CN105556619B - 用于运输交流电的方法和铠装电力电缆 - Google Patents

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Abstract

一种用于以由整体电缆损耗确定的最大可容许工作导体温度T运输交流电I的方法和铠装电缆，所述整体电缆损耗包括导体损耗和铠装损耗。所述电缆(10)包括至少一个线芯(12)以及沿圆周(O)围绕所述线芯(12)的铠装(16)，所述至少一个线芯(12)包括具有截面积S的电导体(12a)。所述方法包括：通过使所述铠装(16)由多个金属线(16a)的层构成，使得铠装损耗不高于整体电缆损耗的40％，所述多个金属线(16a)具有长形截面，所述长形截面有长轴A’，所述长轴A’相对于圆周(O)切线地定向；在具有截面积S的电导体(12a)中，以所述最大可容许工作导体温度T运输所述交流电I，所述截面积S的大小依赖于所述整体电缆损耗，所述整体电缆损耗包括不高于整体电缆损耗的40％的所述铠装损耗。

Description

用于运输交流电的方法和铠装电力电缆
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)；
Wd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：
RA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)；
dA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。
J.J.Bremnes等人(“Power loss and inductance of steel armoured multi-core cables:comparison of IEC values with“2,5D”FEA results and measurements”,Cigré,Paris,B1-116-2010)分析了三线芯电缆中的铠装损耗。他们声明，对于平衡三相电流而言，由于被绞合/捻拧抵消，集合铠装将不容许任何感应电流在铠装线中流动。该情况的任何例外要求铠装线与线芯具有完全相同的节距，其中电缆是非常短的，或者所有铠装线连续接触两个相邻的线。作者声明这与用于IEC 60287-1-1中给出的多线芯铠装损耗的公式形成鲜明对比，在IEC 60287-1-1中给出的多线芯铠装损耗的公式中铠装电阻RA是重要的参数。作者声明，通常，对于三线芯海底电缆而言，IEC公式将20-30％电力损耗分配给集合钢铠装，而它们的2.5D有限元模型和全大小测量均预测到铠装中微不足道的电力损耗。
G.Dell’Anna等人(“HV submarine cables for renewable offshore energy”,Cigré,Bologna,0241-2011)声明AC磁场引起铠装中的损耗，并且磁滞和涡流是生成的进入铠装的损耗的原因。作者示出了通过测量关于具有800mm2的铜导体和205mm的外直径的12.3m长的电缆的损耗获得的实验结果。该测量是针对从20A至1600A范围的电流进行的。图4示出了在铅护套短路和铠装存在或被完全移除的两种条件中，相电阻的测量值。随着缺少铠装的电流，相电阻(即电缆损耗)是恒定的，而随着存在铠装的电流，相电阻增大。作者声明损耗的数值是重要的，尤其是对大的导体电缆而言，但是它没有如IEC 60287-1-1公式中报道的那么高。
申请人注意到Bremnes等人声明铠装中的电力损耗是微不足道的。然而，他们使用2.5D有限元模型并且使用具有非常低的51A的测试电流和500和300mm2的导体的8.5km和12km长的电缆执行损耗测量。申请人观察到51A的测试电流对于所述导体大小运输而言是不显著的，通常，标准电流值高于500A。
另一方面，Dell’Anna等人声明生成的进入铠装的损耗是因磁滞和涡流而产生的，磁滞和涡流随着铠装存在的电流而增大并且它们的数值是重要的，尤其是对于大的导体电缆而言，但是没有如IEC60287-1-1公式中报道的那么高。
考虑到现有技术文件中的相反教导，申请人进一步研究了铠装AC电气电缆中的铠装损耗。
在研究期间，申请人考虑到铠装线的截面形状。如随后将参考表1和图5在说明书中示出的，申请人测量了具有基本相同的厚度Dw而截面形状不同的单个线中的损耗。特别地，由具有长形(elongated)截面的单个线生成的损耗被与具有圆形或正方形截面的单个线的损耗进行比较，并且第一个被发现高于后者。
然而，当申请人测量由具有长形截面的线构成的铠装的损耗和由具有圆形或正方形截面的线构成的铠装的损耗(铠装两者具有基本相同的截面积)时，意外地发现第一个比后者低。特别地，申请人观察到当铠装线具有长轴相对于电缆圆周切线地定向的长形截面时，铠装损耗被减小。
因此，申请人发现，通过使用包括其中铠装线具有长轴相对于电缆圆周切线地定向的长形截面的铠装层的铠装AC电缆，铠装损耗被减小。这使得能够在传送电流和/或电缆导体截面积S方面提高铠装AC电缆的性能。确实，通过将增大的电流值传送进电缆导体和/或通过使用具有降低的截面积S值的电缆导体，遵守IEC 60287-1-1对于可容许额定电流的要求是可能的(以上公式(1)中每单位长度的AC电阻R与ρ/S成比例，其中ρ是导体材料电阻率)。
在第一方面中，本发明因此涉及一种由电力电缆以由整体电缆损耗确定的最大可容许工作导体温度T运输交流电I的方法，所述整体电缆损耗包括导体损耗和铠装损耗，所述电力电缆包括至少一个线芯以及沿圆周围绕所述线芯的铠装，所述至少一个线芯包括具有截面积S的电导体，所述方法包括：
通过使所述铠装由多个金属线的层构成，使得铠装损耗不高于整体电缆损耗的40％，所述多个金属线具有长形截面，所述长形截面有长轴A’，所述长轴A’相对于圆周切线地定向；以及
在具有截面积S的电导体中，以所述最大可容许工作导体温度T运输所述交流电I，所述截面积S的大小依赖于整体电缆损耗，所述整体电缆损耗包括不高于整体电缆损耗的40％的所述铠装损耗。
在第二方面中，本发明涉及一种用于运输交流电I的电力电缆，所述电力电缆包括至少一个线芯，以及沿圆周围绕所述至少一个线芯的铠装，所述至少一个线芯包括电导体，其中每个电导体具有为操作电缆以由包括铠装损耗的整体电缆损耗确定的最大可容许工作导体温度T运输所述交流电I而确定大小的截面积S，其中：
所述铠装包括具有长形截面的多个金属线，所述多个金属线被布置为长轴A’相对于圆周(O)切线地定向，以及
用于运输所述交流电I的电导体的截面积S按估算铠装损耗不高于整体电缆损耗的40％来确定大小。
在本说明书和权利要求中，术语“线芯”被用于指示被至少一个绝缘层和可选择地至少一个半导体层围绕的电导体。可选择地，所述线芯还包括金属屏蔽。
在本说明书和权利要求中，所有方向等的指示(诸如，“轴向的”、“径向的”和“切向的”)是参考电缆的纵轴做出的。
特别地，“轴向的”被用于指示平行于电缆的纵轴的方向；“径向的”被用于指示交叉电缆的纵轴且放在与所述纵轴垂直的平面中的方向；并且“切向的”被用于指示与“径向的”方向垂直且放在与电缆的纵轴垂直的平面中的方向。
在本说明书和权利要求中，术语“长形截面”被用于指示与铠装线的纵轴垂直的横截面的形状，所述形状为长方形，在一个维度上拉长。
在本说明书和权利要求中，术语“同向成缆(unilay)”被用于指示电缆层(在该情况中，为铠装)的线围绕电缆的缠绕(winding)和线芯的绞合具有相同的方向，具有相同或不同的节距。
在本说明书和权利要求中，术语“反向成缆(contralay)”被用于指示电缆层(在该情况中，为铠装)的线围绕电缆的缠绕与线芯的绞合具有相反的方向，具有相同或不同的节距。
在本说明书和权利要求中，术语“最大可容许工作导体温度”被用于指示为了确保电缆的完整性而在稳态条件中的操作中容许导体到达的最高温度。工作导体温度基本取决于整体电缆损耗，包括由于焦耳效应和其它附加的耗散现象造成的导体损耗。
铠装损耗是整体电缆损耗的另一重要组成部分。
在本说明书和权利要求中，术语“可容许额定电流”被用于指示为了确保电导体温度不超过稳态条件中的最大可容许工作导体温度而可以在电导体中运输的最大电流。根据成缆条件，当电缆中的产热率等于从电缆的表面的散热率时，到达稳态。
在本说明书和权利要求中，术语“铁磁性”指示在低于给定温度下具有显著大于1的相对磁导率的材料(例如，钢)。
在本说明书和权利要求中，术语“交叉节距C”被用于指示铠装的线用以完整围绕电缆线芯一圈所采用的电缆的长度。交叉节距C通过下面的关系给出：
其中A是线芯绞合节距且B是铠装缠绕节距。当线芯向右转(右旋)绞合在一起时，A是正的，并且当铠装线向右转(右旋)缠绕在电缆周围时，B是正的。C的值一直是正的。当A和B的值(在模数和符号两者)非常类似时，C的值变得非常大。
根据本发明，在相对于具有基本相同的电导体截面积S和有非长形铠装线的铠装截面的总面积的电缆而言增大的运输交流电方面，或在相对于运输基本相同的交流电流量且具有基本相同的有非长形铠装线的铠装截面的总面积的电缆而言减小的电导体截面积S方面，电力电缆的性能可以被提高。这两种替代选择的结合也可以被研究。
在电缆市场中，电缆被随附与尤其是运输交流电量、(一个或多个)电导体的截面积S和最大可容许工作导体温度相关的指示而出售或售出。相对于已知电缆，根据本发明的电缆将带来基本相同的运输交流电量和最大可容许工作导体温度情况下的(一个或多个)电导体的减小的截面积的指示，或基本相同的(一个或多个)电导体的截面积和最大可容许工作导体温度情况下的增大的运输交流电量的指示。
这是非常有利的，因为其使得能够使电缆更大功率和/或减小电导体的大小进而减小电缆大小、重量和成本。
通过估算铠装损耗等于或低于整体电缆损耗的40％，使得流进电缆和截面积S的交流电I有利地遵守根据IEC标准60287-1-1的可容许额定电流要求。
铠装损耗可以等于或低于整体电缆损耗的20％。通过根据本发明的教导的铠装结构的适当选择，铠装损耗可以等于或低于整体电缆损耗的10％，并且甚至可以数量下降到整体电缆损耗的3％。
通过根据本发明的教导的铠装结构的适当选择，铠装损耗λ2’可以显著低于由国际标准IEC 60287-11(第二版2006-12)计算的那些λ2。特别地，并且有利地，λ2’≤0.75λ2。优选地，λ2’≤0.50λ2。更优选地，λ2’≤0.25λ2。甚至更优选地，λ2’≤0.10λ2。
根据本发明，提供了一种用于以(如由包括铠装损耗的整体电缆损耗确定的)最大可容许工作导体温度T在包括至少一个线芯以及围绕所述至少一个线芯的铠装的电力电缆中运输交流电的方法，所述至少一个线芯又包括具有截面积S的电导体。通过使用具有多个多个金属线的层构造电缆铠装(所述多个金属线具有长形截面)，并且通过将金属线布置为长轴相对于电缆圆周切线地定向，铠装损耗被减小。如此减小的铠装损耗容许增大以(如由包括减小的铠装损耗的整体电缆损耗确定的)所述最大可容许工作导体温度T运输的所述交流电的值，或容许减小用于以(如由包括减小的铠装损耗的整体电缆损耗确定的)所述最大可容许工作导体温度T运输交流电的每个电导体的截面积S的值。所述增大步骤和减小步骤可以被同时执行。
在上述方面中的至少一个中的本发明可以具有下面优选特性中的至少一个。
优选地，铠装金属线具有长形截面，该长形截面具有至少等于1.5、更优选地至少等于2的长轴长度与短轴长度之间的比。有利地，所述比不高于5，因为在将铠装缠绕在电缆周围的步骤期间，具有长形截面的铠装金属线具有太长的长轴可能造成制造问题。
有利地，铠装线的长形截面具有平滑边缘。此外，从制造观点优选的是，具有平滑边缘的铠装线避免了损害下面的电缆层以及电场峰值出现的风险。
优选地，铠装线的边缘是光滑的，伴随以β×Dw的曲率半径，其中Dw是沿着长形截面的短轴的线厚度，且β为从0.1至0.5，更优选地为从0.2至0.4。在优选范围外的β值可能造成铠装损耗的增大。
铠装线的长形截面可以具有基本长方形的形状。
可替代地，长形截面基本按环形部分成形。当电缆的半径相当大时，该形状提供在铠装结构稳定性方面的优势。
在进一步的实施例中，在沿着长轴的两个相对端处长形截面被提供有凹槽和突出，以便提高相邻线的形状匹配。在线间连锁的凹槽/突出有利地使得甚至在动态电缆的情况中铠装牢固。
优选地，铠装线的长形截面具有从大约1mm至大约7mm长，更优选地，从2mm至5mm长的短轴。
优选地，铠装线的长形截面具有从3mm至20mm长，更优选地，从4mm至10mm长的长轴。
优选地，本发明的电缆包括根据线芯绞合成缆(core stranding lay)和线芯绞合节距(core stranding pitch)A绞合在一起的至少两个线芯。
优选地，铠装的金属线根据螺旋铠装缠绕成缆(helical armour winding lay)和铠装缠绕节距(armour winding pitch)B缠绕在至少两个线芯周围。
有利地，螺旋铠装缠绕成缆具有与线芯绞合成缆相同的方向，并且铠装缠绕节距B为从0.4A至2.5A且与A至少相差10％。
优选地，节距B≥0.5A。更优选地，节距B≥0.6A。优选地，节距B≤2A。更优选地，节距B≤1.8A。
有利地，在模数方面，线芯绞合节距A为从1000至3000mm。优选地，在模数方面，线芯绞合节距A是从1500mm起。优选地，在模数方面，线芯绞合节距A不高于2600mm。
优选地，交叉节距C≥A。更优选地，C≥5A。甚至更优选地，C≥10A。适当地，C可以多达12A。
适当地，当本发明的电缆包括两个或更多个线芯时，铠装将所有所述的线芯围绕在一起，作为整体。
本发明的电缆的铠装可以包括围绕具有多个金属线的所述(内)层的具有多个金属线的外层。
外铠装层的金属线根据外层缠绕成缆和外层缠绕节距B’适当地缠绕在线芯周围。优选地，外层缠绕成缆是螺旋状的。
优选地，外层缠绕成缆具有相对于线芯绞合成缆相反的方向(也就是说，外层缠绕成缆相对于线芯绞合成缆且相对于铠装缠绕成缆是反向成缆)。外层的该反向成缆配置在电缆的机械性能方面是有利的。
优选地，外层缠绕节距B’在绝对值方面高于铠装缠绕节距B。更优选地，外层缠绕节距B’在绝对值方面高于B至少B的10％。
优选地，铠装的外层的金属线具有与径向地在其内部的层的金属线在形状和可选地大小方面基本相同的截面。
铠装的线可以由铁磁性材料制成。例如，它们由建筑用钢、铁素体不锈钢或碳素钢制成。
可替代地，铠装的线可以是混合铁磁性和非铁磁性。例如，在线的层中，铁磁性线可以与非铁磁性线交替。
优选地，当本发明的电缆包括两个或更多个线芯时，它们中的每一个是单相线芯。有利地，所述至少两个线芯是多相线芯。
通常，电缆包括三个线芯。在AC系统中，电缆有利地是三相电缆。三相电缆有利地包括三个单相线缆。
AC电缆可以是低压、中压或高压电缆(分别为LV、MV、HV)。术语低压被用于指示低于1kV的电压。术语中压被用于指示从1至35kV的电压。术语高压被用于指示高于35kV的电压。
AC电缆可以是陆地的或水下的。陆地电缆可以是至少部分埋藏或定位在隧道中的。
通过下面对仅作为非限制性示例提供的本发明的一些示例性实施例的详细描述，即将参考附图进行的描述，将使得本发明的特征和优势清楚，其中：
图1示意性示出了根据本发明的实施例的示例性电力电缆；
图2-4示意性示出了可以用于图1的电缆中的铠装金属线的长形截面的三个示例；
图5示意性示出了符号Dw、α和β的意义；
图6示意性图示出根据本发明的实施例的电力电缆的分别具有线芯绞合节距A和铠装缠绕节距B的绞合线芯和缠绕铠装线。
图1示意性示出了包括三个线芯12的用于水下应用的示例性铠装AC电力电缆10。每个线芯包括棒或绞合线形式的通常由铜、铝或它们两者制成的金属电导体12a。导体12a由半导体内层和绝缘层和半导体外层顺序地围绕，所述三个层(未示出)由聚合材料(例如，聚乙烯)、包裹纸或纸/聚丙烯薄片制成。在(一个或多个)半导体层的情况中，它的材料装有导电填料，诸如碳黑。
所述三个线芯12根据线芯绞合节距A螺旋地绞合在一起。所述三个线芯12各自被(例如，由铅制成的)金属护套13包围，并且嵌入聚合填料11中，聚合填料11又被带15和缓冲层14围绕。在缓冲层14周围，提供了包括线16a的层的铠装16。线16a根据铠装缠绕节距B螺旋地缠绕在缓冲层14周围。铠装16被保护护套17围绕。
每个导体12a具有截面积S，其中S＝π(d/2)2，d是导体直径。
线16a是金属的并且优选地由铁磁性材料(诸如，碳钢、建筑用钢、铁素体不锈钢)制成。
在铠装16中，相对于其中铠装铁磁性线覆盖电缆10的所有外部周长的情况，铁磁性线16a的数目优选地减少。
铠装层中线的数目可以例如计算为充填电缆的周长且在相邻线之间留有大约5％的线直径的空隙的线的数目。
为了减少铁磁性线的数目，铠装16可以优选地包括与非铁磁性线(例如，塑料或不锈钢)交替的铁磁性线。
根据本发明，线16a具有长轴相对于电缆10切线地定向的长形截面。
图2-4示意性示出了适用于本发明的由具有不同长形截面的线16a构成的铠装16的三个示例。三个示例的截面积可以各不相同。线截面的长轴用A’指示，并且短轴用A”指示。
为了清晰起见，在这些图中，只有围绕圆周O封闭电缆10的(一个或多个)线芯12的线16a被示出。
在图2的实施例中，线16a的长形截面具有有着平滑的角的基本长方形的形状。
在图3的实施例中，其中只有铠装16的部分被示出，长形截面在沿着长轴A’的两个相对端处具有凹槽和突出，以便提高相邻线16a的形状匹配。
在图4的实施例中，长形截面基本是有着平滑的角的环形的圆周部分。
如在图2中示出的，线16a的长形截面的长轴A’根据圆周O的切线方向Tn定向。
在为了研究AC电气电力电缆中的铠装损耗而执行的开发活动期间，申请人测试了AC三相电力电缆，所述AC三相电力电缆具有：根据1442mm的线芯节距A绞合在一起的三个线芯；500mm2的电导体截面积S；每个导体中800A的AC电流；50Hz的频率；18/30KV的相间电压；具有20.8*10-8ohm*m的电阻率ρ的铠装线，以及相对磁导率|μr|＝300，且φ＝60°。
在关于基于所述电缆的模型执行的第一研究中，申请人通过使用3D模型计算了在具有圆形、正方形或长方形截面的单个直铠装线中生成的损耗，所述截面具有平滑边缘，具有不同的大小。
计算的结果在下面的表1中示出。在具有平滑边缘的正方形和长方形截面的情况中的符号Dw、β和α的意义在图5中示意性示出。在圆形截面的情况中，Dw是线直径。线总损耗指示电阻损耗和磁滞损耗两者。
表1
在基本平行于电缆纵轴的单个直铠装线的情况中，相对于具有长方形截面的线，具有圆形或正方形截面的铠装线一般提供更低的损耗。在具有长方形截面的单个线中，损耗与长轴/短轴比α成比例地增大。
在关于如上相同的模型执行的进一步研究中，通过使用3D模型，申请人计算了在由具有圆形、正方形或长方形截面的直线形成的铠装层中生成的铠装损耗，所述截面具有平滑边缘和不同的大小，铠装截面的总面积基本相同。
计算的结果在下面的表2中示出。
表2
在基本平行于电缆纵轴具有多个直铠装线的铠装的情况中，损耗具有与表1中示出的行为恰恰相反的行为。确实，在本测试中，具有带长方形截面的线的铠装具有比具有带圆形或正方形截面的线的铠装低得多的损耗。特别地，通过增大长轴/短轴比α，铠装损耗降低。申请人还测量了由具有1200.0mm2的截面积的金属管构成的铠装中的损耗。所述管的损耗总计达11.44W/m，明显大于表2中测试的任何其它铠装配置。
考虑到以上由IEC 60287-1-1提供的公式(1)，由于长形截面线的使用造成的铠装损耗减小使得能够增大电缆的可容许额定电流。可容许额定电流的上升带来AC运输系统中的两种改进：增大由电力电缆运输的电流和/或提供具有减小的电导体截面积S的电力电缆，增大/减小是相对于其中铠装损耗是使用铠装截面的总面积基本相同而具有非长形截面的线代替计算的情况考虑的。
这是非常有利的，因为其使得能够使电缆更大功率和/或减小电导体的大小进而减小电缆大小、重量和成本。
没有被束缚于任何理论的目的，申请人相信他的发现(即当铠装线具有长轴相对于电缆切线地定向的长形截面时，铠装损耗被大幅减小)是因如下事实所致：具有长形截面的铠装线的使用使得能够相对于线的磁性材料的体积减小面对由被电缆导体运输的AC电流生成的磁场的线面积，从而减小感应进入铠装线的涡流。
观察到以上研究是通过考虑直铠装线来执行的，以便独立于由于(例如，线缠绕)导致的对铠装损耗的任何其它影响，研究线截面对铠装损耗的影响。
然而，在电缆10中，线16a有利地根据铠装缠绕节距B螺旋缠绕。
在为了研究AC电气电缆中的铠装损耗而由申请人执行的开发活动期间，申请人还发现铠装损耗取决于铠装缠绕节距B相对线芯绞合节距A同向成缆或反向成缆的事实而大幅变化。特别地，与其中铠装缠绕节距B相对线芯绞合节距A反向成缆的情况相比，当铠装缠绕节距B相对线芯绞合节距A同向成缆时，铠装损耗被大幅减小。
在本发明的优选实施例中，为了进一步减小铠装损耗，螺旋铠装缠绕成缆因此具有与线芯绞合成缆相同的方向，如图6中图示地示出的。
有利地，铠装缠绕节距B高于0.4A。优选地，B≥0.5A。更优选地，B≥0.6A。有利地，铠装缠绕节距B小于2.5A。更优选地，铠装缠绕节距B小于2A。甚至更优选地，铠装缠绕节距B小于1.8A。
有利地，铠装缠绕节距B不同于线芯绞合节距A(B≠A)。这一差别至少等于节距A的10％。尽管在铠装损耗减小方面似乎有利，但是具有B＝A的配置在机械强度方面将是不利的。
有利地，在模数方面，线芯绞合节距A为从1000至3000mm。更有利地，在模数方面，线芯绞合节距A为从1500mm至2600mm。低的A值是经济上不利的，因为对于给定的电缆长度更高的导体长度是必需的。另一方面，高的A值在电缆挠性方面是不利的。
有利地，在模数方面，交叉节距C优选地高于线芯绞合节距A。更优选地，在模数方面，C≥3A。甚至更优选地，在模数方面，C≥10A。
没有被束缚于任何理论的目的，申请人相信该进一步发现(即当B相对于A同向成缆时，铠装损耗被大幅减小)是因如下事实所致：当A和B具有相同的符号(相同方向)并且，特别地，当A和B彼此相等或非常相似时，线芯和铠装线是相对于彼此平行的或几乎平行的。这意味着由被线芯中的导体运输的AC电流生成的磁场垂直于或几乎垂直于铠装线。这使得感应进入铠装线的涡流平行于或几乎平行于铠装线纵轴。
另一方面，当A和B具有相反的符号(反向成缆)时，线芯和铠装线相互垂直或几乎垂直。这意味着由被线芯中的导体运输的AC电流生成的磁场平行于或几乎平行于铠装线。这使得感应进入铠装线的涡流相对于铠装线纵轴垂直或几乎垂直。
根据以上观察，申请人发现通过使用相对线芯绞合节距A同向成缆的铠装缠绕节距B，伴随以0.4A≤B≤2.5A，进一步减小AC电缆中的铠装损耗是可能的。特别地，申请人发现通过使用相对线芯绞合节距A同向成缆的铠装缠绕节距B，伴随以0.4A≤B≤2.5A，铠装中的损耗与电气电力电缆中所有导体中的总损耗的比λ2’比如根据以上所述的IEC标准60287-1-1的公式(2)计算的值λ2小的多。
考虑到以上由IEC 60287-1-1提供的公式(1)，铠装线和线芯的同向成缆配置使得能够增大电缆的可容许额定电流。如以上所声明的，可容许额定电流的上升带来AC运输系统中的两种改进：增大由电缆运输的电流和/或提供具有减小的截面积S的电缆，增大/减小是相对于其中铠装损耗是根据以上所述的公式(2)代替计算的情况考虑的。
注意到，即使已经在以上的说明书和附图中描述了包括具有单线层的铠装的电缆，本发明还应用到其中铠装包括径向叠加的多个层的电缆。
在这种电缆中，多层铠装优选地包括具有铠装缠绕成缆和铠装缠绕节距B的线的(内)层，以及围绕(内)层的具有外层缠绕成缆和外层缠绕节距B’的线的外层。
关于(内)层、铠装缠绕成缆、铠装缠绕节距B、线芯绞合成缆和线芯绞合节距A的特征，应用以上参考具有单线层的铠装进行的相同考虑。
特别地，(内)层的线具有长轴相对于电缆10切线地定向的长形截面。此外，(内)层的铠装缠绕成缆优选地相对线芯绞合成缆同向成缆。
关于外层，外层缠绕成缆相对于线芯绞合成缆(以及相对于铠装缠绕成缆)优选地反向成缆。这有利地改进了电缆的机械性能。
如以上详细解释的，当线的(内)层的铠装缠绕成缆相对于线芯绞合成缆同向成缆时，铠装中的损耗和被内层屏蔽的铠装的(内)层外部的(如由被电缆导体运输的AC电流生成的)磁场被大幅减小。以这种方式，即使在相对于线芯绞合成缆的反向成缆配置中使用，围绕(内)层的外层也经历减小的磁场，并且生成更低的铠装损耗。
针对包括多层铠装的电缆，应用以上参考比λ2’(铠装中的损耗与电气电缆中所有导体中的总损耗的比)进行的相同考虑，其中铠装中的损耗被计算为(内)层和外层中的损耗。

Claims (15)

1.一种由电力电缆(10)以由整体电缆损耗确定的最大可容许工作导体温度T运输交流电I的方法，所述整体电缆损耗包括导体损耗和铠装损耗，所述电力电缆(10)包括至少一个线芯(12)以及沿圆周(O)围绕所述线芯(12)的铠装(16)，所述至少一个线芯(12)包括具有截面积S的电导体(12a)，所述方法包括：
通过使所述铠装(16)由多个金属线(16a)的层构成，使得铠装损耗不高于整体电缆损耗的40％，所述多个金属线(16a)具有长形截面，所述长形截面有长轴A’，所述长轴A’相对于圆周(O)切线地定向，其中所述多个金属线(16a)中的至少一部分金属线由铁磁性材料制成；以及
在具有截面积S的电导体(12a)中，以所述最大可容许工作导体温度T运输所述交流电I，所述截面积S的大小依赖于所述整体电缆损耗，所述整体电缆损耗包括不高于整体电缆损耗的40％的所述铠装损耗。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述铠装(16)的所述多个金属线(16a)的长形截面使长轴A’长度与短轴A”长度之间的比至少等于1.5。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述铠装(16)的所述多个金属线(16a)的长形截面使长轴A’长度与短轴A”长度之间的比不高于5。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述铠装(16)的所述多个金属线(16a)的长形截面具有平滑边缘。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述铠装损耗被使得等于或低于所述整体电缆损耗的20％。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述铠装(16)的所述多个金属线(16a)的长形截面具有从1mm至7mm长的短轴A”。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述铠装(16)的所述多个金属线(16a)的长形截面具有从3mm至20mm长的长轴A’。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述电力电缆(10)包括不只一个线芯(12)，并且使得所述铠装损耗不高于所述整体电缆损耗的40％的步骤包括：
根据线芯绞合成缆和线芯绞合节距A将线芯(12)绞合在一起，以及
根据螺旋铠装缠绕成缆和铠装缠绕节距B将所述多个金属线(16a)缠绕在线芯(12)周围，其中所述螺旋铠装缠绕成缆具有与所述线芯绞合成缆相同的方向，并且所述铠装缠绕节距B为从0.4A至2.5A，且与A至少相差10％。
9.一种用于运输交流电I的电力电缆(10)，包括至少一个线芯(12)，以及沿圆周(O)围绕所述至少一个线芯(12)的铠装(16)，所述至少一个线芯(12)包括电导体(12a)，其中每个电导体(12a)具有为操作电缆以由包括铠装损耗的整体电缆损耗所确定的最大可容许工作导体温度T运输所述交流电I而确定大小的截面积S，其中：
所述铠装(16)包括具有长形截面的多个金属线(16a)，所述多个金属线(16a)被布置为长轴A’相对于圆周(O)切线地定向，其中所述多个金属线(16a)中的至少一部分金属线由铁磁性材料制成，以及
用于运输所述交流电I的电导体(12a)的截面积S按估算铠装损耗不高于所述整体电缆损耗的40％而确定大小。
10.根据权利要求9所述的电力电缆(10)，其中所述多个金属线(16a)的长形截面使长轴A’长度与短轴A”长度之间的比至少等于1.5。
11.根据权利要求9所述的电力电缆(10)，其中所述多个金属线(16a)的长形截面使长轴A’长度与短轴A”长度之间的比不高于5。
12.根据权利要求9所述的电力电缆(10)，其中所述多个金属线(16a)的长形截面具有平滑边缘。
13.根据权利要求9所述的电力电缆(10)，其中所述多个金属线(16a)的长形截面具有从1mm至7mm长的短轴A”。
14.根据权利要求9所述的电力电缆(10)，其中所述多个金属线(16a)的长形截面具有从3mm至20mm长的长轴A’。
15.根据权利要求9所述的电力电缆(10)，包括根据线芯绞合成缆和线芯绞合节距A绞合在一起的至少两个线芯(12)，其中根据螺旋铠装缠绕成缆和铠装缠绕节距B，所述多个金属线(16a)被缠绕在所述至少两个线芯(12)周围，所述螺旋铠装缠绕成缆具有与线芯绞合成缆相同的方向，并且所述铠装缠绕节距B为从0.4A至2.5A，且与A至少相差10％。
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