河南中鐵電氣化鐵道27.5kV銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜設(shè)計

摘 要：針對電氣化鐵道建設(shè)進(jìn)程加快，為了滿足電氣化鐵道輸電用電纜的需求增加，本文以27.5kV 1×150mm²銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的設(shè)計為例，介紹了電氣化鐵道用電纜的設(shè)計方法。

關(guān)鍵詞：電氣化鐵道；結(jié)構(gòu)；設(shè)計；電場梯度；電氣參數(shù) 河南中鐵電氣有限公司

1 引言

化鐵路，是由電力機(jī)車或動車組這兩種鐵路列車為主，所行走的鐵路。我國第一條電氣化鐵路是寶雞至鳳州區(qū)段的鐵路干線，與1958年至1962年間建成并立即投入運營。此后，鷹廈、湘黔等干線也陸續(xù)建成電氣化鐵路區(qū)段。顯示，未來幾年，電氣化鐵路的建設(shè)和改造將繼續(xù)加速。根據(jù)《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，到2020年，電氣化鐵路總里程將達(dá)到全國鐵路營運里程的一半，承擔(dān)的鐵路運量比重將超過80％。我國電力機(jī)車由單相27.5kV交流供電，隨著電氣化鐵路建設(shè)進(jìn)程的加快，對供電電纜的需求也增加，本文正是迎合電氣化鐵道需求對常用典型型號電纜做出的設(shè)計。

2 電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計

為了深入探討電氣化鐵道27.5kV銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜設(shè)計原理和方法，本文以27.5kV－150mm²銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜設(shè)計為例進(jìn)行分析和研究。

（1）導(dǎo)體實際面積S的計算:

根據(jù)GB/T 3956規(guī)定標(biāo)稱截面為150mm²導(dǎo)體，其20℃的長度電阻R應(yīng)不大于0.124Ω/km^[1]，由此計算導(dǎo)體的實際面積S：

公式中 為單根導(dǎo)線加工過程中引起金屬電阻增加所引入的系數(shù)，根據(jù)杭州電纜有限公司的生產(chǎn)經(jīng)驗取值為1.02； 為多根導(dǎo)線絞合使單線長度增加所引入的系數(shù)，經(jīng)驗取值為1.03； 為因緊壓過程使導(dǎo)線發(fā)硬，引起電阻率增加所引入的系數(shù)，經(jīng)驗取值為1.01； 為導(dǎo)體20℃時電阻率，取 =0.017241×10^-6 m。

（2）單絲直徑 的確定：

GB/T 3956－1997規(guī)定了150mm²導(dǎo)體結(jié)構(gòu)最少根數(shù)不少于30根，考慮導(dǎo)體柔軟性，與生產(chǎn)成本，取定單絲根數(shù)為37根，采用絞合，即1+6+12+18排列結(jié)構(gòu)，絞線中的單線經(jīng)緊壓后產(chǎn)生塑性和彈性變形，影響了緊壓絞線填充系數(shù) 和單線延伸率 ，導(dǎo)體采用分層緊壓工藝，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，緊壓系數(shù)取0.90比較經(jīng)濟(jì)和合適，一般均采用經(jīng)驗數(shù)據(jù)和公式，在工藝試驗基礎(chǔ)上，作適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，使之達(dá)到良好的工藝效果。

單線直徑可由以下經(jīng)驗公式求得：

公式中，n為導(dǎo)體單線根數(shù)（n=37）； 為單線延伸率，根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗在緊壓系數(shù)為0.90時延伸系數(shù)為1.08。

（3）導(dǎo)體直徑 的確定：

在實際生產(chǎn)，金屬導(dǎo)體在緊壓成纜過程中會發(fā)生反彈，實際導(dǎo)體直徑 為14.5。

（4）導(dǎo)體屏蔽外徑核定：

根據(jù)TB/T 2822－1997規(guī)定，導(dǎo)體屏蔽應(yīng)為擠包的半導(dǎo)電層，標(biāo)稱厚度為0.8mm、最薄處不小于標(biāo)稱厚度值的80%。設(shè)計厚度取0.8mm。

電氣化鐵道27.5kV銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜

（5）電纜絕緣厚度計算：

絕緣層厚度 是基于在其預(yù)期使用壽命內(nèi)能安全承受各種可能電壓條件來確定的，一般按工頻電壓、沖擊電壓二者均滿足要求來計算。我國以及日本、英國、德國和韓國等對單芯電纜絕緣厚度的確定均采用下式（1）、（2）計算結(jié)果中擇取較大值的方法。

按工頻電壓計算絕緣厚度：

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