GB_T 42397-2023 考虑非绝热效应时允许短路电流的计算.docx

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1、ICS29.060.20CCSK13G日中华人民共和家标准GB/T423972023/1EC60949:1988考虑非绝热效应时允许短路电流的计算Ca1.cu1.ationoftherma1.1.ypermissib1.eshort-circuitcurrents,takingintoaccountnon-adiabaticheatingeffects(IEC60949:1988,IDT)202303-17发布2023-10-01实施国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会目次前言I1范用I2规范性引用文件13术语和定义I4符号15允许短路电流的计算26绝热法短路电流的计算27短路显终温慢计算

2、38导体和金属丝屏蔽（有间隙）非绝热修IE因数的计算39金属护套、屏蔽层和铠装层非绝热修正因数的计算6附录A（资料性）考虑非绝热效应时允许知路电流计算方法的说明9参考文献I1.图1金屈护套屏蔽层和恺笠层的修正囚数C与MJF的关系7表I有关数值3表2材料热性常数4表3导体和金属丝屏蔽简化公式计算用常数S本文件按照GB,T1.1-20204标准化工作3则第1部分：标准化文件的结构和起草规则3的规定起草.本文件等同采用IEC60949:19884考虑非绝热效应时允许短跖电波的计算.本文件增加了“范若T”规范性引用文件”和“术语和定义”三章。本文件做了下列最小限度的娟物性改动：一纳入CEC60949:

3、1988md1:2008的修正内容，所涉及的条款的外恻页边空白位汽用垂直双线（U）进行了标示。请注意本文件的某些内容可能涉及专利.本文件的发布机构不承担识别专利的费任.本文件由中国电曙工业协会提出.本文件由全国电线电焚标准化技术委员会（SAeTC213）归1.1.本文件起草单位：上海电缆研究所有限公司、江苏上上电缆集团有限公司、金杯电工衡阳电缆彳!黑公司、中天科技海缆股份有限公司、远东电缆彳f限公司、杭州电缆股份仃限公司、海南成杼电气集团有限公司、浙江信光电缆股份有限公司、特变电工山东瞥能泰山电缆有限公司、上海华智电缆有限公司、宁波东方电缆股份有限公司、重庆泰山电税有限公司、无锡江南电缆有限公

4、司、中辰电献份有眼公司、山东泰开电缆有限公司、广州岭南电货股份有限公H、国网江苏省电力有限公M电力科学研究院、中国大唐集科学技术研究院有限公司中南电力试验研究院、广东电网有限责任公司东莞供电局、国网累龙江省电力有限公司电力科学研究院、广东中联电费集团有限公司、浙江元通线缆制造有限公司、浙江正泰电缆有限公司、南海海缆有限公司、南洋电缆（天津）有限公司、威海市泓淋电力技术股份有限公司、浙江一舟电子科技股份有限公司。本文件主要起草人：孙建生、夏俊峰、李斌、胡少中、谢书鸿、徐静、杨丽伟、黎驹、岳-振国、龙海泳、周雁、陈悬、周忠义、马壮、许启发、庄儒浩、邓声华、李成钢、李彬、何文、王磊、阮道明、江平、邸

5、树工项刚、陈建勋、贾海峰、向传文.考虑非绝热效应时允许短路电流的计算1范B1.本文件描述了电缆中任一毂流部分额定短路电波的计算方法.包括绝热法和非绝热法.本文件适用于电缆额定短路电流的计算。2加重性引用文件下列文件中的内容通过文中的规莅性引用而构成本文件必不可少的条款，其中，注F1.期的引用文件,仅该H期对应的版本适用干本文件：不注日期的引用文件.其最新版本（包括所有的修改的）适用于本文件，IEC60228电缆的导体（COndUCIorSofinsu1.atedcab1.es）注：GB.T3956-2008电缆的牛的IEC60228:20MJDT）IEC60287-2-1电统载流量计算第2T部

6、分：热阻热阻的计津（E1.grkcab1.esCa1.cu1.ationofhccurrentratingPart2-1:ThCrma1.resistance-Ca1.cu1.aiionofJhcrma1.resistance）注tJBT10181.212014电地载流贷计算第21部分：热阻挪H的计豫11ZC60287-2-1:2006JDT）3术需和定义本文件没有需要界定的术语和定义.下列符号适用于本文件A考虑到四周或邻近材料的热性能常数.（mm）V2B考虑到四周或邻近材料的热性能常数，mn%C1采用非绝热公式计舞时分体和金属丝屏蔽（有间隙）的常数，C2采用非绝热公式计算时导体和金属丝屏板（

7、有间班）的常数，KmmnA1J.D；正好与皱纹护套波谷内表面相切的假设同心酸直径，mm.Do正好与皱钗护套波峰外表面相切的假设同心10直径，mm。F考该不完善热接触的因数.I一一允许短路电流（将个短路期间有效假）,A.IAp一绝热法计算的短路电流（整个短路期间行效（ft）.A.isc已知最大的短路故施电流（整个短路期间有效值）,A.K与我流体材料有关的数，As211WM一热接触因数，s-1.2S我流体几何截面积.mm%X-导体和金词丝屏敲（有间隙）简化计算公式中常效，（mm）2.Y-导体和金属丝屏蔽（有间隙）简化计算公式中常数，11mVs.d金屋护套、屏蔽层或铠装层的平均直径.nm.n一心带层

8、数.1蚓路持续时向，sw包带宽度,mm-在QC时找流体电阻温度系数的倒数，K.6金属护套、屏薮层或恺装层的厚度,mm.e考虑热损耗进入邻近层时的修正因数.Or一最终混度，-C.%起始鼠我.C.Pi一一周困或邻近非金属材料的热阻系数,KbI.p2金精护套、屏蔽层或恺袋层周围介痂的热阻系数,K11v%PS金属护套、屏蔽层或铠装层周围介质的热阳系数，KnWoPZ02Qc时找流体的电阻系数，Qm,Oe-20X：时散流体的比福，J(Koi-周围或锦近非金属材料的比热.J(K11?).Q1.屏蔽层、金属妒套或铠装层的比热，JK*),Oi屏蔽层、金属护套或铠装层周困介质的比热，J(Km,).6屏板层、金属护

9、套或铠装层周困介质的比热，XtK-nP),5允许短路电流的计算允许短路电流的计津田公式(D给出.I=eIAD(1)式中：I允许短路电流,单位为安培（八）:E一一考虑热损耗进入邻近层时的脩正因故(见笫8京和第9拳)。绝热法计尊时e=1.:IAD一绝热法计算的均路电流,单位为安埼A)。关于考虑绝热效应时允许短路电流计算方法的说明见附录A。6绝热法短路电流的计算绝热法短路电流的计律由公式给出:式中：K一-与我波体材料有关的数,地位为安培秒开方短平方毫米(2三nj),取值按表1：S我流体几何族面积，单位为平方京米(mm,对于符合IEC60228规定的导体,可使用标称蔽而枳：t短路时间.照位为秒：O4最

10、终温度，单位为摄氏度CC):0：-起始温度,单位为摄氏度Ce):一一OC时救流体电阻温度系数的倒数.单位为开尔文(K),取值按表1.K也可按公式(3)进行计算.(8-2O)Xi/式中：。.一一20C时我流体比热，单位为侬耳州开尔文立方米J（Km3H.取值按表1;P220C时我流体电阻率，单位为欧姆米（Qn）,取值按表1.表1有关故值MMWttKAs,21111j电阻温度弟数的倒敷BhK比热。.J(Krf)电阻率p*ohCm导体1铜2262M53.45X101.7241.10-铝1482282.5X102.8264JO-金M护音、屏IK和健装，母或钳合金412301.45X1021.41O-IW

11、782023.8X10*IXKX1.O-nw1803133.4X10工5X10-第1182282.5102.81X10-数据按照公式(3)计算1.HS.数据来自IBC60287-i-1.SiKXfIE1.ectraNo_24,October1972,p.91.7短路最终温度计算(4)已知呆大国路故障电流时,栽流体侦终所跻浙度的计尊由公式（4）和公式5）给出:IAP=ISC/c0,-10,3e*p!?.1!I八CI式中：Isc一一己知最大的短路故障电流（整个垃路期间有效值），源位为安培小当电税中有多个戏流体（屏蔽/金属护套/档装）以并联方式连接时,饵路电流由并联的我流体分但，可认为短路电流在任意

12、两个并联我流体间的分配比例与各自的电阻成反比.由于邻近材料不I可，短个我就体的最高允许温度也不相同。应来用IEC602872的规定来计徵各我流体的起始湿町。8导体和金属丝屏蔽（有闻隙）非绝热修正因故的计算8.1 通则葺绝热修正P-I数的通用计算由公式（6）给出：/-FR&F吧式中：F考虑到在导体/辨截金履理和掰困/邻接非金M材料之间的不完善热接触的因数,常川电缆宜取值0.7（充油电线取值1.0）：A.B考虑到四周或邻近材料的热性能常数.计嵬按公式（7）和公式8）.式中：C,一一采用挂绝热公式计犯时导体和金园丝解敝（有间陂）的常数，单位为壹米每米（咖一）.此处取值为2464;Oi周阳或邻近非金限

13、材料比热.或位为然耳每开尔文立方米U（Km,）.取（ft按表2;Pi-同国或翎近诈金属材料热阻系数,单位为开尔文米律瓦特（KmW,取假按表2;式中:C2采用非绝热公式计算时导体和金国丝价被（有间隙）的常数，单位为开尔文米平方盘米短供II(Kmmm2J).此处取值为1.22.表2材料热性常数MMmjttpiKFV比热。；bJ(Kr,)HH乱性或不潴说没初断绝缘6.020M充油电没纸绝俅5.02.0X10油7.0IJX呼聚乙场X52.4X10*XKWtt3.52410t聚氧乙愣3kV及以卜电境5.01.7IO3kV以上电缜6.01.710*乙丙橡依3kV及以下电费3.52om3k”又上电缆5.02

14、.0IOfc丁柒株股5.02.0X11)天然律皎5.02.0IOt内部任气电段纸沌绿5.52.0X10*警体没说6.01010护豫材料,磨混合物和纤KU4料6.02.0X10夹层松皮保护套6.020XIot氯J株股5.52.0X1035k及以下电缆5.(11.7X1035kV以上电税6.0t.710,皱纹出任上的聚汉乙烯，曲有6.01.7J0,聚乙舶3.514X10*表2材料热性常酸（接）材料三1.ftpK11W比熟。:hJ(K11,)其他部件忖料:半导电交联聚乙烯和聚乙烯半导电乙内楼收2.53.51410*2.1W数据来自IBC60287-2-1.h数，来自EIeCCraNo.24.Octo

15、ber1972,p.91.数前来IIEPR1.ReportNo.E1.-3104.8.2 导体（实心或绞合）此时非绝热修正因数t的计兑可筒化为按公式（9:1.jV喂）式中：X导体和金碱丝屏蔽（有间以）简化计律公式中常数，考虑热接触因数为0.7（充油电建为1.0）时的取位按表3:Y导体和金履统解依（有间隙）筒化“电公式中常数,若虑热接触因数为0.7（充油电缆为1.0）时的取位按表3.表3导体和金属丝屏蔽简化公式计算用常数葩续南（第村历）常数（钻材ISi）XYXY聚氯乙%3kY及以下电境3kY以上电缰0.290.270.060.050.400.370.080.07交联聚乙烯0.410.120.57

16、0.16乙内憬皎3内九以下电缆3kY以上电绩0.380.320.100.070.520.440.140.10维修筑充油电燃其他II1.nt0.450.290.I1.0.060.620.100.200.088.3 单独屏蔽线8.3.1 完全嵌入式当屏板电税之间的空院至少有根单战直径而且单线全部嵌入非金属材料中时可采用单独屏板设的计尊方式.通常应忽略薄螺旋扎带对短路电流计算的贡献，常规材质产品（符合表3规定）采用8.2中的简化公式9）计算,其他材质应采用8.1中公式（6）(F取值为07).首先按每根总线来计算短路电流,然后乘以单税根数.结果为总的短路电流，所有的公式中的段流体裁面枳应采用单线的搬面

17、枳.8.3.2非完全嵌入式当金属丝屏蔽四于管状挤出物之下并且单找间存在药空气隙时UJ采用单独屏蔽线的计W方式。通常忽略薄螺旅孔帘对短路电流计算的贡献.计算公式采用8.1中公式(6)(F取值为0.5).由干屏蔽瓶线处于两种不同材料之间,应采用两种材料的热阻系数和比热的蚱术平均值来进行计算.首先按年根单城来计津短路电流，然后乘以中我根数.结果为总的短路电流.所有公式中的段流体截面积采用单线的敲【所枳.9金属护套、屏蔽层和铠装后非绝然修正因数的计算9.1 通剜金属护套、屏蔽层和铠装层的折算因数C计算由公式(IO)给出：E-1.).6IME-0.069(MJEF+0.0043(MJEj(10)式中：M

18、热接触因数，的位为负二分之一次方秒(S12),计算按公式(11).式中：02,o3班岐层、金阈护套和铠装层周用介质比热，单位为靖耳俗开尔文立方米(JKmA取值按表2;P2,j一一屏收层、金属护套和铠装层周图介质热阻，单位为开尔文米每瓦特(K11vW,取值按表2;ot一一屏岐层、金侬护套和铠装层的比热，单位为焦耳i开尔文立方米(JXKm)取值按表2;S一一屏蔽层、金属护套和铠装层厚度,单位为毫米(mm).除当金属层有一面与邻层完全粘合时F可取低0.9外,一般情况下F宜取值为0.7.当MJi的做计算好后，c还可从图I中得到.TtTfM：.i1.三1.1.ff1.Hma三QSS8品即Nim即禹般急用

19、!却I1.rR!bJiorr11i；11；IB4444U-Wt三RB11B1.if牖赏酒意抬EMiFaH1.U1.纪“IW7MKW需瞄兽晶服暹备督：；制H1.群号霹聂SSISi1.wmgsttfIMMuiaMiHiKif1.2.0KiHiUU1.ReeBHi丽K1.MhUi1.0esbmh瞪册随煤飘船0.1IH-称能.;，12MMUKa7:MiKKa四Oi三01.三-BS5脚中p壮大1.JhIItBHIIb!:IiimiiniBffini公;WMffttfnr4Mram4转器1俩就偏游建制用asi调能号IIIWM1.b:Ig!IIHUI!HW7H“。川HHUnS阿.Hi耳州他忸后;IiM-0.

20、01zu*HI(IUUhmfRVMU挈IEv11优施酮嫁HIU证力UUaEW了”卿隙Ii1.HI,丽-n.mrmB三i.Q?三jKiRraHMunrrMMtgMSMMB1.Ki9RiW*1.wtoo图1金属护套、屏蔽层和住装层的修正因数C与MjF的关系92管状金属护套在绝热法计算公式中使用的截面枳计算由公式(12)给出：S=11do(12)式中：d护套平均直径，单位为富米(mm)。皱纹护套平均直径的计算由公式(13)给出：d=0.5(Di+DOC)(13)式中：Dit正好与皱奴护套波谷内表面相切的假设同心圆H径，单位为名米(mm):Do正好与皱纹护套波峰外表而相切的假设同心网宜径,单位为圣米(

21、mm).管状金属套结构的热接触通常是紧密的，因此热接触因数F也是统一的,9.3包带9.3.1 纵包当纵向搭靛不大于带宽的10%时，绝热法计算公式中所使用的微面枳应采用包带的横豉面积，计算由公式(14)给出.S=w（三）式中：包带宽度，单位为皂米(run)。9.3.2螺旋绕包动常烧包带何的接触是不常主的特别是在运行一段时同后,因此电流股是沿螺旋方向流动的.螺旋货包的包带总限面积的计算由公式U5)出5-hp(15)式中：n一一包情层数.94相互接舱的屏蔽单送绝热法计Ir公式中所使用的截面枳为所有单域的总裁向.屏蔽层原度为噌根通浅的直径.9.5金属丝纲织帚金屈及编织屏薮带的破面较为始织依统总根数乘以

22、雌统嵌面枳.屏茶层厚度为茹织依统直径的2倍.附录A（资料性）考虑非绝然效应时允许短路电流计算方法的说明A.1通则热损耗进入周图介质的容许量可用一个因数来表征“既可对短路能量的输入修正,也可刈允许挺高温度修正.木文件给出的方法是改变进入周国介般的热损耗总收，保持材料的允许以高温度恒定，修正因数。定义为绝热和尊绝热时能破输人的比（ft,这样可直接用于对导体电流的修正.并使两种情况下短路的持续时间相同.对于某些安装条件下已知及大故障电流的情况，本文件给出的方法也可用于反推计算披高短路温度.A.2导体有大量的聚就乙烯绝缘钢芯电缆理论及试验研究成果及少t般绝缘电线的研究数据可供参考.木文件给出的方法是基

23、丁坡氯乙烯铜芯电揽的研究数据提出，并外推到其他类型电缆。外推的有效性从少垃纸绝缘电罐试验数据得以证实。四种独Ift号的理论方法和一科基！,嶙态仿ft的计算机方法的计。结果和现有试验数据卜分符合.热损耗进入相邻介质的北绝热修正国数t计算公式的一般形式见公式（A.1）:tJ1.+AJ1二）（A）式中：A.B经验常数。对于聚氯,乙烯电缆用这种经验公式计尊的曲畿与计算机软件推演的结果是一致的，经验常数A,和B1.由导体和雄州的比热及绝缘热Ri而定。通过脩改这些常数可获得其他导体和介质材料如合的计尊结果曲我.实际院用中.试验结果通常存在较大的分Ift性，一般认为是导体和绝缘间的热接触不完善所导致.考虑到

24、这点,在公式中引入一个因数I；.公式的形式不变.E的值取为0,几乎包括/所由关（乙邮电缆的有效试验数据.并可用于所有导体/其他材料如含（充油电缆I；可取（ft为D,因此误差均在安全范国内.与温度略有关系，但在整个常用温度范国内该彰响可忽略。考虑到实际应用中允许短路电流增加至少5%才有现实意义.当USV0sfmm，时.导体电流的增加可为珞.在这种情况1.不宜采用非绝热计物方法，大多数应用场合均园F这种忸况.A.3屏蔽和金屉护套葬绝热条件下,认为屏蔽和金属套增加允许短路电流的潜力JS大.行多种解析和数值计律方法可供参考，本文件给出的方法是从已有JSf1.i精度理论计算方法得到的简化版.最大的问题是

25、缺少与本方法计算靖果进行对比的试验数据。在引入我征小元普热接触的因子后，现有的少局试蛤结果获得了很好的一致性,此外，木方法的计算结果与计笫机方法的计尊结果也有很好的一致性.修正因数e同样与温度行轻微的相关性,实际上这点可忽略不计.不同的金词护套和屏鼠结何因热接触程度不同，所选用的热接触因数也不I可.例如外护会下有沥存层的铅套纸葩级电缆的铅套与绝缘有很好的接触，而不滴流电缆皱纹铝套和绝缘的接触就很差，在采用各种数值时首先从安全方面考虑.确定用段绕包或多层绕包屏蔽结构的电阻和豉面积是最困难的.电阻很大程度上取决于包带间的接触程度，而包带间的接触状况在电缆的寿命期内甚至是在一次短路过程中都有可能发生

26、戒以预测的变化.因此从M安全的角度考虑，假定屏蔽带之间互不接触，电波仅沿屏蔽带以螺旋方向流动，并采用屏蔽带的几何搬面积作为计修极面积.在这种情况下计亢褥到的短路电流值更低，但仍高于基于相同假设时采川绝热公式计算得到的短路电流值。同样，可假定金属丝编线屏蔽带为管状结构，但金属丝之间没有接触.计算饯面积为总根金僦线截面积乘以总根数.而再度为国根金M丝直径的两倍”参考文献1IEC6O287-1-IE1.ectriccab1.es-Ca1.cu1.ationofthecurrentratingPartI-IiCurrcntratingCq1.1.ationSno0%Ioadfactor)andca1.cu1.ationof1.osses-Genera1.2EIcctraNo.24.Octobcr1972.p.9i13JEPR1.ReportNo.E1.-3104