CN207731680U - 一种三相多芯并联均流电缆结构 - Google Patents

Abstract

一种三相多芯并联均流电缆结构，包括中心托层和设置在中心托层外的主体输电层以及主体输电层外的保护层，该主体输电层包括环中心托层依次排布至少三组多芯动力线芯且每组多芯动力线芯的占位空间完全相等；主体输电层每组中多根电线芯在空间位置完全等效；多芯动力线芯包括顺序设置动力线芯A组、动力线芯B组和动力线芯C组，多芯动力线芯为3*N组，N为正整数的大电流输送，单位截面载流量高，温升低，热耗小等区别特征，该区别特征系同时采用多项多根空间完全等效排列使其有效防止同相多根间电流跑偏，防止局部过载引起热老化、起火、短路等强有力措施；它有效克服了传统并联电缆在大电流输送中跑偏引起的单根过载、短路、容易起火的缺陷。

Description

一种三相多芯并联均流电缆结构

技术领域

本实用新型涉及电力电缆技术领域，尤其涉及一种三相多芯并联均流电缆结构。

背景技术

随着社会的发展，电气化水平提高，用电功率大大增加。目前，一般采用中高压输电及高压电机或采用铜铝排、母线或采用三相多根电缆并联。前两者在某此场所均存在安全问题、费用问题、空间问题而无法应用，例如电厂或大型工厂的变压器与主开关柜间、开关柜与高功率设备间等大电流电力输送。因此，后者同相多根大截面单芯电缆并联广泛应用于变压器与开关柜之间等大电流电力输送，用来提高整体电缆回路的输送能力，减少建筑规模，优化设备布置，提高输电灵活性。

但是该方法也存在以下问题：首先，同相中多根电缆因受到电缆间的邻近效应不一样导致电缆交流电阻不一；其次，每根电缆的电感爱到其它电缆电感影响导致同相中每根电缆的电抗不一。而交流并联电路中电流的分配与阻抗成反比，又因阻抗=交流电阻+j*电抗。因此，这种方式常常导致电缆间电流不能平均分配，大大降低了解整体电缆回路的输电能力，同时易产生产单根电缆过载引起短路。为此，相关科研机构进行相应研究，并做了改善性建议，例如：师宁等发表的《同相大截面并联电缆敷设对其电流分布的研究》；柴进爱等发表的《三相电缆并联导体间电流分布的研究》。然而，只解决了三相2根并联的偏问题，三相3根及以上的未能解决，仅提出改善。另外，以上方案均存在三相的相间平衡，同时存在敷设空间等问题。因此，目前为止还没有安全、高效、经济方法解决电厂或大型工厂的变压器与主开关柜间、开关柜与高功率设备间的大电流输送问题。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术之不足而提供一种三相多芯并联均流电缆结构及制备方法，本实用新型提供一种安全、高效、经济的三相多芯并联均流电缆结构。以解决电厂或大型工厂的变压器与主开关柜间、开关柜与高功率设备间的大电流输送问题。

为实现上述目的，本实用新型提供：

一种三相多芯并联均流电缆结构，其包括：

中心托层、设置在中心托层外的主体输电层和设置在主体输电层外的保护层；

所述主体输电层包括环中心托层依次排布的至少三组多芯动力线芯，每组所述多芯动力线芯的占位空间完全相等；

所述主体输电层每组中多根电线芯在空间位置完全等效；

所述多芯动力线芯包括顺序设置动力线芯A组、动力线芯B组和动力线芯C组，所述多芯动力线芯为3*N组，所述N为正整数。

为实现技术效果优化，进一步的措施是：

所述中心托层包括位于中心的中性线导体以及其外挤包橡胶层。

所述中心托层的内切圆的直径为D=d*[1/sin(360/n)-1]，其中，d为动力线芯的直径，n为动力线芯总数量。

所述动力线芯A、动力线芯B和动力线芯C均为导体线芯外挤包绝缘层形成，所述绝缘层的厚度大于等于导体线芯半径。

所述绝缘层的绝缘材料为橡皮或塑缆材料。

所述动力线芯A、动力线芯B和动力线芯C的外表面分别为完全不同的颜色。

每组所述多芯动力线芯的占位空间为三分之一的中心托层外空间。

所述保护层为在主体输电层外挤包高分子护套层形成。

所述保护层为在主体输电层外绕包铜带并在带外挤包高分子护套层形成。

本实用新型一种三相多芯并联均流电缆结构，包括一中心托层和设置在中心托层外的主体输电层，以及设置在主体输电层外的保护层，所述主体输电层包括环中心托层依次排布的至少三组多芯动力线芯，每组所述多芯动力线芯的占位空间完全相等；所述主体输电层每组中多根电线芯在空间位置完全等效；所述多芯动力线芯包括顺序设置动力线芯A组、动力线芯B组和动力线芯C组，所述多芯动力线芯为3*N组，所述N为正整数的大电流输送，单位截面载流量高，温升低，热耗小等区别特征，该区别特征系同时采用多项多根空间完全等效排列使其有效防止同相多根间电流跑偏，防止局部过载引起热老化、起火、短路等强有力措施；它有效克服了传统并联电缆在大电流输送中跑偏引起的单根过载、短路、容易起火的缺陷。

本实用新型的有益效果是。

1、运行温升低、热耗少、载流高：电缆采用多芯并联结构，每相分为多根使其表面增加，能有效利用“集肤效应”。使电缆的整体的交流电阻减小。从而达到相同截面、同等载流情况下该电缆比传统电缆发热少、温升低。增加电缆的输电能力。其效果类似于分割导体，同时比分割导体比：导体间距离更大，本发明电缆绝缘层的厚度大于等于导体线芯半径，使间距大于导体外径，有更有效的减少“邻近效应”及增加散热效果，这两种影响均与电缆芯间的距离成4次方成比例。另外，减少电缆制造难度。

2、防并联线路跑偏（偏载）、发热、短路引起火灾：电缆中的多芯采用空间位置等效排列，使电缆的三相及每相的多芯在空间位置等效。保证每芯受到的“集肤效应”、“邻近效应”及容抗效果相等，从而保证每芯的阻抗相等。有效防止偏载、发热、短路引起火灾。能有效解决：目前传统电厂或大型工厂的变压器与主开关柜间、开关柜与高功率设备间采用每相使用多根单芯电缆并联，因出现偏载引起的火灾。如：师宁等发表的《同相大截面并联电缆敷设对其电流分布的研究》中所述电厂就因偏载而引起火灾，再如：福建宏旺多根并联偏载的电缆发炮事故，等等。

3、安全及防外部环境电磁干扰引起偏载：电缆采用铜带或其它金属总屏方式以解决外界干扰。同时铜带兼做地线，厚度按其截面达到电缆短路电流的要求。

4、结构稳定：电缆设有中心托层，托层内切圆的直径设计为D=d*[1/sin(360/n)-1]。然后采用CAD制图的方式，取得托层的截面。用当量的可塑性硅胶或相当的橡皮材料挤包中性线导体，电缆绞合成型（多马鞍型）后采用加热硫化使可塑性橡皮变为热固性的稳定结构（可与护层一同硫化）。从而保证电缆的结构稳定性，最终保证主输电层各芯的空间位置等效。

本实用新型完全适合用于各工矿企业、电厂的变压器与主开关柜间，开关柜与大功率设备间等大电流电力的输送。

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的整体结构示意图。

附图标记：

中心托层10；

橡胶层101；

中性线导体102；

主体输电层20；

多芯动力线芯201；

动力线芯A2011；

动力线芯B2012；

动力线芯C2013；

绝缘层202；

保护层30；

铜带301；

高分子护套层302。

具体实施方式

由附图所示，本实用新型一种三相多芯并联均流电缆结构是这样实现的。

一种三相多芯并联均流电缆结构实施的理论依据是交流并联电路中电流的分配与阻抗成反比，阻抗Z=R交+jX；为达到每芯均流目的，必须保证每芯交流电阻与电抗相等。

首先，交流电阻为线芯直流电阻加集肤效应加邻近效应，即R_交=R_直（1+Ys+Yp）。直流电阻为导体固有特性与电缆导体的材料、截面、长度相关，通过制作工艺的把控是很易达到一致。集肤效应是在交流情况下，电流集中在导表面流动；这也是为什么采用单相多芯并联提高整体载流量的依据之一（当然也存在超大截面的电缆生产难度问题），然此处主要说明的是如何保证几芯集肤效应相等：Ys=X_S ⁴/（192+0.8Xs⁴）;Xs2=8∏f*10^-7ks/R直，因此，集肤效应受频率f、与直流电阻R直影响，保证一致也相对容易。邻近效应是相邻电缆间电流相互引的作用：YP=[Xp⁴/(192+0.8Xp⁴)](dc/s)²[0.312(dc/s)²+1.18/Xp⁴+0.27]];Xp²=8∏f*10^{- 7}ks/R_直。因此，邻近效应与其它芯的相对距离有关。所以要保证单相中每一芯空间位置等效才能保证效应相等。

其次，电抗X=2∏fL，L为总电感为内Li外Le感之和。Li=u0/8∏；Le=2ln(2S/Dc)*10^-7-2a2ln(2*10^-7),其中a=（-1+j3^0.5）/2。仍然与线芯的外径及相互距离有关。同理，要总电感相等必需保证单相中所有芯的空间位置等效。

再次，外环境电磁的影响，也需设法屏蔽。

最后，就是A、B、C三相平衡问题，如师宁等发表的《同相大截面并联电缆敷设对其电流分布的研究》所述，三相2根并联的单相均流问题是解决了，但其采用平行排布，所以A、B、C三相各自的总阻抗是不等的。正常非并联电路要求品字形排布也就使三相的空间位置等效。所以为全面解决问题，A、B、C三相的总空间位置也需等效。

参照图1，本实用新型提供一种三相多芯并联均流电缆结构，包括：中心托层10、设置在中心托层10外的主体输电层20和设置在主体输电层20外的保护层30；所述主体输电层20包括环中心托层10依次排布的三组多芯动力线芯201，每组所述多芯动力线芯201的占位空间完全相等；所述多芯动力线芯201包括顺序设置的动力线芯A2011、动力线芯B2012和动力线芯C2013，所述多芯动力线芯201为3*N组，所述N为正整数。主体输电层20由多芯动力线芯201组成，该多芯动力线芯201的数量为三的倍数，多芯动力线芯201通过完全对称的方式围绕在中心托层10排列绞制而成，对称方式是三相及每相的多芯在空间位置等效。

在上述实施例中，其中以中心托层10为构架；结合主体输电层20的等分对称排列，使每组多芯动力线芯201受内部阻抗一致；再加上保护层30的屏蔽保证每芯不受外界电磁场影响，从而达到均流。

在一种实施例中，所述中心托层10包括位于中心的中性线导体102以及其外挤包橡胶层101。该橡胶层101为挤包的可形变生胶构成。

在一种实施例中，所述中心托层10的内切圆的直径为D=d*[1/sin(360/n)-1]，其中，d为动力线芯的直径，n为动力线芯总数量。中心托层10的载面直径为单项多芯的主体输电层20截面直径的1/2。

在一种实施例中，所述动力线芯A2011、动力线芯B2012和动力线芯C2013均为导体线芯外挤包绝缘层202形成，所述绝缘层202的厚度大于等于导体线芯半径。

在一种实施例中，所述绝缘层202的绝缘材料为橡皮或塑缆材料。

在一种实施例中，所述动力线芯A2011、动力线芯B2012和动力线芯C2013的外表面分别为完全不同的颜色。

在一种实施例中，每组所述多芯动力线芯201的占位空间为三分之一的中心托层10外空间。

在一种实施例中，所述保护层30为在主体输电层20外挤包高分子护套层302形成。具体的保护层30可以是由绕包铜带301外挤包高分子护套层302构成，这样可以有效的防止外界电磁场的干扰，并提供机械保护。

在上述实施例中，每相、每一芯的空间位置等效，因此所受到的电磁场的一致；外加金属屏蔽层有效的防止外界电磁场的干扰；从而三相的总阻抗一致，同时每相中每一芯的阻抗相等，保证了负载时每芯均流，防止电流跑偏，增加整体的载流量；蔽免单根过截引起发热、老化、熔断、短路、火灾等事故的产生。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种三相多芯并联均流电缆结构，其特征在于，包括：

中心托层、设置在中心托层外的主体输电层和设置在主体输电层外的保护层；

所述主体输电层包括环中心托层依次排布的至少三组多芯动力线芯，每组所述多芯动力线芯的占位空间完全相等；

所述主体输电层每组中多根电线芯在空间位置完全等效；

所述多芯动力线芯包括顺序设置动力线芯A组、动力线芯B组和动力线芯C组，所述多芯动力线芯为3*N组，所述N为正整数。

2.根据权利要求1所述的一种三相多芯并联均流电缆结构，其特征在于，所述中心托层包括位于中心的中性线导体以及其外挤包橡胶层。

3.根据权利要求1所述的一种三相多芯并联均流电缆结构，其特征在于，所述中心托层的内切圆的直径为D=d*[1/sin(360/n)-1]，其中，d为动力线芯的直径，n为动力线芯总数量。

4.根据权利要求1所述的一种三相多芯并联均流电缆结构，其特征在于，所述动力线芯A、动力线芯B和动力线芯C均为导体线芯外挤包绝缘层形成，所述绝缘层的厚度大于等于导体线芯半径。

5.根据权利要求4所述的一种三相多芯并联均流电缆结构，其特征在于，所述绝缘层的绝缘材料为橡皮或塑缆材料。

6.根据权利要求1所述的一种三相多芯并联均流电缆结构，其特征在于，所述动力线芯A、动力线芯B和动力线芯C的外表面分别为完全不同的颜色。

7.根据权利要求1所述的一种三相多芯并联均流电缆结构，其特征在于，每组所述多芯动力线芯的占位空间为三分之一的中心托层外空间。

8.根据权利要求1所述的一种三相多芯并联均流电缆结构，其特征在于，所述保护层为在主体输电层外挤包高分子护套层形成。

9.根据权利要求1所述的一种三相多芯并联均流电缆结构，其特征在于，所述保护层为在主体输电层外绕包铜带并在带外挤包高分子护套层形成。