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河南中铁电气化铁道27.5kV铜芯交联聚乙烯绝缘电缆设计
摘 要：针对电气化铁道建设进程加快，为了满足电气化铁道输电用电缆的需求增加，本文以27.5kV 1×150mm2铜芯交联聚乙烯绝缘电缆的设计为例，介绍了电气化铁道用电缆的设计方法。
关键词：电气化铁道；结构；设计；电场梯度；电气参数 河南中铁电气有限公司
1 引言
化铁路，是由电力机车或动车组这两种铁路列车为主，所行走的铁路。我国第一条电气化铁路是宝鸡至凤州区段的铁路干线，与1958年至1962年间建成并立即投入运营。此后，鹰厦、湘黔等干线也陆续建成电气化铁路区段。显示，未来几年，电气化铁路的建设和改造将继续加速。根据《中长期铁路网规划》，到2020年，电气化铁路总里程将达到全国铁路营运里程的一半，承担的铁路运量比重将超过80％。我国电力机车由单相27.5kV交流供电，随着电气化铁路建设进程的加快，对供电电缆的需求也极具增加，本文正是迎合电气化铁道需求对常用典型型号电缆做出的设计。
2 电缆结构设计
为了深入探讨电气化铁道27.5kV铜芯交联聚乙烯绝缘电缆设计原理和方法，本文以27.5kV－150mm2铜芯交联聚乙烯绝缘电缆设计为例进行分析和研究。
（1）导体实际面积S的计算:
根据GB/T 3956规定标称截面为150mm2导体，其20℃的长度电阻R应不大于0.124Ω/km[1]，由此计算导体的实际面积S：
公式中 为单根导线加工过程中引起金属电阻增加所引入的系数，根据杭州电缆有限公司的生产经验取值为1.02； 为多根导线绞合使单线长度增加所引入的系数，经验取值为1.03； 为因紧压过程使导线发硬，引起电阻率增加所引入的系数，经验取值为1.01； 为导体20℃时电阻率，取 =0.017241×10-6 m。
（2）单丝直径 的确定：
GB/T 3956－1997规定了150mm2导体结构最少根数不少于30根，考虑导体柔软性，与生产成本，取定单丝根数为37根，采用正规绞合，即1+6+12+18排列结构，绞线中的单线经紧压后产生塑性和弹性变形，影响了紧压绞线填充系数 和单线延伸率 ，导体采用分层紧压工艺，根据生产经验，紧压系数取0.90比较经济和合适，一般均采用经验数据和公式，在工艺试验基础上，作适当地调整，使之达到良好的工艺效果。
单线直径可由以下经验公式求得：
公式中，n为导体单线根数（n=37）； 为单线延伸率，根据实际生产经验在紧压系数为0.90时延伸系数为1.08。
（3）导体直径 的确定：
在实际生产，金属导体在紧压成缆过程中会发生反弹，实际导体直径 为14.5。
（4）导体屏蔽外径核定：
根据TB/T 2822－1997规定，导体屏蔽应为挤包的半导电层，标称厚度为0.8mm、最薄处不小于标称厚度值的80%。设计厚度取0.8mm。
电气化铁道27.5kV铜芯交联聚乙烯绝缘电缆
（5）电缆绝缘厚度计算：
绝缘层厚度 是基于在其预期使用寿命内能安全承受各种可能电压条件来确定的，一般按工频电压、冲击电压二者均满足要求来计算。我国以及日本、英国、德国和韩国等对单芯电缆绝缘厚度的确定均采用下式（1）、（2）计算结果中择取较大值的方法。
按工频电压计算绝缘厚度：
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