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河南中鐵電氣化鐵道27.5kV銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜設計
摘 要：針對電氣化鐵道建設進程加快，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計為例，介紹了電氣化鐵道用電纜的設計方法。
關鍵詞：電氣化鐵道；結構；設計；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到全國鐵路營運里程的一半，承擔的鐵路運量比重將超過80％。我國電力機車由單相27.5kV交流供電，隨著電氣化鐵路建設進程的加快，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計。
2 電纜結構設計
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)聚乙烯絕緣電纜設計為例進行分析和研究。
（1）導體實際面積S的計算:
根據(jù)GB/T 3956規(guī)定標稱截面為150mm2導體，其20℃的長度電阻R應不大于0.124Ω/km[1]，由此計算導體的實際面積S：
公式中 為單根導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導體結構最少根數(shù)不少于30根，考慮導體柔軟性，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排列結構，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，在工藝試驗基礎上，作適當?shù)卣{(diào)整，使之達到良好的工藝效果。
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）導體直徑 的確定：
在實際生產(chǎn)，金屬導體在緊壓成纜過程中會發(fā)生反彈，實際導體直徑 為14.5。
（4）導體屏蔽外徑核定：
根據(jù)TB/T 2822－1997規(guī)定，導體屏蔽應為擠包的半導電層，標稱厚度為0.8mm、最薄處不小于標稱厚度值的80%。設計厚度取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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