JB/T 10181.4-2000 电缆载流量计算 第2部分： 热阻 第2节： 自由空气中不受到日光直接照射的电缆群载流量降低因数的计算

K13中华人民共和圜机械行业标准JB/T10181.4-2000idt iec60287-2-2:1995电缆载流量计算第2部分:热阻第2节:自由空气中不受到日光直接照射的电缆群载流量降低因数的计算2000-04-24发布2000-10-01实施国家机械工业局发布JB/T10181.4·2000前言本标准等同采用国际电工委员会(IEC)标准IEC60287《电缆载流量计算》(其中包括IEC602871—-1第1号修改件(1995)、IEC60287-3-1第1号修改件(199和IEC60287-3-2第1号修改件(1996)。本标准为国内首次制订的机械行业标准。本标准是电线电缆的基础计算方法标准,广泛地被电缆设计、敷设和安装部门使用,因而等同采用IEC60287标准JB/T10181在总标题《电缆载流量计算》下由下列各部分组成:JB/T10181.1第1部分:载流量公式(100%负荷因数)和损耗计算第1节:一般规定JB/T10181.2第1部分:载流量公式(100%负荷因数)和损耗计算第2节:双回路平面排列电缆金属套涡流损耗因数JB/T10181.3第2部分:热阻第1节:热阻的计算JB/T10181.4第2部分:热阻第2节:自由空气中不受到日光直接照射的电缆群载流量降低因数的计算方法JB/T10181.5第3部分:有关运行条件的各节第1节:基准运行条件和电缆选型JB/T10181.6第3部分:有关运行条件的各节第2节:电力电缆截面的经济优化选择本标准与IEC60287标准结构对照如下表本标准JB/T10181.1IEC60287-1-1JB/10181.2IEC60287-1-2JB/10181.3IEC60287-2-1JB/丌10181.4IEC60287-2-2JB/T10181.5EC60287-3-1JB/T10181.6IEC60287-3-2JB/Tl0181.6-2000的附录A和附录B都是提示的附录本标准由全国电线电缆标准化技术委员会提出并归口本标准主要起草单位:上海电缆研究所。本标准主要起草人:马国栋。JB/T10181.4·2000IEC1IEC(国际电工委员会)是一个由各国家电工委员会(IEC国家委员会)组成的国际范围的标准化组织。IEC的宗旨是针对电气和电子领域标准化的所有问题促进国际间合作。为实现这一宗旨,IEC除组织各种活动外,还出版国际标准。并委托各技术委员会制定这些标准。对某项标准感受兴趣的任何国家委员会均可参与该标准的制定。与IFC有业务往来的国际组织、政府或非政府组织也可参与标准的制定。IEC与国际标准化组织(Is0)按双方协议条件紧密合作。2技术委员会代表各国家委员会对他们特别关切的技术问题制订出的IEC正式决议或协议尽可能地表达出国际上对这些问题的一致意见。这些文件以标准、技术报告或导则的形式出版发行,以推荐文件的形式在国际间使用,并且在此意义上取得各国家委员会的认可。4为促进国际间的统一,各IEC国家委员会坦诚地以最大可能程度在各国家和地区中采用IEC国际标准。IEC标准与相应的国家或地区标准的任何差异应在国家或地区标准中清楚地指出。5国际标准IEC60287—1-1、IEC60287-1-2、IEC60287-2-1、IEC60287-2—2、IEC602873-1和IEC60287-3-2由IEC第20技术委员会的第20A分技术委员会:“高压电缆”制定5.1IEC60287-1-1的第一版代替了1982年出版的IEC60287第二版的第1节和第2节以及第3号修改件的相应部分,没有技术上的改动。EC60287-1—1标准文本和它的第1号修改件(1995)以下列文件为基础:六月法/DIS文件投票表决报告20A(C0)7520A(C0)8120A/262/DIS投票表决批准该标准的全部资料均可在上表列出的“投票表决报告”中查找到。5.2IEC60287—1-2标准文本以下列文件为基础DIS投票表决报告20A(C0)15120A(Co)16l投票表决批准该标准的全部资料均可在上表列出的“投票表决报告”中查找到5.3IEC60287-2-1代替了IEC60287第二版(1982)的第3节、附录C和附录D,没有技术上的改动IEc60287-2-1标准文本以下列文件为基础:六月法文件投票表决报告20A(C0)7520A(C0)81投票表决批准该标准的全部资料均可在上表列出的“投票表决报告”中查找到。54IEC60287-2-2标准文本以下列文件为基础:六月法文件投界表决投告20A(C0)12520A(C0)135投票表决批准该标准的全部资料均可在上表列出的“投票表决报告”中查找到。这一节最初作为IEC1042出版。5.5IEC60287-3-1代替了IEC60287第二版(1982)的附录A和附录B,没有技术上的改动IEC60287-3-1标准文本和它的第1号修改件(199以下列文件为基础:月法文件/FDIS投票表决报告20A(C0)20A(c0)8120 A/403/FDIS投票表决批准该标准的全部资料均可在上表列出的“投票表决报告”中查找到5.6IEC60287-3-2第一版代替了IEC1059第一版(1991),没有作技术上的改动IEC602873-2标准文本和它的第1号修改件(1996)以下列文件为基础DIS/FDIS投票表决报告20A(c0)13120A(C0)13920 A/308/ FDIS0A/322/RVD投票表决批准该标准的全部资料均可在上表列出的“投票表决报告”中查找到附录A和附录B是提示的附录。JB/T10181.4·2000IEC引言为便于修订和采用,IEC60287将标准分成三部分和若干节每部分分为若干节作为单独标准出版。第1部分:载流量公式(100%负荷因数)和功率损耗第2部分:热阻公式第3部分:有关运行条件的各节IEC60287-1-1这一节包含有关R、、A,和A:的公式这一节包括根据允许温升、导体电阻、损耗和热阻系数的详细数值计算电缆允许载流量的方法关于损耗的计算公式也在这一节中给出标准中的公式所包含的参量随着电缆设计和所用材料而变化,表中所给的数值或者是国际上认可的,例如电阻率和电阻温度系数,或者是通常实际上可接受的,例如材料热阻系数和介电常数。在后一种情况下,所给出的某些值不是新电缆的特性,而是适用于长期运行后电缆的特性,为了取得统一和便于比较的结果,载流量计算应使用本标准给出的数值。然而确实有其它更适合于这种材料和设计的值,也可以采用,并另外提出相应的载流量,只要援引此不同的数值电缆运行条件的各个参量各国间会有很大的差别。例如,关于环境温度和土壤热阻系数,从不同的考忠角度出发,各个国家规定相应值,如果他们不基于一个共同的基准,各个国家所采用的数值之间表面上相比可导出错误的结论,例如,对于电缆寿命可能有不同的期望,某些国家设计是基于土壤热阻系数的最大值,而另外国家则是采用平均值,特别是土壤热阻系数,对士壤的含水量非常敏感,随着时间可能有明显的变化,取决于土壤类型,地势和气象条件以及电缆负荷。因而应采用以下各种参量的选择方法数字值最好根据测量结果。这些结果往往作为推荐值已经包含在国家规范中,以使在计算时所采用的为该国常用的数值,这些测量数值在第3部分第1节中给出,第3部分第1节给出所需的信息IEC60287-2-1这一节包括电缆敷设在自由空气、排管和直埋时电缆的内部热阻和外部热阻的计算方法标准中的公式所包含的参量随着电缆设计和所用材料而变化,表中所给的数值或者是国际上认可的,例如电阻率和电阻温度系数,或者是通常实际上可接受的,例如材料热阻系数和介电常数。在后采用说明l此IEC引吉包括IEC60287-1-1、IEc60287-21、IEC60287-2-2、IEc60287-31及C60287-32各部分及各节的引言内容,以便编辑及对照参阅,种情况下,所给出的某些值不是新电缆的特性,而是适用于长期运行后电缆的特性。为了取得统和便于比较的结果,载流量计算应使用本标准给出的数值。然而确实有其它更适合于这种材料和设计的值,也可以采用,并另外提出相应的载流量,只要援引此不同的数值。电缆运行条件的各个参量各国间会有很大的差别。例如,关于环境温度和土壤热阻系数,从不同的考虑角度出发,各个国家规定相应值。如果他们不基于一个共同的基准,各个国家所采用的数值之间表面上相比可导出错误的结论,例如,对于电缆寿命可能有不同的期望,某些国家设计是基于土壤热阻系数的最大值,而另外国家则是采用平均值。特别是土壤热阻系数,对土壤的含水量非常敏感,随着衬间可能有明显的变化,取决于土壤类型,地势和气象条件以及电缆负荷。因而应采用以下各种参量的选择方法。数字值最好根据测量结果。这些结果往往作为推荐值已经包含在国家规范中,以使在计算时所采用的为该国常用的数值,这些测量数值在第3部分第1节中给出。第3部分第1节给出所需的信息。IEC60287-2-2这一节提供了水平敷设在自由空气中的电缆群载流量降低因数的计算方法和数据,忽略介质损耗。应与第2部分第1节一起使用。IEC60287-3-1这一节包括各国土壤的热阻系数和环境温度的基准值。本节也包含了用户选择适用的电缆型式时所需的概要信息电缆运行条件的各个参量各国间会有很大的差别。例如,关于环境温度和土壤热阻系数,从不同的考虑角度出发,各个国家规定相应值。如果他们不基于一个共同的期望,各个国家所采用的数值之间表面上相比可导出错误的结论,例如,对于电缆寿命可能有不同的期望,某些国家设计是基于土壤热阻系数的最大值,而另外国家则是采用平均值。特别是土壤热阻系数,对土壤的含水量非常敏感随着时间可能有明显的变化,取决于土壤类型,地势和气象条件以及电缆负荷。数字值最好根据测量结果。这些结果往往作为推荐值已经包含在国家规范中,以使在计算时所采用的为该国常用的数值。本节征集了这些数值。IEC60287-3-2本节以前是IEC10591概述选择电缆截面的方法通常是求出允许的最小截面,这也是使电缆投资费用为最小。此方法并不计及在电缆寿命期间发生的损耗费用。能源费用的增加以及由于采用新型绝缘材料及可能的工作温度(如XLPE和EPR工作温度为90℃)导致高能耗,就要从较广泛的经济方面来考虑选择电缆截面,不仅使初始费用尽量减小,也要使初始费用和电缆经济寿命期间损耗费用的总和达到最低。对后一情况,选择较大的导体截面,而不是根据最少的初始费用选择导体截面,结果传输相同电流,其能耗较低,当考虑整个经济寿命时间,费用节省得多采用适当的估计负荷增长及能源费,可计算电缆在经济寿命期内将来的能耗费用。当将来的能耗费用与初始的购置与安装费总和为最小值时就得出导体最经济截面导体截面大于按热性选择的导体截面对总费用节省是由于与购置费用增加相比,焦耳损耗费用减少得多。本标准采用的财务参数和电气参数值并不特殊,购置费和运行费合计节省约50%(见附录A6)。以更短一些财务期计算得出相似的结果。通过实例指出更重要的特点是当处于图A3所示的经济值范围内,可能的节省费用并不决定性地取决于导体截面。此包含两点含义:a)财务数据的误差,特别是决定将来费用的数据影响很小,虽然收集最实际、正确的数据有好处,但采用合理的估计得出的数据仍可获得可观的节省效果。b)对电缆线路决定其整体经济性有关的导体截面选择的其他因素,诸如故障电流、电压降及尺寸合理性等都要给予适当的重视,而不因选择经济截面而损失过多的利益。2经济方面为了把电缆购置、安装费用与电缆在经济寿命期间的能耗费用结合起来,必须用可比的经济数值表示,此值与相同的时间点相关联。用购置电缆线路装置的日期作为时间点较方便,并把它称作为“现在时”。然后将未来能耗费用换算到相当的“现值”用折现的方法来处理,其折现率与贷款费用相联系本标准采用的方法是将通货膨胀忽略掉。这是因为通货膨胀对贷款费用及能源费用均有影响。假如在相同的时间段考虑这些项目,并且通货膨胀对两者的影响接近相同。则能够很好地选择经济截面而不需引入通货膨胀增加的复杂因素为计算能耗费用的现值,必须选用电缆经济寿命(25年或以上)期间未来负荷的增长、每年k勵h价格的增加以及年贴现率的合适数值。本标准不可能在这些方面给予引导,因为这些数值取决于每个电缆线路装置的状况及财务控制。只提出了合适的公式,由设计入员与用户负责进行协商确定所采用的经济因素的数值。本标准建议的公式是明确易懂的,但在具体应用时要假定在电缆的经济寿命期间财务参数保持不变。无论如何,上述对这些参数正确性的评价也是相对的。根据相同的财务概念,有两种计算经济截面的方法。第一种方法考虑系列导体截面以计算预定用于特殊的装置状况的每个导体截面的经济电流范围,然后选择导体截面,其经济电流范围包含所需负荷。此方法适用于考虑几个相似的电缆装置的情况。第二种方法较适用于只考虑一个电缆装置的情况,计算要求负荷的最佳截面,然后选择最接近的标准导体截面3其它判据其它判据,例如短路电流及其持续时间,电压降和电缆截面合理化等也必须给予考虑。然而,选择具有导体经济截面的电缆也要能够很好地满足上述各点,因此选择电缆时最好按照以下顺序:a)计算经济截面b)按照jB/T10181.1,JB/T10181.2和JB/T10181.3标准中所给的方法校核a)计算的截面是否可传输预计在电缆经济寿命期末的最大负荷而不超过最高允许导体温度:c)校核所选择的电缆截面是否能安全地通过预料的短路电流及相应持续时间和对地故障电流d)校核电缆末端的电压降是否超过允许范围e)按适用于具体电缆装置的其他判据作校核。为完成经济选择工作,应适当地对中断供电的后果予以重视。可能需要采用比正常负荷状况所需较大的导体截面,并且(或者)经济选择不需相应地对电网提出建议或与电网相适配还有一部分费用可能要考虑的是由于概率上原因作出错误决定而产生的财务上后果所致。但这是决策理论领域中问题,已超出本标准的范围。因此,选择电缆经济截面只是系统总的经济问题的一部分内容,其它重要的经济内容尚待另外考虑中华人民共和国机械行业标准电缆载流量计算第2部分:热阻JB/T101814-2000idt IEC60287-2-2:1995第2节:自由空气中不受到日光直接照射的电缆群载流量降低因数的计算1范围本标准适用于平面敷设的任何型式的电缆或电缆群,只要所有的电缆具有相同直径和相同损耗。本标准提出电缆相邻敷设时允许载流量降低的计算方法仅限于几种情况:a)正方形敷设时最多为9根电缆,见图1b)以三角形排列的三根电缆构成的回路数最多为6个,包含并列放置至三回路或双层排列至两回路,见图2当电缆周围的空气流受相邻物体限制时应谨慎考虑。注:进一步的工作是扩充和精选数据并包括介质损耗的影响对下列情况提出计算方法:分离敷设的单根电缆或一条回路,可从相同类型的电缆导出电缆群的载流量降低因数,见4l。无载流量数据的情况下,采用提供的数据使用JB/T101811和JB/T101813的公式计算电缆群允许载流量,见42。为了避免允许载流量降低,提出电缆之间适合的间距,见第5章。2引用标准下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。在标准出版时,所示版本均为有效。所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。JBr10181.1—200电缆载流量计算第1部分:载流量公式(100%荷因数)和损耗的计算第1节:一般规定JBT10181.3-2000电缆载流量计算第2部分:热阻第1节:热阻的计算3符号本标准所用的符号如下一根多芯电缆或呈三角形敷设的单根电缆外径国家机械工业局2000-04-24批准2000-10-01实施JB/T101814-2000F电缆群载流量降低因数4T电缆群内最热电缆载流量分离敷设时单根电缆或一个回路的载流量分离敷设时一根电缆外部热阻,计算时使用K·mW个电缆群内最热电缆的外部热阻K·mWW分离敷设一根多芯电缆或呈三角形排列单芯电缆,当载流量为L时功率损耗e一群电缆中相邻电缆之间间隙(注:这是电缆表面之间距离,而不是如JBT10181.1,JBT10181.3中的电缆轴心的距离)h分离敷设的单根多芯电缆或呈三角形排列的一根单芯电缆在自由空气中的表面散热系数W/m?K/4h2电缆群中最热电缆的散热系数W/m?K$4k,分离敷设的单根电缆或呈三角形排列的一根单芯电缆在自由空气中的表面温升因数电缆表面温升导体温升△日。计算!时所用的环境温度℃△日计算l时所用的导体温度4方法4.1降低因数应用于已知载流量的情况当已知一根分离的电缆或回路的允许载流量且要计算一个电缆群降低因数时,电缆群中最热电缆载流量降低因数为:F1-k1+k1则最热电缆载流量由下式给出:l=Fg·l…(2)表面温升因数k1由下式计算.T,(3)注计算L时可求得W和Ta两个参量,故在计算L的同时可方便地求得k1通过迭代可从(h1/h2)的比值中求得(T/T)的值:Te /t(hh2)(Tg /T4)迭代从(TT)1=(h「h2)开始。注:上述方程收敛很快,通常用(TT)1=(h/h)来估算就足够了另外,当(h/1)<14时,式(1)中用(h/h2)替代(/)就可以满足了对于多芯电缆群和呈三角形敷设的单芯电缆群,表1和图3-图5中给出(h/2)比值。JB/T101814-2000注:对于其它敷设方式的电缆群,(hg)的值应由试验确定4.2需要计算载流量的情况电缆群中最热电缆的载流量应使用JBT101813所给的自由空气中电缆的公式计算,但需用h替代JB/T101813中的散热系数h表1和图3图5中的电缆群,散热系数h值由下式给出h…………(5)h,hg式中对于分离敷设的一根多芯电缆或呈三角形排列的单芯电缆参数h值在JB/T101813中给出(h1h1)的比值从本标准表1或图3~图5中查到4.3多于一个平面层的电缆群在水平和垂直方向都敷设电缆的场合下,为了忽略边对边的邻近热效应,其中最热电缆的载流量降低因数和载流量的计算时,要用垂直间隙的(h/h)相应值并确保电缆间水平间隙e不小于表1的相应值。5避免载流量降低的间距值对于各种敷设方式的电缆群,为了避免降低分离敷设的单根电缆或回路的载流量,表1第二栏中给出相邻电缆外表面之间的最小间距。在选择最小值时考虑到实际工程上要精确地保持这个间距是不可能的,应提供适合的支架以确保所需的间距。对整根电缆若不能保持大于或等于表1第二栏中相应的最小间距值,应采用第6章中的一个方法处理。6导出电缆群载流量降低因数方法如果整条电缆不能保持不小于表1第二栏中所给的适当的数值,降低因数应由以下方法来确定对水平间距,设定电缆相互接触或与垂直面接触,采用第4章中给出的一个方法用表1第四栏中给出相应的(h,h2)值计算降低因素对垂直间距,由于电缆聚焦而引起的载流量降低因数应依据所要求的间距来确定:a)当间距小于表1第二栏所给的相应值但能保持不小于表1第三栏的最小值时,用第4章中的一种方法求得降低因数,而所用的(h1h2)值应从表1第四栏相应的公式求得或从图3图5的某一曲线求得b)当间距不能保持不小于表1第三栏给的最小值时,应设定电缆相互接触。用表1第四栏给的(h/h)相应值,采用第4章中一个方法计算降低因数。注:表1中公式和图3-图5中的曲线仅对该表注中所指的间距范围有效,且不允许外推JB/T101814-2000表1计算电缆群载流量降低因数时的数据忽略邻近热效应不可忽略邻近热效应电缆排列若(eD2)≥若(eD)<(41/,)的平均值并列:两根多芯0.51,41三根多芯0.750.751.65两组三角形L.01.0排列单芯电缆三组三角形1.5L.5排列单芯电缆垒串串个在另一根上面两根多芯2或0.51085(e/D)-0.128或三根多芯4或0.51.19e/D)-0.3或两组三角形4或051:0(eD)-0.078或排列单芯电缆靠近垂直面或电缆下面的水平面狎0.5)eD2<05或大于第二栏的相应值时,不能用本表第四栏的h1/h公式和图3-图5中曲线。2)适用于直径l3-76mm电缆h/h2的平均值。对多芯电缆特定的电缆直径,无论在该范围内外推均可按JB/T 1018I3-2000表5计算出较为精确值。由图1多芯电缆典型的三角形排列方式a,b),c),d),e)e}是数据适用的电缆群最大数量JB/T101814-2000图2典型的三角形排列方式a),b),c)c)是数据适用的电缆群最大数量图3垂直平面上两根电缆(h/h2)的值图4垂直平面上三根电缆(h2h)的值JB/T101814-2000图5垂直平面上两个三角形排列电缆群(h,/h)的值中华人民共和国机械行业标准电缆载流量计算第2部分:热阻第2节:自由空气中不受到日光直接照射的电缆群载流量降低因数的计算T10181机械科学研究院出版发行机械科学研究院印刷(北京首体南路2号邮编100044)开本880×12301/16印张X/X字数XXX,XXX19XX年XX月第X版19XX年XX月第X印刷印数1-XXX定价 XXXXX元编号XX·XXX机械工业标准服务网:htp:/ww.JB