[发明专利]用于运输交流电的方法和铠装电力电缆

说明书

本发明涉及一种用于运输交流电的方法和铠装(armoured)电力电缆。

铠装电力电缆一般在其中面对机械应力的应用中采用。在铠装电力电缆中，电缆线芯或线芯(在后者情况中通常是三个绞合的线芯)被以线的形式的至少一个金属层围绕，以用于加强电缆结构同时维持适当的挠性。

当交流电(AC)被运输进电缆时，电缆内的电导体的温度由于电阻损耗而升高，该现象被称为焦耳效应。

所运输的电流和电导体通常被确定大小，以便确保电导体中的最大温度被维持低于确保电缆完整性的预固定阈值(例如，低于90℃)。

国际标准IEC 60287-1-1(第二版2006-12)提供了用于从可容许温度上升、导体电阻、损耗和热电阻率的细节计算电缆的可容许额定电流的方法。特别地，电气电缆中额定电流的计算可应用到在所有交流电压下的稳态操作的条件中。术语“稳态”意在表示刚好足够渐进产生最大导体温度的连续恒定电流(100％负荷系数)，周围环境条件被假设恒定。用于损耗的计算的公式也被给出。

在IEC 60287-1-1中，AC电缆的可容许额定电流是从用于可容许导体温度比环境温度Ta高出Δθ的表达式中导出的，其中Δθ＝T-Ta，T是当电流I流进导体时的导体温度，并且Ta是在其中电缆被安装或将被安装，包括任何局部热源的效应，但不包括热从中产生的电缆的邻近区域中的温度增大的情况中，正常条件下周围介质的温度。例如，导体温度T应该保持低于约90℃。

例如，根据IEC 60287-1-1，在其中土壤的干燥不出现的埋藏AC电缆或空气中的AC电缆的情况中，可容许额定电流可以从用于温度高出环境温度的表达式中导出：

其中：

I是在一个导体中流动的电流(安培)；

Δθ是高于环境温度的导体温度(开尔文)；

R是在最大操作温度的导体的每单位长度的交流电阻(Ω/m)；

W_d是用于围绕导体的绝缘的每单位长度的介电损耗(W/m)；

T₁是在一个导体和护套之间每单位长度的热变电阻(K.m/W)；

T₂是护套和铠装之间的垫层的每单位长度的热变电阻(K.m/W)；

T₃是电缆的外部服务的每单位长度的热变电阻(K.m/W)；

T₄是电缆表面与围绕介质之间每单位长度的热变电阻(K.m/W)；

n是电缆中承载导体(具有相同大小且运载相同负荷的导体)的数目；

λ₁是金属护套中的损耗与该电缆中所有导体中的总损耗的比；

λ₂是铠装中的损耗与该电缆中所有导体中的总损耗的比。

在三线芯电缆和钢线铠装的情况中，比λ₂被在IEC 60287-1-1中通过下面的公式给出：

其中：

R_A是在最大铠装温度的铠装的AC电阻(Ω/m)；

R是在最大操作温度的导体的单位长度的交流电阻(Ω/m)；

d_A是铠装的平均直径(mm)；

c是导体的轴与电缆中心之间的距离(mm)；

ω是导体中的电流的角频率。

申请人观察到，通常，损耗的减小意味着(一个或多个)导体的截面的减小和/或可容许额定电流的增大。

在铠装AC电缆的情况中，铠装损耗对整体电缆损耗的贡献已经被研究。