節能型電纜橋架設計原理及應用
［關鍵詞］ 節能；電纜橋架；通風散熱
節能、降耗、環保是當代社會發展的必然趨勢，提高電能利用率、降低碳排放是世界電力行業、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，我國發電量為24342 億kW，若提高1% 的電能利用率，則相當于每年節約電能近487 億kW·h，相當于節約165 萬t 標準煤。
1.1 線損的計算方法
線損計算是降損節能，加強線損管理的一項重要的技術管理手段。總所周知，輸電線路損耗是當負荷電流通過線路時，在線路電阻上產生的功率損耗。其計算公式為ΔP=I 2R，式中：ΔP 為損失功率；I 為負荷電流；R 為導線電阻。導線電阻R 不是恒定的，在電源頻率一定的情況下，其阻值隨導線溫度的變化而變化。銅鋁導線電阻溫度系數a 為0.004。在有關技術手冊中給出的是20℃時的導線單位長度電阻值。但實際運行的電力線路周圍的環境溫度是變化的；且負載電流通過導線電阻時發熱，又使導線溫度升高，所以導線中的實際電阻值隨環境、溫度和負荷電流的變化而變化。為了簡化計算，通常把導線電阻分為三個分量考慮：（1）基本電阻20℃時的導線電阻值R20；（2）溫度附加電阻Rt；（3）負載電流附加電阻Rl。線路實際電阻為：R=R20+Rt+Rl。由線損計算公式分析，降低輸電線路工作時導線溫度的升高，是減少線損的有效途徑。下面以60 kW 機組為例，內部電壓U=1.5-2.0萬V，輸送電流I=60 A，電廠內部選用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為：1.92/60=0.032=3.2%。
通過以上計算發現，電纜溫度升高對線路損耗影響相當大。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、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 節能電纜橋架的設計原理
針對電纜橋架線損特點，通過改變自身結構，可使橋架內外自然循環通風，有效降低線路損耗。
（1）通過改變沖壓工藝，橋架底面布滿縱、橫加強筋，每個加強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）橋架側面科學設計有2~3 排散熱通風孔，電纜橋架內部的熱氣通過側面通氣孔快速排出；當風通過底部擴散狀通風孔吹入橋架內時，將直吹風向四周發散，與橋架兩側面通風孔形成循環通風系統，使橋架內外空氣循環暢通，熱量快速散發，有效降低電纜溫度，進而減少電纜阻值上升，達到減少線路損耗的目的（圖1,2）。從圖1 可以看出新型節能電纜橋架通風散熱的原理，同時通過與圖2 的設計原理比較可以尹曉普：節能型電纜橋架設計原理及應用看到，目前國內外其他橋架的通風散熱系統還不夠完善，外部空氣僅能直吹電纜的露出部分，不能使電纜所產生的熱量充分散發，功能性不強。
2 節能電纜橋架的效果與特點
2.1 節能電纜橋架的效果
節能型電纜橋架，是目前國內外市場上循環通風散熱系統最完善的電纜橋架產品，根據有關部門檢測結果可知，節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能3.11%，遠高于節能效率超過0.8% 的國家標準。2.2 節能電纜橋架的特點
（1）橋架內外空氣循環使熱量散發迅速，有效降低電纜溫度，減少電纜阻值上升，減少線路損耗。
（2）橋架通過設計增加加強筋，提高了橋架的承載力，比同料厚產品增加承載力1.5 倍，在電纜節能的同時，節省了材料。
（3）可延緩電纜絕緣層老化，延長電纜使用壽命，減少用電事故的發生。
3 結束語
為推動現代裝備事業戰略和生態文明建設戰略發展的當代中國，需要高質量、高性能、低能耗、低污染的先進制造業和技術領先、節能降耗的優質產品來支撐，這也是提升現代裝備事業發展的必要條件。
節能電纜橋架通過研發設計、改變加工工藝，突出其結構節能的特點，在保障產品具備支撐、管理、規范電纜等基本功能的同時，使其附加了減少線損、減輕產品重量而不降低承載力等優質功能，將為我國實施現代裝備事業戰略、生態文明建設戰略做出一定貢獻。
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