玻璃纤维增强塑料(FRP)电缆导管的载流量变化计算
1 引言
玻璃纤维增强塑料电缆导管,具有强度高(与钢管相当),质量轻,仅为钢管的,混凝土管的,内壁光滑,摩擦系数小,穿缆轻滑,绝缘,防腐蚀,不生锈,耐高低温,耐水,使用寿命长等优点,特别是无电腐蚀、非磁性,适用于单芯电缆敷设。安装施工简便,能实现夜间开控埋设,回填路面,白天可以照常通车,完全可以替代传统使用的钢管、石棉水泥管、混凝土预制管、海泡石管,比PVC管、红泥管等强度高,耐温,特别耐低温,使用寿命长,是新一代的绿色优良产品。
有一些电力设计人员对玻璃纤维增强塑料电缆导管还不太了解,特此,杭州新世纪复合管道有限公司,于2002年请华东电力试验研究院进行了200/10,200/8,150/8,150/5导管的通流试验,前后进行1个月时间,花费10多万元,试验证明,玻璃纤维增强塑料导管是良好的……后来,有关设计人员又提出电缆载流量变化的问题,据了解,要进行此试验,所花的时间、物力、精力要远比通流试验费时,费财力,起码要20~30万元。本文通过已有的PVC导管的载流量的检测,通过作者的理论分析,得出玻璃纤维增强塑料导管的电缆载流量的计算公式,理论计算证明,对于PVC导管理论计算与实验数据很符合,理论计算证明玻璃纤维增强塑料导管的电缆载流比PVC管略高0.6%~1.8%。
2 电缆载流量
2.1 定义
电缆长期允许载流量是指当电缆中通过电流时,在达到热稳定后,电缆导体的温度恰好达到长期允许工作温度时的电流数值。
2.2 影响载流量的因素
电力电缆长期允许的载流量除了与电缆本身的材料与结构有关外,还取决于电缆的敷设方式和周围环境。影响电缆载流量的因素如下:
①电缆的长期允许工作温度;
②电缆本身的散热性能;
③电缆装置情况及其周围的工散热条件。
采用玻璃纤维增强塑料导管后的载流量变化主要是第③因素的影响。当电缆排列装置同样的情况下,主要决定于其周围的散热情况。
3 玻璃纤维增强塑料导管导热性能
玻璃纤维增强塑料导管的导热性能决定于玻璃纤维增强塑料的导热系数和管壁厚度。有时采用热阻系数,与导热系数是互为倒数。玻璃纤维增强塑料的导热系数(或热阻系数)决定于所用增强玻璃纤维的种类和含量以及树脂基体的种类和含量。以无碱玻璃纤维(E玻纤)而言,导热系数为1.04W/m・K,即热阻系数为0.962W/m・K,其它种类的玻纤,其导热系数为1.00W/m・K左右。而树脂基体种类更多,有环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂等等。以不饱和聚酯树脂而言,不同牌号树脂,其导热系数是不同的为(0.1~0.20)W/m・K。玻璃纤维增强塑料的导热系数介于两者之间,与其玻纤含量有直接关系,为(0.28~0.50)W/m・K。玻纤含量大,其导热系数大一些,玻纤含量小,导热系数小一些。玻璃纤维增强塑料的导热系数有明显的方向性,电缆导管中所用的导热系数是垂直铺层方向,即厚度方向的导热系数,厚度方向的导热系数与玻纤、树脂性能及含量的关系是比较复杂的,如下[1]:
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式中λ'T、λ"T、是导热系数的上、下限,公式较长,略。
通过计算下列近似公式与式(3.1)很接近。

式中:λm―树脂基体的导热系数,W/m・K;
λf―玻璃纤维的导热系数,W/m・K;
υf―玻璃纤维的体积含量。
以用玻璃纤维布手糊电缆导管,其导热系数为0.3W/m・K,以用玻璃纤维机械缠绕的夹砂电缆导管,其导热系数为(0.35~0.45)W/m・K,决定于树脂含量。以热阻系数计,分别为3.33m・K/W和(2.86~2.22)m・K/W。
4 载流量变化 [-page-]
4.1 一般情况
电力电缆传导电缆时产生热量的传导遵循传热学的欧姆定律[2]:
Q=HS (4.1)
式中:Q―电缆导体与周围环境的温度差,℃;
H―电缆产生的热量,W;S―电缆本身及其周围环境的热阻,热欧姆。
上式通过数学运算并化简后,可得电缆的长期允许载流量的计算公式[2]:

式中:I―电缆长期允许载流量,A;
θo―电缆导体长期允许工作温度,℃;
θ0―电缆周围环境温度,℃;
ρ―电缆导体在工作温度时的电阻系数,Ω・m







































