1. 旁路供電電纜的要求
這個系統可以用旁路電纜來取代原來的線路,整個過程只需要20min 就可解決3km 範圍內的不停電搶修作業。系統原理見圖1
這種電纜需要滿足以下一些特殊要求：（1）由於架設時電纜會經多次彎曲，所以電纜應盡可能柔軟；（2）由於操作者直接接觸電纜，因此電纜應保證充分安全、可靠；（3）因電纜直接暴露在大氣中，所以電纜應能經受雷電衝擊的考驗。其它的技術引數見表1
2.電纜結構設計
針對使用者的要求，我們的設計涉及到：（1）電纜導體結構；（2）滿足工頻電壓及雷電衝擊條件下的絕緣層厚度；（3）滿足安全效能、可靠接地效能的遮蔽層結構設計。本文就此作具體闡述。
電纜結構示意圖見圖3。
2.1 導體結構、尺寸設計
2.1.1 導體結構
考慮電纜盡可能柔軟,可選用軟導體（第5 種結構），先將很多根細軟銅絲束絲成股，然後將股與股絞合在一起組成導體。根據gb/t3956-2008 規定，導體銅單絲直徑不得大於0.41mm。
本設計選用單根細銅絲直徑為0.40mm。
2.1.2 計算銅絲根數
由導體截面公式可推得公式：
式中，n 為導體根數；s 為導體截面；λ為絞入率，一般取1.035，d 為導體直徑。經計算可得到根數n 為412（根）。
2.1.3 計算導體束絞外徑
根據軟銅絲束絞後直徑計算公式：
式中，n 為銅絲根數，d 為銅絲直徑。可以求得d 為9.58≈9.6mm。
2.2 半導電包帶和導體遮蔽
按圖3 示，由於很多根細軟銅絲絞合後不圓整,所以設計考慮用一半導電包帶紮緊，同時與擠包的導體遮蔽組成復合遮蔽層。15kv 電纜導體遮蔽厚度一般為0.7mm。
2.3 計算xlpe 絕緣層厚度
2.3.1 根據工頻擊穿電壓計算絕緣厚度
根據公式計算工頻電壓下的絕緣厚度△i。
式中，um 為系統最高工作電壓，對於8.7/15kv 電纜取um=17.5kv；k1 為絕緣老化係數，一般取4.0；k2 為工頻電
壓下絕緣層溫度係數一般取1.1；k3 為工頻電壓試驗裕度係數，一般取1.1；ec 為工頻擊穿電壓的最低值，取15kv/mm。
資料代入後計算得到工頻條件下電纜絕緣層厚度△i =3.58mm
2.3.2 根據雷電衝擊電壓計算絕緣厚度
式中，ubil為基本絕緣水平，8.7/10kv 電纜取95kv；k1 為絕緣在脈衝電壓下老化係數，一般取1.1；k2 為絕緣層溫度係數，取1.
1；k3 為衝擊試驗裕度係數，一般取1.20；ep 為交聯聚乙烯平均脈衝擊穿強度，取35kv/mm。計算得到雷電衝擊電壓條件下的絕緣層厚度為△i=3.
94mm 。比較工頻擊穿和雷電擊穿電壓分別計算得到的絕緣厚度3.58mm
和3.94mm，選取後者厚度。
2.4 確定絕緣遮蔽層厚度
15kv 電纜的絕緣遮蔽一般取0.8mm。
2.5 計算銅絲和銅帶復合金屬遮蔽層結構尺寸
考慮到電纜中性點不接地，因此採用金屬銅絲遮蔽，同時在銅絲遮蔽層外再反向疏繞一層銅帶，以保證遮蔽銅絲
完全連續。金屬遮蔽層的截面應根據電纜短路電流計算獲得。
2.5.1 首先計算短路電流。
根據iec60949 短路電流iad計算公式：
式中， iad 為短路電流，單位：安（a）； t 為短路時間，單位：s（秒），取t=5 ；k 為取決於載流體材料的常數，根據iec60949 表1：
銅導體k=226； s 為載流體幾何面積，單位：mm2,取s=50；θf 為短路時最終溫度，單位：℃，取θf=250℃；θi 為短路時起始溫度，單位：
℃，取90℃；β為0℃時導體電阻溫度係數倒數，根據iec60949 表1 銅導體取β=234.5。經計算得到電纜短路iad=3196a。
2.5.2 計算遮蔽層最小截面**in
式中，t 為短路持續時間，s，取t=1； 為考慮熱量損失在鄰近層因素，根據經驗值取1.2；k 為與導體有關的係數，
銅，取k=226；β 為銅導體溫度係數的倒數，取β=234.5；
θf 為短路時最終溫度，℃，取θf=250；θi 為導體在短路時起始溫度，通常取50℃，代入式中計算得到遮蔽層最小截面：**in =16.15mm2，這一計算結果與din vde0276-620-2009 標準中規定導體截面50mm2，「其遮蔽層的最小截面為16mm2。
」是基本一致的。
2.5.3 確定銅絲遮蔽的直徑和根數
先選用常用的遮蔽銅絲規格，確定直徑為0.4mm。再根據公式s=n（лd2/4）求遮蔽銅絲根數。式中，s 為遮蔽截面；
n 為根數；d 為銅絲直徑。可以求得根數為127 根。考慮到加工裝置因素，實際選用144 根0.4mm 的遮蔽銅絲，其遮蔽截面為18.1mm2,達到了設計要求。
2.5.4 遮蔽銅絲外繞包銅帶的尺寸
在遮蔽銅絲外再用一薄銅帶捆紮起來，是為了確保金屬遮蔽銅絲處處連續，同時也增加了遮蔽截面。一般選用厚度為0.1mm、寬度10mm 的薄銅帶。
2.6 確定電纜的外護套厚度
在擠包外護套之前，可先繞包一層非吸濕性包帶作為襯墊。依據gb/t3956-2008 附錄c 規定，外護套應根據電纜「假定外徑」來選取。因計算假定外徑的過程較複雜不再贅述。
經計算，該電纜的假定外徑為25.4mm，因此厚度可確定為1.9mm。
考慮到電纜在實際使用中需要經常收卷、放出，因此設計選用耐磨、耐侯的聚合物材料。
3.結束語
本設計完成後，還經過了相應的設計論證。在出廠試驗完成後，又經國家電線電纜監督檢驗檢測中心型式試驗通過，產品完全符合各項效能指標，達到了使用者要求。現在這種應急不停電搶修系統已在青海西寧以及其它中心城市推廣應用，相信未來市場前景廣闊。
本電纜也以「一種中壓旁路柔性應急處置用電力電纜」名稱獲得了實用新型專利證書。（專利號：201020136361）
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