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［摘 要］ 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，通過改變電纜橋架的研發(fā)設(shè)計(jì)及加工工藝，可突出其結(jié)構(gòu)節(jié)能的特點(diǎn)，在保障產(chǎn)品支撐、管理、規(guī)范電纜等基本功能的同時，使其附加了減少線損、減輕產(chǎn)品重量而不降低承載力等優(yōu)質(zhì)功能，有利于節(jié)能環(huán)保。

［關(guān)鍵詞］ 節(jié)能；電纜橋架；通風(fēng)散熱

節(jié)能、降耗、環(huán)保是當(dāng)代社會發(fā)展的必然趨勢，提高電能利用率、降低碳排放是世界電力行業(yè)、主要用能單位面臨的共同課題，而降低電路線損是提高用能的重要途徑。以電廠為例，日本電廠發(fā)電后電能利用率最高為57%，美國為51%，我國約為40%。2013 年上半年，我國發(fā)電量為24342 億kW，若提高1% 的電能利用率，則相當(dāng)于每年節(jié)約電能近487 億kW·h，相當(dāng)于節(jié)約165 萬t 標(biāo)準(zhǔn)煤。

電纜橋架作為支撐、保護(hù)和管理電纜的定制標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，貫穿于電廠發(fā)電端與用戶終端，除管理規(guī)范線路外，電纜橋梁還有減小電路線損的功能。發(fā)達(dá)國家電纜橋架的應(yīng)用已有70 多年的歷史，而國內(nèi)市場應(yīng)用則為30 年左右，特別是近十幾年迅速普及，被廣泛應(yīng)用于電力、石化、軌道交通、通訊、冶金和機(jī)械制造等行業(yè)。通過對市場電廠、冶金、石化等用電大戶終端企業(yè)調(diào)研，電能線損大已經(jīng)成為行業(yè)的關(guān)注點(diǎn)。1 節(jié)能電纜橋架的原理研究節(jié)能電纜橋架，首先要明確電纜在橋架支撐下的能耗組成：電磁產(chǎn)生的電纜能損和升溫帶來的電纜線路的能損，前者是主要的，無功功率造成的，目前還沒有好的解決途徑；后者帶來的能損，目前可以通過設(shè)計(jì)，改變電纜橋架的結(jié)構(gòu)，降低能損。

1.1 線損的計(jì)算方法

線損計(jì)算是降損節(jié)能，加強(qiáng)線損管理的一項(xiàng)重要的技術(shù)管理手段�？偹�周知，輸電線路損耗是當(dāng)負(fù)荷電流通過線路時，在線路電阻上產(chǎn)生的功率損耗。其計(jì)算公式為ΔP=I 2R，式中：ΔP 為損失功率；I 為負(fù)荷電流；R 為導(dǎo)線電阻。導(dǎo)線電阻R 不是恒定的，在電源頻率一定的情況下，其阻值隨導(dǎo)線溫度的變化而變化。銅鋁導(dǎo)線電阻溫度系數(shù)a 為0.004。在有關(guān)技術(shù)手冊中給出的是20℃時的導(dǎo)線單位長度電阻值。但實(shí)際運(yùn)行的電力線路周圍的環(huán)境溫度是變化的；且負(fù)載電流通過導(dǎo)線電阻時發(fā)熱，又使導(dǎo)線溫度升高，所以導(dǎo)線中的實(shí)際電阻值隨環(huán)境、溫度和負(fù)荷電流的變化而變化。為了簡化計(jì)算，通常把導(dǎo)線電阻分為三個分量考慮：（1）基本電阻20℃時的導(dǎo)線電阻值R20；（2）溫度附加電阻Rt；（3）負(fù)載電流附加電阻Rl。線路實(shí)際電阻為：R=R20+Rt+Rl。由線損計(jì)算公式分析，降低輸電線路工作時導(dǎo)線溫度的升高，是減少線損的有效途徑。下面以60 kW 機(jī)組為例，內(nèi)部電壓U=1.5-2.0萬V，輸送電流I=60 A，電廠內(nèi)部選用35 mm2 銅芯高壓電纜，總長度約為45 km，以戶外溫度為20 ℃為參照，電纜自身溫度值升高4℃，計(jì)算因電纜溫度升高造成線損的增加量：ΔW=I 2ΔRt=1.92 kW。電纜因溫度上升線路損耗比例系數(shù)為：1.92/60=0.032=3.2%。

通過以上計(jì)算發(fā)現(xiàn)，電纜溫度升高對線路損耗影響相當(dāng)大。降低電纜工作溫度，減少電纜阻值上升，是降低線路損耗、提高電能利用率的有效途徑。這對承載、保護(hù)、管理電纜的載體電纜橋架提出了明確的要求和研究方向。1.2 節(jié)能電纜橋架的設(shè)計(jì)原理
針對電纜橋架線損特點(diǎn)，通過改變自身結(jié)構(gòu)，可使橋架內(nèi)外自然循環(huán)通風(fēng)，有效降低線路損耗。
（1）通過改變沖壓工藝，橋架底面布滿縱、橫加強(qiáng)筋，每個加強(qiáng)筋底部沖有倒錐形橢圓散熱孔，減少電纜與橋架的接觸面積，增大了橋架表面散熱面積。橋架底面通風(fēng)孔面積占底面的10.17%，與電纜接觸面積減少38%，最大程度提高了橋架自身的散熱功能。
（2）橋架側(cè)面科學(xué)設(shè)計(jì)有2~3 排散熱通風(fēng)孔，電纜橋架內(nèi)部的熱氣通過側(cè)面通氣孔快速排出；當(dāng)風(fēng)通過底部擴(kuò)散狀通風(fēng)孔吹入橋架內(nèi)時，將直吹風(fēng)向四周發(fā)散，與橋架兩側(cè)面通風(fēng)孔形成循環(huán)通風(fēng)系統(tǒng)，使橋架內(nèi)外空氣循環(huán)暢通，熱量快速散發(fā)，有效降低電纜溫度，進(jìn)而減少電纜阻值上升，達(dá)到減少線路損耗的目的（圖1,2）。從圖1 可以看出新型節(jié)能電纜橋架通風(fēng)散熱的原理，同時通過與圖2 的設(shè)計(jì)原理比較可以尹曉普：節(jié)能型電纜橋架設(shè)計(jì)原理及應(yīng)用看到，目前國內(nèi)外其他橋架的通風(fēng)散熱系統(tǒng)還不夠完善，外部空氣僅能直吹電纜的露出部分，不能使電纜所產(chǎn)生的熱量充分散發(fā)，功能性不強(qiáng)。
2 節(jié)能電纜橋架的效果與特點(diǎn)
2.1 節(jié)能電纜橋架的效果
節(jié)能型電纜橋架，是目前國內(nèi)外市場上循環(huán)通風(fēng)散熱系統(tǒng)最完善的電纜橋架產(chǎn)品，根據(jù)有關(guān)部門檢測結(jié)果可知，節(jié)能型電纜橋架較普通電纜橋架有效降低電纜工作線損3.11%，即比普通電纜橋架節(jié)能3.11%，遠(yuǎn)高于節(jié)能效率超過0.8% 的國家標(biāo)準(zhǔn)。2.2 節(jié)能電纜橋架的特點(diǎn)
（1）橋架內(nèi)外空氣循環(huán)使熱量散發(fā)迅速，有效降低電纜溫度，減少電纜阻值上升，減少線路損耗。
（2）橋架通過設(shè)計(jì)增加加強(qiáng)筋，提高了橋架的承載力，比同料厚產(chǎn)品增加承載力1.5 倍，在電纜節(jié)能的同時，節(jié)省了材料。
（3）可延緩電纜絕緣層老化，延長電纜使用壽命，減少用電事故的發(fā)生。
3 結(jié)束語
為推動現(xiàn)代裝備事業(yè)戰(zhàn)略和生態(tài)文明建設(shè)戰(zhàn)略發(fā)展的當(dāng)代中國，需要高質(zhì)量、高性能、低能耗、低污染的先進(jìn)制造業(yè)和技術(shù)領(lǐng)先、節(jié)能降耗的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品來支撐，這也是提升現(xiàn)代裝備事業(yè)發(fā)展的必要條件。

節(jié)能電纜橋架通過研發(fā)設(shè)計(jì)、改變加工工藝，突出其結(jié)構(gòu)節(jié)能的特點(diǎn)，在保障產(chǎn)品具備支撐、管理、規(guī)范電纜等基本功能的同時，使其附加了減少線損、減輕產(chǎn)品重量而不降低承載力等優(yōu)質(zhì)功能，將為我國實(shí)施現(xiàn)代裝備事業(yè)戰(zhàn)略、生態(tài)文明建設(shè)戰(zhàn)略做出一定貢獻(xiàn)。