电缆短路时热稳定性的校验是确保电力系统安全运行的关键环节，主要涉及短路电流计算、热稳定系数确定、最小截面计算及校验方法，具体如下：

一、核心校验公式

电缆热稳定性的核心校验公式为：

$$S_{\text{min}}=\frac{C\cdot I_{\text{z}}\cdot \sqrt{t}}{\sqrt{K}}$$

或简化形式：

$$S\ge C^{\prime }\cdot I_{\text{z}}\cdot \sqrt{t}$$

• $S_{\text{min}}$：电缆所需最小截面积（mm²）；

• $I_{\text{z}}$：短路电流有效值（kA）；

• $t$：短路切除时间（s）；

• $C$：热稳定系数（与材料、温度相关）；

• $K$：缆芯导体的交流电阻与直流电阻之比值（可查表选取）。

二、关键参数确定

1. 短路电流 $I_{\text{z}}$

• 需根据系统短路容量和变压器容量计算。例如，110(35)/10(6)kV变电站10(6)kV开关柜断路器的输出端子上三相短路时，短路电流周期分量有效值可查表或通过公式计算：

$$I_{\text{z}}=\frac{S_{\text{d}}}{\sqrt{3}\cdot U_{\text{p}}}$$

1其中，$ S_{	ext{d}} $ 为短路容量（MVA），$ U_{	ext{p}} $ 为短路点所在级的网络平均电压（kV）。

2. 热稳定系数 $C$

• 由公式 $C=\frac{J\cdot q\cdot {\theta }_{\text{m}}}{{\theta }_{\text{m}}-{\theta }_{\text{p}}}$ 计算，或直接查表获取。

• 参数说明：

• $J$：热功当量系数，取1.0；

• $q$：缆芯导体的单位体积热容量（铝芯取2.48，铜芯取3.4）；

• ${\theta }_{\text{m}}$：短路作用时间内缆芯允许最高温度（℃）；

• ${\theta }_{\text{p}}$：短路发生前电缆缆芯最高工作温度（℃）。

3. 短路切除时间 $t$

• 快速断路器：$t=0.02$ s；

• 中速断路器：$t=0.15$ s；

• 慢速断路器：$t=0.2$ s。

• 包括主保护装置启动、延时和断路器全分闸时间。例如：

三、校验步骤

1. 计算短路电流

• 根据系统参数（如变压器容量、短路容量）计算短路电流有效值 $I_{\text{z}}$。

2. 确定热稳定系数

• 查表或通过公式计算 $C$ 值。例如，铜芯电缆在短路作用时间内允许最高温度为200℃时，$C$ 值可能为145。

3. 计算最小截面积

• 将 $I_{\text{z}}$、$t$、$C$ 代入公式，计算满足热稳定要求的电缆最小截面积 $S_{\text{min}}$。

4. 比对实际截面积

• 将计算得到的 $S_{\text{min}}$ 与实际电缆截面积对比。若实际截面积 ≥ $S_{\text{min}}$，则满足热稳定要求；否则需更换电缆。

四、实例分析

案例：某10kV系统，短路电流 $I_{\text{z}}=31.5$ kA，短路切除时间 $t=0.2$ s，铜芯电缆热稳定系数 $C=125.7$。

• 计算：

$$S_{\text{min}}=\frac{125.7\times 31.5\times \sqrt{0.2}}{\sqrt{K}}$$

（假设 $K$ 取1，简化计算）

$$S_{\text{min}}\approx 125.7\times 31.5\times 0.447\approx 1766{\text{mm}}^2$$

（实际工程中需查表修正 $K$ 值，结果可能更精确）

• 查表验证：根据变压器高压侧短路容量和变压器容量，查表得10kV交联聚乙烯电缆最小截面积为120mm²（当短路电流为16kA时）。若实际短路电流为31.5kA，则需选用更大截面积电缆。

五、注意事项

1. 材料差异：铝合金电缆熔点（660℃）低于铜电缆（1080℃），高温下安全性较差，需谨慎选用。

2. 环境温度：校验时需考虑环境温度对电缆载流量和热稳定性的影响。

3. 继电保护：若继电保护有延时整定，需在短路切除时间中加入相应延时。

4. 查表法简化：工程中可直接查表获取电缆最小截面积，但需确保参数匹配（如短路容量、变压器容量）。

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