業(yè)，相關(guān)高分子材料的市場(chǎng)比較成熟、價(jià)格比較穩(wěn)定。通過對(duì)浙江省三家知名電纜生產(chǎn)企業(yè)開展調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，2014年09月的相關(guān)原料價(jià)格如下：
根據(jù)上述原材料的采購單價(jià)，再結(jié)合前述的每公里電纜結(jié)構(gòu)計(jì)算重量，可以計(jì)算出兩個(gè)測(cè)算規(guī)格的“直接材料”成本為：
3.2 “制造費(fèi)用”成本項(xiàng)目的計(jì)算方法
制造商在生產(chǎn)過程中消耗的直接人工工時(shí)、所需的能耗、設(shè)備折舊、質(zhì)量保證、原材料損耗、維護(hù)維修費(fèi)用等，均列入制造費(fèi)用項(xiàng)目。通過對(duì)我省三家知名電纜生產(chǎn)企業(yè)開展調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，“制造費(fèi)用”成本額度一般是在“直接材料”成本的基數(shù)上，增加5個(gè)百分點(diǎn)左右。
3.3 “期間費(fèi)用”的計(jì)算方法
制造商在經(jīng)營過程中的技術(shù)研發(fā)、運(yùn)輸、管理費(fèi)用、財(cái)務(wù)費(fèi)用等，均列入“期間費(fèi)用”。同樣，經(jīng)過調(diào)查統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，“期間費(fèi)用”額度一般是在“產(chǎn)品成本”的基數(shù)上，增加8個(gè)百分點(diǎn)左右。
綜上所述，“產(chǎn)品成本”和“期間費(fèi)用”合計(jì)可得，兩個(gè)測(cè)算規(guī)格電纜的最終成本為：
4 結(jié)束語
由于電纜制造過程中，生產(chǎn)工藝門類多、物料流量大、專用設(shè)備多、工序復(fù)雜，且每一個(gè)電纜制造商的具體情況又不盡相同，因此要精確掌握電纜制造商的產(chǎn)品成本，是一項(xiàng)比較復(fù)雜的工作。本文旨在嘗試提供一種方法，即從電纜結(jié)構(gòu)重量計(jì)算出發(fā)，結(jié)合原材料的市場(chǎng)價(jià)格，通過計(jì)算主材料和輔助材料成本，從而推算出“直接材料”成本，并綜合電纜制造企業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營過程中的“制造費(fèi)用”與“期間費(fèi)用”項(xiàng)目，匡算出電纜產(chǎn)品成本，以達(dá)到建設(shè)需求單位在電纜采購中知己知彼、掌握主動(dòng)的目的。也作為現(xiàn)代大學(xué)生，應(yīng)用課堂的理論知識(shí)，研究社會(huì)生產(chǎn)實(shí)際中具體問題的嘗試。
參考文獻(xiàn)：
[1]王永維.電纜制造生產(chǎn)工藝初探[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013，（15）：102.
關(guān)鍵詞：電纜電氣；計(jì)算方法；參數(shù)計(jì)算；工程施工；聯(lián)網(wǎng)；供電 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
中圖分類號(hào)：TM246 文章編號(hào)：1009-2374（2016）20-0072-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.20.035
進(jìn)入21世紀(jì)后，全球經(jīng)濟(jì)和科技都得到了飛速發(fā)展，并且隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高，新能源的應(yīng)用得到了進(jìn)一步推廣。目前，聯(lián)網(wǎng)和供電是人們生活中不可或缺的兩部分，而聯(lián)網(wǎng)與供電二者在具體實(shí)施過程中，都需要以電纜作為載體。同時(shí)，電纜具有占地面積小、可靠性高、搭設(shè)簡單、信息傳輸快等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，因此在許多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。在應(yīng)用電纜過程中，要做好電氣參數(shù)計(jì)算與分析，這對(duì)電纜的應(yīng)用有著重要影響。
1 各種電纜電氣參數(shù)算法介紹
1.1 方法一
對(duì)電纜在應(yīng)用過程中，利用多導(dǎo)體對(duì)構(gòu)建電纜的電路模型進(jìn)行科學(xué)分析，如果在電纜的實(shí)際應(yīng)用過程中，沒有鎧裝層存在，那么在實(shí)際操作中，本應(yīng)當(dāng)由3根單芯電纜所構(gòu)成的輸電線路，則會(huì)包含6根導(dǎo)體以及與大體進(jìn)行連接。需要注意的是，這6根導(dǎo)致相互之間要保護(hù)平行，同時(shí)每根導(dǎo)體要與地面保持平行。阻抗矩陣型的計(jì)算原理如下：如果在分析過程中dij≤0.135DcA，在具體計(jì)算過程中則可以對(duì)Carson-Clem公式進(jìn)行應(yīng)用，彎沉對(duì)電纜阻抗矩陣的計(jì)算，單位為Ω/km。
在式（1）和式（2）中，ri表示的為單位導(dǎo)體內(nèi)電阻值的大小，在具體計(jì)算過程中，需要對(duì)鄰近效應(yīng)和集膚效應(yīng)進(jìn)行充分考慮，如果再對(duì)導(dǎo)體進(jìn)行分割處理，那么在具體操作過程中，如果對(duì)導(dǎo)體進(jìn)行上漆處理，可以有效地降低各種效應(yīng)的發(fā)生情況。通常來說，在上述公式中的DCA=660，這也被稱“Carson深度”，而在這個(gè)小公式中，表示土壤的電阻率的，單位為Ω?m；表示頻率，單位為Hz；dij表示兩個(gè)相鄰導(dǎo)體之間的距離，單位為m。
1.2 方法二
電纜電氣參數(shù)的計(jì)算也可以通過Matlab中的power cableparam功能完成，通過相關(guān)圖形用戶界輸入相應(yīng)的參數(shù)，從而獲得電纜的ELC矩陣。下面針對(duì)power cableparam電纜參數(shù)的計(jì)算方法進(jìn)行重點(diǎn)介紹：
在式（3）中，RC（dc）表示通過導(dǎo)體的直流電阻；RC（E）表示導(dǎo)體的大地的回流電阻值，通過實(shí)際測(cè)量可知，該數(shù)值的大小為π2×104f，單位為Ω/km；
k1=0.0529f/（3.048×60），表示頻率因數(shù)，單位為Ω/km；De=1650為導(dǎo)體是等效大體回路的距離，單位為m；GMR表示導(dǎo)體的幾何半徑大小，單位為m。
在計(jì)算過程中線芯之間的阻抗計(jì)算如式（4）所示：
式（4）中的GMD表示相鄰導(dǎo)體之間幾何的平均距離，其中n表示所有導(dǎo)體間距的總數(shù)，通常來說，并不需要利用此公式完成對(duì)GMD的計(jì)算，而是作為輸入?yún)?shù)直接獲取。
護(hù)套自阻抗的計(jì)算通過式（5）完成：
在式（5）中，Dn表示內(nèi)絕緣層和相導(dǎo)體平均半徑之間的距離大小，單位為m。
護(hù)套間與線芯之間的電阻為：CCS=。在上述公式中，假定是XLPE絕緣層，εCS表示內(nèi)絕緣層的相對(duì)介電常數(shù)；dia、doa分別表示內(nèi)絕緣層和外絕緣層半徑的大小，單位為m。
1.3 方法三
交流電阻計(jì)算，在電纜中導(dǎo)體與護(hù)套之間電阻的計(jì)算應(yīng)當(dāng)依據(jù)式（6）進(jìn)行計(jì)算。
在式（6）中，R（ac）以及R（dc）表示的為電纜導(dǎo)體，后者為護(hù)套中的交流電或直流電，電阻值的大小，單位為Ω。在具體計(jì)算過程中，對(duì)于三芯、雙芯、單芯不同類型的電纜來說，y值都應(yīng)當(dāng)取1。如果電纜屬于管道類型，y的取值將會(huì)有所變化，通常應(yīng)當(dāng)為標(biāo)準(zhǔn)取值的1.5倍，因?yàn)槌Ｒ?guī)取值為1，因此在管道電纜中，y的取值應(yīng)當(dāng)為1.5。在式（6）中，ks表示集膚效應(yīng)系數(shù)，而kp表示相鄰近效應(yīng)系數(shù)。在具體計(jì)算過程中，電路中直流電阻的計(jì)算如式（7）所示：
在式（7）中，ρ表示整條電力電阻率的大小，單位為Ω?m；A表示電纜導(dǎo)體標(biāo)截面面積的大小，單位為m2；θ表示電纜運(yùn)行過程中，電纜的溫度，單位為℃。
2 三種方法的計(jì)算結(jié)果與對(duì)比
對(duì)電纜電氣參數(shù)的三種計(jì)算方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，下面采用不同方法進(jìn)行計(jì)算，獲取的電感、電阻、電容部分參數(shù)，在具體操作過程中，電纜的排列方式的種類有很多，主要針對(duì)帶鎧裝電纜和不帶鎧裝電纜兩種情況進(jìn)行下，1根三芯電纜或3根單芯電纜程等邊三角形的排列的情況機(jī)型對(duì)比分析。
2.1 沒有鎧裝層電纜
沒有鎧裝層電纜呈等邊三角形排列時(shí)，3根電纜之間距離完全相同，表1為3種不同計(jì)算方法下，得到的電阻矩陣中的部分參數(shù)；表2中表示的則為電感矩陣中的部分參數(shù)，在表中，C表示導(dǎo)體，S表示護(hù)套，下腳標(biāo)表示導(dǎo)體的具體編號(hào)，例如S2C1表示為2號(hào)電纜的護(hù)套與1號(hào)電纜導(dǎo)體之間的互電感或互電阻。電纜電容的矩陣參數(shù)詳細(xì)信息如表3所示：
通過表1、表2、表3將各項(xiàng)參數(shù)輸入，然后依據(jù)阻抗推導(dǎo)公式，對(duì)沒有鎧裝的等邊三角形序列的阻抗進(jìn)行計(jì)算，通過計(jì)算結(jié)果可知，正序阻抗和負(fù)序阻抗兩者的數(shù)值相等，并且在正序電感和零序電感達(dá)到一定頻率后，兩者的數(shù)值趨近相等，但是如果在具體電纜鋪設(shè)過程中，電纜為平鋪，正序電感和零序電感的頻率范圍將會(huì)存在較大差距。
2.2 鎧裝電纜
在對(duì)鎧裝電纜進(jìn)行分析時(shí)，假設(shè)鎧裝層的材料為鋁，開組層的內(nèi)徑大小為0.0689m，外徑的大小為0.07988m，電阻率的大小為3×10-8m，對(duì)電纜的橫截面積進(jìn)行量測(cè)，通過量測(cè)得到電纜橫截面積大小為0.0028m2，電纜的相對(duì)磁導(dǎo)率大小為1.5，電纜外層的橡膠互層的厚度為0.003m，相對(duì)介質(zhì)常數(shù)大小為2.5。其余參數(shù)，例如護(hù)套、線芯等，都與沒有鎧裝電纜的參數(shù)相同。表4、表5分別對(duì)比了方法二和方法三兩種計(jì)算方法所獲得的電阻、電容參數(shù)，這主要因?yàn)閜ower cablepram算法不能用于對(duì)沒有鎧裝電纜參數(shù)的計(jì)算。
3 結(jié)語
綜上所述，電纜電氣參數(shù)計(jì)算過程中可以采用不同的方法進(jìn)行，不同的計(jì)算方法取得的效果不同。本文主要分析了三種不同的計(jì)算方法，從電纜電氣參數(shù)計(jì)算的準(zhǔn)確性和便捷性來看，在計(jì)算中應(yīng)用方法一是最佳選擇。
參考文獻(xiàn)
[1] 甘啟才.電力電纜電氣參數(shù)及電氣特性研究[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2016，（3）.
[2] 李婧，郭金明，黃鋒.用于電力電纜現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的電氣參數(shù)及接頭位置識(shí)別裝置的研制[J].低碳世界，2015，（31）.
[3] 杜伯學(xué)，李忠磊，張鍇，王立.220kV交聯(lián)聚乙烯電力電纜接地電流的計(jì)算與應(yīng)用[J].高電壓技術(shù)，2013，（5）.
[4] 鄭雁翎，王寧，李洪杰，張冠軍.電力電纜載流量計(jì)算的方法與發(fā)展[J].電氣應(yīng)用，2010，（3）.
[5] 成凌飛，王泰華.礦用通信電纜基本電氣參數(shù)數(shù)值模型[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2010，（12）.
關(guān)鍵詞：XLPE電纜；線芯溫度；熱路模型；暫態(tài)線芯溫度
中圖分類號(hào)： TN911⁃34； TM247文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 1004⁃373X（2014）08⁃0009⁃03
Calculation method of XLPE cable conductor temperature
JIANG Xiao⁃Bing1，2
（1. College of Electrical Engineering， Changsha University of Science and Technology， Changsha 410004， China；
2. Changsha Power Co.， Ltd.， Hunan Huadian， Changsha 410203， China）
Abstract： To monitor the running state and improve the power supply reliability of XLPE cable， the calculation method of XLPE cable conductor temperature is researched in this paper. To simplify the analysis and calculation， the lumped parameter method is used to character each layer structure of the cable， the steady⁃state thermal circuit model of the lumped parameter is established according to the characteristics of short laying distance of the power distribution cable， and then the formula of conductor temperature and carrying capacity is derived. The effectiveness of the method is verified by experimental analysis. The calculation method of conductor temperature considering the transient process is discussed. It provided a reference for on⁃line monitoring of running status of the cable.
Keywords： XLPE cable； cable conductor temperature； thermal circuit model； transient conductor temperature
0引言
隨著交聯(lián)聚乙烯（XLPE）電力電纜在配電網(wǎng)中使用量的逐年增加，相應(yīng)的診斷維護(hù)工作也越來越重要。線芯溫度作為XLPE電纜的一個(gè)重要運(yùn)行參數(shù)，是判斷電纜運(yùn)行狀態(tài)及其實(shí)際載流量的重要依據(jù)[1]：正常運(yùn)行時(shí)，電纜的線芯溫度不超過交聯(lián)聚乙烯的最高工作溫度（[≤]90 ℃）；一旦過負(fù)荷，電纜線芯溫度將急劇上升，從而加速絕緣老化甚至擊穿。要準(zhǔn)確掌握電纜的真實(shí)載流量也需要先計(jì)算電纜的線芯溫度從而間接判斷負(fù)載電流是否超過最大允許載流量。因此，從安全運(yùn)行和電力系統(tǒng)調(diào)度的角度出發(fā)，都需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)XLPE電纜的線芯溫度。實(shí)際工程中直接測(cè)量XLPE電纜的線芯溫度難以實(shí)現(xiàn)，需要建立合適的電纜熱路模型并由外部溫度推算求得線芯溫度[2]。隨著分布式光纖測(cè)溫技術(shù)（DTS）的發(fā)展與推廣，已有在高壓XLPE電纜線路上應(yīng)用光纖測(cè)溫系統(tǒng)監(jiān)測(cè)電纜護(hù)套溫度的實(shí)例[3⁃4]，這無疑為計(jì)算電纜線芯溫度，掌握電纜運(yùn)行狀態(tài)及其真實(shí)載流量創(chuàng)造了有利條件。
筆者以單芯XLPE電纜為研究對(duì)象，根據(jù)配電電纜敷設(shè)距離短的特點(diǎn)，采用集中參數(shù)法建立其穩(wěn)態(tài)等效熱路模型，并推導(dǎo)出線芯溫度計(jì)算公式。同時(shí)對(duì)考慮暫態(tài)過程的電纜線芯溫度計(jì)算方法進(jìn)行討論，為電纜運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)提供參考。
1電纜穩(wěn)態(tài)線芯溫度計(jì)算方法
所謂電纜穩(wěn)態(tài)線芯溫度即引起電纜溫度變化的各種因素都已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)且不會(huì)隨時(shí)間發(fā)生變化時(shí)的電纜導(dǎo)體溫度，此時(shí)不需考慮引起電纜各部分材料溫度變化時(shí)產(chǎn)生的放、吸熱過程。
1.1 線芯溫度計(jì)算模型及方法
單芯XLPE電纜的一般結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 單芯XLPE電纜典型結(jié)構(gòu)
由圖1可知，單芯XLPE電纜可分為導(dǎo)體、絕緣及內(nèi)外屏蔽層、墊層、氣隙層、金屬護(hù)套層、外護(hù)層6層結(jié)構(gòu)。建立電纜熱路模型時(shí)，一般將各層熱阻作分布式參數(shù)考慮，然后根據(jù)電纜熱流場(chǎng)的歐姆定律來求解線芯溫度[5]，這樣便會(huì)給線芯溫度的分析和計(jì)算帶來較大困難。由于城市配電電纜的敷設(shè)距離較短，一般不超過3 km，因此可以運(yùn)用集中參數(shù)法來表征XLPE電纜的熱路模型，即將電纜以其幾何中心為圓心，把絕緣及內(nèi)外屏蔽層、墊層和氣隙層、金屬護(hù)套層和外護(hù)層分別用集中參數(shù)表示，這樣便簡化了電纜熱路模型。集中參數(shù)法[6]的應(yīng)用范圍廣泛，可以很好地描述配電電纜的結(jié)構(gòu)參數(shù)、敷設(shè)條件、表面溫度與線芯溫度之間的換算關(guān)系。單芯XLPE電纜的集中參數(shù)等效熱路模型如圖2所示。
圖2 單芯XLPE電纜等效熱路模型
圖2中：Tc為XLPE電纜線芯溫度；Te為環(huán)境溫度；T0為外護(hù)套溫度；T1~T4分別為絕緣層（含內(nèi)外屏蔽層）熱阻、內(nèi)墊層（含氣隙）熱阻、外護(hù)層（含金屬護(hù)套）熱阻、外界媒介（外部熱源至電纜表面）熱阻；Wd和Wc分別表示電纜單位長度的介質(zhì)損耗和線芯損耗；λ1，λ2分別為金屬護(hù)套和線芯損耗之比、鎧裝損耗與線芯損耗之比。
在已知XLPE電纜外護(hù)套溫度與負(fù)載電流的情況下，根據(jù)集中參數(shù)熱路等效模型可以推得線芯溫度的計(jì)算公式為：
[Tc=T0+WcT1+(1+λ1)T2+(1+λ1+λ2)T3+Wd(0.5T1+T2+T3)]（1）
式中線芯損耗Wc和電纜導(dǎo)體交流電阻R相關(guān)，而R與線芯溫度Tc有關(guān)，因此須由式（1）解出Tc來進(jìn)行計(jì)算。
在已知線芯最高工作溫度Tcmax的情況下[7]，可由式（1）推導(dǎo)出電纜的長期運(yùn)行載流量Ia：
[Ia=（Tcmax-T0）-Wd（0.5T1+T2+T3）RT1+(1+λ1)T2+(1+λ1+λ2)T3] （2）
利用式（2）即可完成電纜載流能力的計(jì)算與預(yù)測(cè)。
1.2誤差分析
在影響電纜溫度變化因素不發(fā)生改變的情況下，上述計(jì)算方法計(jì)算出的電纜線芯溫度與載流量誤差主要取決于式（1）中各參數(shù)的精度。
式（1）中電纜外護(hù)套溫度T0由測(cè)溫裝置測(cè)得，測(cè)量結(jié)果易受外界環(huán)境影響；各集中參數(shù)等效層熱阻T與電纜各層熱阻系數(shù)聯(lián)系緊密，特別是墊層的厚度，需要充分考慮并選取合適的數(shù)值；導(dǎo)體損耗Wc=I2R，其中I為電纜負(fù)載電流，可準(zhǔn)確測(cè)得，導(dǎo)體交流電阻R會(huì)隨溫度發(fā)生變化，應(yīng)注意鄰近效應(yīng)和集膚效應(yīng)的影響；介質(zhì)損耗Wd相比于Wc相差3個(gè)數(shù)量級(jí)以上，因此其取值對(duì)計(jì)算結(jié)果影響較?。唤饘僮o(hù)套和鎧裝損耗因數(shù)λ1，λ2與敷設(shè)方式有關(guān)，常采用IEC60287標(biāo)準(zhǔn)[8]中的相應(yīng)公式進(jìn)行計(jì)算。
由上述分析可知，XLPE電纜的結(jié)構(gòu)、敷設(shè)參數(shù)及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)量（負(fù)載電流、外護(hù)套溫度）對(duì)結(jié)果均有較大影響，設(shè)值時(shí)應(yīng)盡量接近實(shí)際值。
2實(shí)驗(yàn)分析
為驗(yàn)證該計(jì)算模型與方法的有效性，應(yīng)用C#程序編寫了相應(yīng)的計(jì)算程序，并通過實(shí)驗(yàn)對(duì)一條長為400 m的110 kV XLPE電纜進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)運(yùn)行。表1為電纜處于穩(wěn)態(tài)時(shí)線芯溫度與計(jì)算溫度對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果，表2為載流量計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比。
表1 線芯溫度計(jì)算值與實(shí)測(cè)值對(duì)比
表2 載流量計(jì)算值與實(shí)測(cè)值對(duì)比
從表1和表2可以看出，運(yùn)用此種線芯溫度計(jì)算方法時(shí)，線芯溫度計(jì)算值與實(shí)測(cè)值在90 ℃以下時(shí)最大誤差不超過±3 ℃，電纜載流量計(jì)算值與實(shí)測(cè)值之間誤差最大不超過3%，因此具有較高的精度。
3考慮暫態(tài)過程的電纜線芯溫度計(jì)算
雖然上述計(jì)算方法精度較高，但其只能用于計(jì)算穩(wěn)態(tài)下的電纜線芯溫度與載流量，實(shí)際中電纜負(fù)載會(huì)隨時(shí)間變化，特別是城市配電網(wǎng)的電纜線路，日負(fù)荷的變化很大，因而電纜外部熱源的溫度變化也很大[9]，所以大多數(shù)情況下需要考慮電纜線芯溫度的暫態(tài)變化過程。
考慮暫態(tài)過程的電纜線芯溫度計(jì)算非常復(fù)雜，電纜的等效熱路模型中必須考慮電纜結(jié)構(gòu)材料中熱容的影響，式（1）中的介質(zhì)損耗Wd和線芯損耗Wc也將變?yōu)闀r(shí)間函數(shù)，從而給計(jì)算帶來很大困難。文獻(xiàn)[9]根據(jù)電纜等效熱路與電路在數(shù)學(xué)上的相似性，運(yùn)用節(jié)點(diǎn)電壓法先求解電纜穩(wěn)態(tài)線芯溫度，并在此基礎(chǔ)上提出了電纜暫態(tài)線芯溫度計(jì)算公式：
[T(t)=eAt+eAt0teAtEBQ(τ)dτ]（3）
式中A，B，T，Q都是影響電纜線芯溫度變化的外部因素的矩陣形式，而且它們都是隨時(shí)間變化的函數(shù)。文獻(xiàn)[10]在得到電纜外皮溫度的基礎(chǔ)上，以“只考慮負(fù)載電流變化和只考慮表皮溫度變化”兩種情況進(jìn)行電纜線芯暫態(tài)溫度的公式遞推，進(jìn)而推導(dǎo)出XLPE電纜線芯暫態(tài)溫度的完整疊加式：
[θcx=θw0+Δθc1n+Δθc2n+θcd]（4）
式中：θcx表示運(yùn)行x個(gè)小時(shí)后的電纜線芯溫度；θw0為初始測(cè)量時(shí)刻的電纜表皮溫度；Δθc1n表示電纜運(yùn)行n小時(shí)后（n[≤]x）的線芯溫升；Δθc2n表示電纜運(yùn)行n小時(shí)后（n[≤]x）的外護(hù)套溫升；θcd為絕緣損耗引起的導(dǎo)體溫升，可以看出電纜的暫態(tài)線芯溫度為各個(gè)溫升的疊加。文獻(xiàn)[11]在完整演算電纜暫態(tài)熱路模型的基礎(chǔ)上，以“電纜表皮為等溫面、絕緣層與導(dǎo)體具有相同熱阻系數(shù)、僅考慮導(dǎo)體損耗和絕緣層損耗”三個(gè)假設(shè)條件對(duì)熱路模型進(jìn)行簡化，并通過實(shí)驗(yàn)和誤差分析驗(yàn)證了簡化模型的有效性，簡化后的模型將大大減少計(jì)算量。文獻(xiàn)[12]則提出了基于電纜實(shí)際負(fù)載電流和表面溫度的拉普拉斯動(dòng)態(tài)熱路模型，并通過實(shí)驗(yàn)研究和誤差分析驗(yàn)證了該模型可滿足電纜線芯溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。從文獻(xiàn)[9⁃12]可以看出，計(jì)算電纜暫態(tài)線芯溫度是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，但不管應(yīng)用何種方法，都必須在得到電纜材料參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)以及電纜外護(hù)套溫度或電纜的穩(wěn)態(tài)線芯溫度的情況下，通過不同理論和方法進(jìn)行電纜暫態(tài)線芯溫度計(jì)算公式的遞推和推導(dǎo)。
4結(jié)語
為了掌握XLPE電纜的運(yùn)行狀態(tài)及其真實(shí)載流量，根據(jù)配電電纜的敷設(shè)特點(diǎn)分析了其暫態(tài)線芯溫度計(jì)算公式，驗(yàn)證了計(jì)算方法的有效性，并對(duì)考慮暫態(tài)過程的電纜線芯溫度計(jì)算方法進(jìn)行了討論，得到如下結(jié)論：
（1） 運(yùn)用集中參數(shù)法表征配電電纜的穩(wěn)態(tài)熱路模型貼合實(shí)際，推導(dǎo)出的計(jì)算公式只需在監(jiān)測(cè)到電纜表面溫度的情況下就可反推求得電纜線芯溫度。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明此種計(jì)算方法具有較高的精度。
（2） 電纜暫態(tài)線芯溫度的計(jì)算非常復(fù)雜，且必須在得到電纜材料參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)以及電纜外護(hù)套溫度或者電纜穩(wěn)態(tài)線芯溫度的情況下，通過不同理論方法進(jìn)行暫態(tài)線芯溫度計(jì)算公式的分析。
值得一提的是，XLPE電纜發(fā)生絕緣故障后通常會(huì)在故障部位伴隨有溫度異常升高的現(xiàn)象發(fā)生，因此已有相關(guān)學(xué)者[13]將電纜溫度在線監(jiān)測(cè)與絕緣監(jiān)測(cè)聯(lián)系起來，并試圖通過試驗(yàn)說明兩者之間的關(guān)系。這表明隨著電纜測(cè)溫技術(shù)的發(fā)展，也將為電纜絕緣在線監(jiān)測(cè)提供了一種新的思路和方法。
參考文獻(xiàn)
[1] 孟凡鳳，李香龍，徐燕飛，等.地下直埋電纜溫度場(chǎng)和載流量的數(shù)值計(jì)算[J].絕緣材料，2006，39（4）：59⁃64.
[2] 羅俊華，周作春，李華春，等.電力電纜線路運(yùn)行溫度在線檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用研究[J].高電壓技術(shù)，2006，32（8）：169⁃172.
[3] 李紅雷，張麗，李莉華.交聯(lián)聚乙烯電纜在線監(jiān)測(cè)與檢測(cè)[J].絕緣材料，2010，43（12）：31⁃34.
[4] 王立，李華春，薛強(qiáng)，等.220 kV電纜分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)運(yùn)行情況分析[J].電力設(shè)備，2007，8（6）：36⁃41.
[5] 馮海濤.電力電纜線芯溫度估算方法研究[D].大連：大連理工大學(xué)，2013.
[6] 薛強(qiáng)，李華春，王立，等.電纜導(dǎo)體溫度的推算方法及應(yīng)用[J].電線電纜，2009（2）：23⁃25.
[7] 馬國棟.電力電纜載流量[M].北京：中國電力出版社，2003.
[8] IEC. IEC 60287⁃3⁃11995 Calculation of the current rating of electric cables， part 3： sections on operating condition，section1： reference operating condition and selection of cable type [S]. [S.l.]： IEC， 1995.
[9] 劉毅剛，羅俊華.電纜導(dǎo)體溫度實(shí)時(shí)計(jì)算的數(shù)學(xué)方法[J].高電壓技術(shù)，2005，31（5）：52⁃54.
[10] 牛海清，周鑫，王曉兵，等.外皮溫度監(jiān)測(cè)的單芯電纜暫態(tài)溫度計(jì)算與試驗(yàn)[J].高電壓技術(shù)，2009，35（9）：2138⁃2143.
[11] 劉剛，雷成華，劉毅剛.根據(jù)電纜表明溫度推算導(dǎo)體溫度的熱路簡化模型暫態(tài)誤差分析[J].電網(wǎng)技術(shù)，2011，35（4）：212⁃217.
關(guān)鍵詞：礦用電纜 截面積 選擇 校驗(yàn)
中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）03（b）-0042-03
隨著煤炭生產(chǎn)機(jī)械化、自動(dòng)化程度的不斷提高，煤礦生產(chǎn)設(shè)備逐步向復(fù)雜化、多樣化邁進(jìn)，煤礦設(shè)備的可靠運(yùn)行對(duì)生產(chǎn)效益的提高起著決定性作用，因此，礦井設(shè)備的選型顯得尤為重要，合理、準(zhǔn)確的選型可以為設(shè)備安全可靠運(yùn)行提供基本保障，該文對(duì)礦用電纜的截面積選擇方法做出了介紹。
1 電纜選用的基本要求
礦用電纜由于其使用環(huán)境的復(fù)雜性，基于其所敷設(shè)的位置、傾角、作用等因素，必須滿足一些基本要求，這些要求是電纜選型必須遵從的基本原則，大體有以下幾條。
（1）電纜實(shí)際敷設(shè)地點(diǎn)的水平差應(yīng)與規(guī)定的電纜允許敷設(shè)水平差相適應(yīng)。
（2）電纜應(yīng)帶有供保護(hù)接地用的足夠截面的導(dǎo)體。
（3）嚴(yán)禁采用鋁包電纜。
（4）必須選用經(jīng)檢驗(yàn)合格并取得煤礦礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志的阻燃電纜。
（5）電纜主線芯的截面應(yīng)滿足供電線路負(fù)荷的要求。
（6）對(duì)固定敷設(shè)的高壓電纜要求。
①在立井井筒或傾角45°其以上的井巷內(nèi)，應(yīng)采用聚氯乙烯絕緣粗鋼絲鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電力電纜、交聯(lián)聚乙烯絕緣粗鋼絲鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電力電纜。
②在水平巷道或傾角45°以下的井巷內(nèi)，應(yīng)采用聚氯乙烯絕緣鋼帶或細(xì)鋼絲鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電力電纜、交聯(lián)乙烯鋼帶或細(xì)鋼絲鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電力電纜。
③在進(jìn)風(fēng)斜井、井底車場(chǎng)及其附近、中央變電所至采區(qū)變電所之間，可以采用鋁芯電纜；其他地點(diǎn)必須采用銅芯電纜。
④固定敷設(shè)的低壓電纜，應(yīng)采用MW鎧裝或非鎧裝電纜或?qū)?yīng)電壓等級(jí)的移動(dòng)橡套軟電纜。
⑤非固定敷設(shè)的高低壓電纜，必須采用符合Mr818標(biāo)準(zhǔn)的橡套軟電纜。移動(dòng)式和手持式電氣設(shè)備應(yīng)使用專用橡套電纜。
⑥照明、通信、信號(hào)和控制用的電纜，應(yīng)采用鎧裝通信電纜、橡套電纜或M型塑料電力電纜。
⑦低壓電纜不應(yīng)采用鋁芯，采區(qū)低壓電纜嚴(yán)禁采用鋁芯。
2 電纜截面積選穹椒
通常井下電纜線路的截面選擇步驟大體如以下幾點(diǎn)。
（1）計(jì)算線路最大長時(shí)電流。
（2）按長時(shí)允許電流初選導(dǎo)線截面。
（3）校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度允許最小截面。
（4）校驗(yàn)允許的電壓損失。
2.1 線路最大長時(shí)電流的計(jì)算
線路最大長時(shí)電流即指電纜線路所帶負(fù)荷最大時(shí)所對(duì)應(yīng)的電流，假設(shè)電纜線路所帶最大負(fù)荷功率為Pmax（kW），則最大電流計(jì)算方法如下：
由于 Pmax=UNImaxcosφ （1）
則
Imax=Pmax/（UNcosφ）=1/（UNcosφ）×Pmax （2）
設(shè)：K=1/（UNcosφ），
則 Imax=K×Pmax （3）
式中：
Pmax為電纜線路所帶最大負(fù)荷功率，單位kW；
UN為電纜線路的額定電壓，單位kV；
Imax為電纜線路最大負(fù)荷電流，單位A；
cosφ為電纜線路所帶最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)；
K為電纜線路最大電流對(duì)應(yīng)的功率系數(shù)；
通過計(jì)算，功率系數(shù)取值大體（如表1）。
對(duì)于煤礦井下設(shè)備，cosφ一般取0.75～0.8，所以當(dāng)額定電壓UN確定后，便可以計(jì)算出K的值，然后根據(jù)線路的最大負(fù)荷功率Pmax與K的乘積，便可以計(jì)算出線路最大負(fù)荷電流。
2.2 按長時(shí)允許電流初選導(dǎo)線截面
為了使導(dǎo)線在正常運(yùn)行時(shí)溫度不超過其長時(shí)允許溫度，導(dǎo)線的長時(shí)允許電流應(yīng)不小于流過導(dǎo)線的最大長時(shí)工作電流。即：
Ip>Ica
式中：
Ip為標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度（一般為25 ℃）時(shí)，電纜線路長時(shí)允許電流，單位A；
Ica為電纜線路最大長時(shí)電流，單位A；
Ip的值可以由查表得出，以礦用移動(dòng)屏蔽橡套軟電纜（MYP）為例，表格（如表2），其他電纜也可通過相應(yīng)表格查出，此處不再一一列出。
Ica的值一般取式（3）中的Imax，可由2.1中線路最大長時(shí)電流的計(jì)算方法算出，然后依據(jù)Ip>Ica的原則對(duì)導(dǎo)線截面積進(jìn)行初選。
3 電纜截面積的校驗(yàn)
通過電纜長時(shí)最大電流與電纜長時(shí)允許電流的比較，再通過查表即可初步選擇出電纜的截面積，但是要真正滿足實(shí)際選型要求，還必須對(duì)電纜的機(jī)械強(qiáng)度和電壓降落進(jìn)行校驗(yàn)，合格后才是最終的型號(hào)。
3.1 機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)
電纜在工作面和巷道中敷設(shè)，難免會(huì)受到外部機(jī)械力的作用，截面太小的電纜容易出現(xiàn)斷線、護(hù)套破裂、絕緣損壞現(xiàn)象。礦用橡套電纜應(yīng)符合表3的要求，以避免在拖拽、碰撞等外力作用下斷線、破裂。
3.2 電壓損耗校驗(yàn)
輸電線路通過電流時(shí)，將產(chǎn)生電壓損失，所謂電壓損失是指輸電線路始、末兩端電壓的算術(shù)差值，為了保證電壓質(zhì)量，從變壓器出口處至電動(dòng)機(jī)的線路電壓損失應(yīng)不大于線路的允許電壓損失。
3.2.1 電壓損耗的計(jì)算方法
（1）線路等效電路圖。
在交流供電系統(tǒng)中，電纜線路存在阻抗，阻抗由電阻和電抗組成，電流流過阻抗時(shí)，在阻抗兩端產(chǎn)生的電壓差稱為電壓降。電壓損耗指電壓降得代數(shù)值。一般用百分?jǐn)?shù)表示。（如圖1）
U末-U初=ΔU=I×ZL
式中：
U末為電纜靠近負(fù)荷側(cè)末端電壓，單位V；
U初為電纜靠近變壓器側(cè)始端電壓，單位V；
ΔU為電纜線路電壓降，單位V；
I為電纜線路電流，單位A；
Z為電纜線路電抗，Z=，單位Ω/km；
L為電纜線路長度，單位km；
（2）電壓降向量圖。
以線路末端電壓UOA為基準(zhǔn)值，假設(shè)其初相為零，Φ為電壓UOA與負(fù)荷電流I的相位差，cosΦ即為負(fù)荷的功率因擔(dān)電纜有效電阻上的電壓UAE與與電流同向，阻抗兩端的電壓UED與電流方向相差90°，所以電壓降向量圖（如圖2）。
由圖2可見，電壓降為矢量，電壓損耗為AC：
ΔU=UOD-UOA=UAE+UED
而UAE=IR，UED=I×jX，故ΔU=I（R+jX），若設(shè)電流有效值為IOA，用有效值表示為：
ΔU=I×
按圖2換算成長度，有：
AC=AB+BC，
AB=IOAR×cosΦ，
BC=IOAX×SinΦ，
故電壓損失值：
ΔUΦ=IOAR×cosΦ+IOAX×SinΦ
ΔU、ΔUΦ為每相電壓降、電壓損耗，再乘以就換算成了線電壓降和線電壓損耗。
3.2.2 基于電壓降的截面積校驗(yàn)
井下變壓器的二次側(cè)額定電壓1.05UN，電動(dòng)機(jī)的允許最低電壓為0.95UN，因此，變壓器和線路的電壓損失之和不能超過10%UN?？紤]到變壓器的電壓損失通常不超過5%UN，故從變壓器出口處到線路末端的線路電壓損失不得超過5%UN，因此，當(dāng)計(jì)算出電壓損耗ΔUΦ時(shí)，通過下式進(jìn)行校驗(yàn)：
ΔUΦ%≤5%
若滿足要求，則所選電纜截面積合格，若不滿足條件，則增加截面積型號(hào)，重新校驗(yàn)。
4 結(jié)語
電纜截面積的選擇是煤礦生產(chǎn)過程中所面臨的一個(gè)最為基本也尤為重要的環(huán)節(jié)，電纜的合理選型不僅有利于降低成本提高經(jīng)濟(jì)效益，更重要的是可以為安全生產(chǎn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，因此，電纜選型也是工程技術(shù)人員所應(yīng)掌握的一個(gè)基本技能。
參考文獻(xiàn)
[1] GB/T 17737.1-2000 射頻電纜第1部分總規(guī)范[S].
關(guān)鍵詞：電纜、價(jià)格、經(jīng)濟(jì)截面、總費(fèi)用、初始投資費(fèi)用、運(yùn)行損耗費(fèi)用、單位長度和截面有關(guān)系的投資費(fèi)用
中圖分類號(hào)： TM247 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
電力電纜線路具有較高供電可靠性和安全性，在允許的工作溫度下，使用壽命可長達(dá)30～40年，被廣泛的用于工業(yè)與民用的中低壓電源與用電設(shè)備的電力傳輸。
電力電纜截面的選擇,是供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一?！峨娏こ屉娎|設(shè)計(jì)規(guī)范GB50217 ―2007》的第3. 7. 1. 4 條,規(guī)定:10kV及以下電力電纜截面除應(yīng)符合上述1～3 款的要求外,尚宜按電纜的初始投資與使用壽命期間的運(yùn)行費(fèi)用綜合經(jīng)濟(jì)的原則選擇。國際電工委員會(huì)IEC 287-3-2/1995《電力電纜截面的經(jīng)濟(jì)最佳化》標(biāo)準(zhǔn)推薦的經(jīng)濟(jì)截面選擇的兩種計(jì)算方法都是基于TOC總費(fèi)用的經(jīng)濟(jì)概念，電纜總費(fèi)用（TOC總擁有費(fèi)用）包含：初始投資（采購及安裝費(fèi)用）及其壽命運(yùn)行費(fèi)用兩個(gè)部分。即：CT (總費(fèi)用) = CI (初始投資費(fèi)用) + CJ (運(yùn)行損耗費(fèi)用)。CI (初始投資費(fèi)用)與CJ (運(yùn)行損耗費(fèi)用)都與電纜截面密切相關(guān)，當(dāng)增大電纜截面時(shí)，CI (初始投資費(fèi)用)將上升而CJ (運(yùn)行損耗費(fèi)用)將下降；而減小電纜截面時(shí)，CI (初始投資費(fèi)用)將下降，CJ (運(yùn)行損耗費(fèi)用)將上升。因此，CI 與CJ 是存在矛盾的2 個(gè)方面,尋找二者之間的平衡點(diǎn),使CT 最小,其平衡點(diǎn)就是經(jīng)濟(jì)截面,它是一個(gè)截面區(qū)間。
圖1：經(jīng)濟(jì)截面示意圖
當(dāng)計(jì)算給定電流下的經(jīng)濟(jì)截面時(shí)，其公式為：
（1）
其中 F（線損輔量）：包括了回路相數(shù)、電價(jià)、最大負(fù)荷損耗小時(shí)和現(xiàn)值系數(shù)。表一列出了當(dāng)cosφ=0.9，P＝0.5元/kw.h時(shí)，F(xiàn)與最大利用小時(shí)數(shù)（Tmax）及最大負(fù)載損耗小時(shí)(τ)之間的關(guān)系。
表1：F與最大利用小時(shí)數(shù)（Tmax）及最大負(fù)載損耗小時(shí)(τ)之間的關(guān)系
A值是單位長度和截面有關(guān)系的投資費(fèi)用：
A＝（截面S1電纜的初始投資－截面S2電纜的初始投資）/（截面S1－截面S2），（元/m.mm2）。 （2）
電纜初始投資費(fèi)用包括電纜價(jià)格和綜合安裝費(fèi)用，因?yàn)榫C合安裝費(fèi)用在整個(gè)投資費(fèi)用中所占比例較少，因此，電纜價(jià)格成為影響A值的主要因素。根據(jù)電纜規(guī)格型號(hào)的不同，電纜的價(jià)格存在差異，為了計(jì)算方便，按照計(jì)算出的各型電纜A值，在不影響計(jì)算精度的情況下，用平均A值來計(jì)算經(jīng)濟(jì)電流截面密度，平均A值的誤差小于10%。表1為電力電纜計(jì)算A值及推薦平均A值比較
表2：各型電力電纜初始投資斜率A值統(tǒng)計(jì)及取用A值表
注1：A為單位截面長度初始投資斜率，包含電纜截面及安裝敷設(shè)綜合費(fèi)用
受近幾年來有色金屬市場(chǎng)價(jià)格變動(dòng)影響，電纜價(jià)格（特別是銅芯電纜價(jià)格）波動(dòng)較大。以YJV銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電力電纜為例，從2009年到2011年期間，該型電纜價(jià)格波動(dòng)達(dá)35%。如此大的價(jià)格變化將對(duì)單位長度和截面有關(guān)系的投資費(fèi)用（A）產(chǎn)生影響，從而使電纜截面計(jì)算失真。
圖2：YJV銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電力電纜價(jià)格走勢(shì)圖
電纜價(jià)格波動(dòng)對(duì)經(jīng)濟(jì)電流選型計(jì)算的影響分析：
1 電纜價(jià)格的上漲，使A值增大。
以低壓VV電力電纜為例，表3列出該型電纜在2011年的市場(chǎng)價(jià)，根據(jù)綜合造價(jià)折算方式，估算出該型電纜的初始投資費(fèi)用。通過公式（2）可以計(jì)算出該型電纜的A值曲線。如圖3。由圖可看出該型電纜的A值在2.5左右。而由表2查得低壓VV22-1kV-(4×S)電纜的平均A值為1.602?？梢?，由于電纜價(jià)格的上漲，導(dǎo)致A值增大。
表3：低壓電纜價(jià)格及初始投資費(fèi)用
圖3：VV22－4*S電纜A值曲線
2 A值的增大，在相同的條件下，使電纜計(jì)算截面減小
假設(shè)條件：負(fù)載電流I=100A,Tmax=5000h，電能電價(jià)P=0.5元/kWh，L=1km,由表1查得對(duì)應(yīng)的F=65.6(元/W)。
當(dāng)A=1.602（元/m.mm2），代入公式（1）：
宜選取截面為95mm2 電纜。
當(dāng)A=2.5（元/m.mm2），代入公式（1）：
宜選取截面為70mm2電纜。因此，在相同的條件下，A值增大使電纜經(jīng)濟(jì)截面減小。
3 結(jié)論
電纜價(jià)格上升，導(dǎo)致電纜工程初始投資費(fèi)用增加，電纜單位長度和截面有關(guān)系的投資費(fèi)用A值增大。在一定額定負(fù)載電流情況下，A值越大，電纜經(jīng)濟(jì)截面越小，反之亦然。
