電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范

        1 總 則
        1.0.2 一般性技術(shù)要求，是指各行業(yè)系統(tǒng)電力工程具有共性的內(nèi)容。僅屬行業(yè)系統(tǒng)特點(diǎn)的特殊性技術(shù)要求，另由相關(guān)的工程建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)載明。
 

        2 術(shù) 語
        在《電工名詞術(shù)語電線電纜》(GB2900．10—84)和有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)未載明，而本規(guī)范需明確定義的專業(yè)性術(shù)語，現(xiàn)列示于本章中。

        3 電纜型式與截面選擇
        3．1 電纜芯線材質(zhì)
 

        3.1.1 控制和信號(hào)電纜導(dǎo)體截面一般較小，使用鋁芯在安裝時(shí)的彎折常有損傷，與銅導(dǎo)體或端子的連接往往出現(xiàn)接觸電阻過大，且鋁材具有蠕動(dòng)屬性，連接的可靠性較差，故統(tǒng)一明確采用銅芯。

        3.1.2、3.1.3 電力電纜導(dǎo)體材質(zhì)的選擇，既需考慮其較大截面特點(diǎn)和包含連接部位的可靠安全性，又要統(tǒng)籌兼顧經(jīng)濟(jì)性，宜區(qū)別對(duì)待。

        同樣條件下銅與銅導(dǎo)體比鋁與銅導(dǎo)體連接的接觸電阻要小約10—30倍，據(jù)美國消費(fèi)品安全委員會(huì)(CPCS)統(tǒng)計(jì)的火災(zāi)事故率，銅芯線纜占鋁芯線纜的1／55，可確認(rèn)銅芯電纜比鋁芯電纜的連接可靠和安全性較高。

        此外，電源回路一般電流較大，同一回路往往需多根電纜，采用鋁芯更增加電纜數(shù)量，造成柜、盤內(nèi)連接擁擠，曾多次因連接處發(fā)生故障導(dǎo)致嚴(yán)重事故?，F(xiàn)明確重要的電源回路需用銅芯，可提高電纜回路的整體安全可靠性。

        耐火電纜需具有在經(jīng)受750—1000℃作用下維持通電的功能。鋁的熔融溫度為660℃，而銅可達(dá)1080℃。

        水下敷設(shè)比陸上的費(fèi)用高許多，采用銅芯有助于減少電纜根數(shù)時(shí)，一般從經(jīng)濟(jì)性和加快工程來看將顯然有利。

        3.1.4 我國銅、鋁材*供不應(yīng)求，自給率約占80％，電線電纜耗銅、鋁約占總量的50%左右，因而受市場(chǎng)銅、鋁價(jià)格波動(dòng)影響，近幾年銅較鋁價(jià)上揚(yáng)較快，趨勢(shì)難望逆轉(zhuǎn)，故以減少銅的進(jìn)口量仍具有積極意義。

        同截面電纜用銅芯比鋁芯允許載流量雖增大約30％，但計(jì)入容重差異的耗材量約增2倍，按近年電纜出廠價(jià)計(jì)要貴1．4～2．2倍。顯然宜繼續(xù)采取以鋁代銅的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。

        3．2 電力電纜芯數(shù)
        3．2．1、3．2．2 交流lkV及以下電源中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，按設(shè)有中性線、保護(hù)接地線，中性線與保護(hù)接地線獨(dú)立分開或功能合一等不同接線方式，在供電系統(tǒng)中已客觀存在著不同類別。

        故需相應(yīng)明確電纜芯數(shù)的選擇要求。

        3．2．3 大電流回路采用單芯電纜，較三芯電纜可改善柜、盤內(nèi)密集的終端連接部位電氣安全間距；對(duì)長線路情況可減免接頭，利于提高線路工作可靠性。水下電纜線路采用單芯較三芯能減少或避免有接頭時(shí)，也同樣獲此有利效果。

        多年電纜運(yùn)行實(shí)踐顯示了接頭故障率占電纜事故中相當(dāng)高的比例，基于電纜密集匯聚于柜、盤中因電氣間距等因素容易導(dǎo)致事故的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，因而在綜合評(píng)價(jià)時(shí)，不應(yīng)只注意單芯與三芯的投資差異，還要注重技術(shù)性。

        3．3 電纜絕緣水平
        3．3．2 中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)，單相故障接地時(shí)能繼續(xù)運(yùn)行，但伴隨有健全相的電壓升高，若lmin內(nèi)能切除接地故障，該電壓升高對(duì)絕緣的影響一般可不計(jì)。然而，按我國系統(tǒng)現(xiàn)有自動(dòng)裝置和運(yùn)行水平，切除含單相接地故障的饋電線路多數(shù)難lmin內(nèi)實(shí)現(xiàn)。

        我國6～35kV系統(tǒng)一般為中性點(diǎn)不直接接地。過去有些工程的電纜僅按額定線電壓選擇，實(shí)踐中有些電纜“相對(duì)地”電壓為額定相電壓值的絕緣水平，運(yùn)行時(shí)屢有源此發(fā)生的絕緣擊穿事故，造成巨大損失。而采用高一檔額定相電壓的電纜，相對(duì)安全可靠性獲得提高。鑒于設(shè)計(jì)階段難預(yù)料故障切除時(shí)間，故就一般情況下明確對(duì)供電系統(tǒng)宜增強(qiáng)絕緣，但對(duì)有的行業(yè)系統(tǒng)采用額定相電壓值后運(yùn)行實(shí)踐尚無問題的情況，可允許區(qū)別對(duì)待。

        至于133％相電壓和8h的界限，與已頒發(fā)SDJ26—89、DL401—91、SD289—88標(biāo)準(zhǔn)一致，且與美國ASTMD470—81、IECl83也相近，但沒有美國AEICCS5—82保守。

        發(fā)電機(jī)回路重要，切除故障時(shí)間較長，電纜長度有限，宜取173％相電壓。

        3．3．4 直流輸電系統(tǒng)的電纜絕緣層中zui大電場(chǎng)強(qiáng)度，不僅依賴于外施電壓，還與纜芯負(fù)載相關(guān)，運(yùn)行中若改變電能傳輸方向，伴隨著電纜極性倒換，其內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度可能顯增。

        3．3．5 分項(xiàng)說明：
        (1)較長的高壓電纜線路，常配置縱差保護(hù)、監(jiān)測(cè)信號(hào)等需有控制電纜且緊鄰并行敷設(shè)。一次系統(tǒng)單相接地時(shí)，感應(yīng)在控制電纜上的工頻過電壓，可能超出常用控制電纜的絕緣水平。

        如英國在12km275kV電纜線路旁并行敷設(shè)的控制電纜上，測(cè)得工頻感應(yīng)過電壓(對(duì)應(yīng)一次系統(tǒng)單相短路電流25kA)分別達(dá)：21～25kV(控制電纜有銅帶鎧裝)、12—15．5kV(鉛包)，并通過試驗(yàn)判明了常用的5kV和15kV級(jí)控制電纜不合所需；即或使用15kV級(jí)控制電纜，就需使所接信號(hào)設(shè)備實(shí)行不共同接地的絕緣隔離。

        我國某城市3km長100kV電纜線路旁，并行的控制電纜，在一次系統(tǒng)單相短路電流15kA作用下的工頻感應(yīng)過電壓，即或采取備用芯接地，使電力電纜改為鉛包兩端接地、增設(shè)并列接地線等，經(jīng)驗(yàn)算仍不能抑制在常用控制電纜的絕緣水平下，需用不低于10kV級(jí)的控制電纜。

        這種控制電纜俗稱導(dǎo)引電纜，國內(nèi)現(xiàn)已有15kV級(jí)產(chǎn)品且曾在工程中應(yīng)用。

        (2)高壓配電裝置中，空載切合、雷電波侵入的暫態(tài)和不對(duì)稱短路的工頻等情況，伴隨由電磁、靜電感應(yīng)以及接地網(wǎng)電位升高諸途徑作用，控制電纜上可能產(chǎn)生較高干擾電壓。

        國內(nèi)在一些220-330kV變電所，通過實(shí)地測(cè)試，控制電纜上的暫態(tài)干擾有的達(dá)2500～4000v；具有金屬屏蔽或備用芯接地時(shí)，則降低至60％以下。

        工頻過電壓的影響往往較暫態(tài)過電壓更甚。某220kV變電所曾在一次系統(tǒng)短路時(shí)，由于接地網(wǎng)電位升高，導(dǎo)致控制電纜絕緣擊穿。

        有曾作過變電所接地電網(wǎng)的電位分布計(jì)算，以南方某市土壤電阻率約50Ω·m，按典型接地網(wǎng)配置條件，算得對(duì)應(yīng)于工頻短路電流5kA的地網(wǎng)電位可達(dá)4200V(見《高壓電技術(shù)》1991年第2期)。如果以500kV變電所近旁單相接地可能達(dá)40～50kA，且變電所分配的接地電流相應(yīng)達(dá)15-20kA的發(fā)展形勢(shì)(可參見《電氣計(jì)算》第47卷第5期，第29頁)，則可推算地電位升高幅值將顯增。從而在鄰近接地網(wǎng)的控制電纜上將產(chǎn)生較高干擾電壓。
 

        中南某水電廠110kV和220kV電纜聯(lián)絡(luò)線與控制電纜并行約100m，相互間距1．5～3m，按單相接地12kA，算得接地網(wǎng)電位升高達(dá)6100V。為此而設(shè)置均壓線，降低對(duì)控制電纜上的干擾幅值以限制不超過約3000V的控制電纜工頻耐壓。

        日本在11個(gè)110kV變電所64處控制電纜回路設(shè)自動(dòng)裝置，測(cè)得各種干擾電壓，累積一年半統(tǒng)計(jì)的幾率分布結(jié)果，顯示4700～7500V可達(dá)40年發(fā)生一次?？紤]到系統(tǒng)電壓的增高，其數(shù)量級(jí)影響還將增大。80年代即提出了在低壓回路不宜設(shè)置避雷器，而把絕緣水平劃分有適應(yīng)不同范圍的3kV、4kV、7kV的工頻試驗(yàn)電壓標(biāo)準(zhǔn)(詳見《電氣評(píng)論》1981年第4期第364-398頁)。

        我國1988年頒布的塑料絕緣控制電纜國標(biāo)規(guī)定的額定電壓為450／750V，德國等已列有600/1000V級(jí)常規(guī)控制電纜標(biāo)準(zhǔn)系列。國內(nèi)制造廠現(xiàn)也推出600／1000V系列控制電纜。

        綜合可認(rèn)為，本項(xiàng)所擬規(guī)定將有助于提高安全可靠性，同時(shí)具有可行性。這也是在原水電部電力規(guī)劃設(shè)計(jì)院1985年頒布的《500kV變電所設(shè)計(jì)暫行技術(shù)規(guī)定》基礎(chǔ)上的肯定與全面性考慮。

        (3) 電氣干擾影響較小的情況，如控制信號(hào)電纜具有良好的金屬屏蔽，與電力電纜并行不長或相距較大，沒有并行電力電纜等，工程實(shí)際中有采用300／500V控制電纜，或?qū)θ蹼娦盘?hào)回路控制電纜使用250V、100V級(jí)額定電壓等。

        本項(xiàng)強(qiáng)調(diào)以電氣干擾影響很小情況作為前提，可避免單純以工作回路的電壓來考慮，尤其在弱電信號(hào)回路情況下需予注意。

        3．4 電纜絕緣類型

        3．4. 1 允許高差限制值規(guī)定的下限，是基于運(yùn)行實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)總結(jié)采取較可靠的安全值，上限則與GB9326標(biāo)準(zhǔn)給出的允許穩(wěn)態(tài)zui高油壓大致對(duì)應(yīng)。

        3．4．2 與六氟化硫全封閉電器直接相連的自容式充油電纜終端，當(dāng)油氣隔離不嚴(yán)實(shí)時(shí)，若工作油壓低于全封閉電器氣壓時(shí)，將有六氟化硫氣體逸出溶于電纜油中，可能引起在氣相附近的界電強(qiáng)度下發(fā)生雜亂的局部放電，以致?lián)p壞絕緣的后果。

        日本70年代中期前投產(chǎn)的工程，有以0．2～3kg／cm2油壓充油電纜與2-6kg／cm2氣壓的六氟化硫全封閉電器直連方式，運(yùn)行8～10年后從終端內(nèi)抽取油樣，測(cè)得溶于油中的氣體量達(dá)0．8％～1％體積，個(gè)別zui大為18．5％體積，已超過按40年絕緣壽命制訂的允許含氣量不超過2．5％體積的指標(biāo)；對(duì)于超量情況，管理對(duì)策是實(shí)施終端解體檢查、濾油、對(duì)密封環(huán)的粗糙面進(jìn)行精度研磨等，這就不僅增添運(yùn)行維修的麻煩，還將影響該回路持續(xù)供電，宜引以為鑒。

        3．4．5 普通聚氯乙烯(簡稱PVC)絕緣允許zui高工作溫度為70℃，曾測(cè)得電力電纜纜芯70℃時(shí)，與電纜外皮的溫差梯度為10～15℃，可知電纜位于60℃以上環(huán)境纜芯溫度將超過允許值，故即以60℃起劃分為高溫。

        適應(yīng)高溫的絕緣材料可能有多種，所列僅常用類型。如耐熱普通聚氯乙烯可達(dá)90℃；交聯(lián)聚乙烯(簡稱XLPE)通常非輻照制作工藝時(shí)為90℃；輻照交聯(lián)聚乙烯可達(dá)105℃；乙丙橡膠(簡稱EPR)為90℃；金屬管氧化鎂絕緣可達(dá)250℃以上。

        3．4．6 普通聚氯乙烯電纜絕緣耐寒性較差，所列是按普通型擬定的。

        3．4．7 普通聚氯乙烯料在燃燒時(shí)逸出*氣體量達(dá)300mg／g，火災(zāi)事故中暴露出PVC電纜含有濃烈的毒性煙氣，是妨礙消防活動(dòng)、延長加劇火勢(shì)蔓延的主因，且彌蔓煙氣的沉淀物，有導(dǎo)電和腐蝕性，對(duì)電氣裝置還產(chǎn)生“二次危害”。

        3．4．8 6kV級(jí)PVC絕緣電纜于70年代問世曾有批量應(yīng)用，實(shí)踐后反映發(fā)熱較突出，泄漏電流變化大且三相不平衡系數(shù)常超過容許值1．5。此外，能生產(chǎn)PVC電纜的廠家眾多。其中有的質(zhì)量保證條件差，從整體意義上的可靠性，不及XLPE電纜。

        PVC單價(jià)雖較低，但計(jì)入它與XLPE的容重差別、允許工作溫度和短路溫度較XLPE低，就意味著同樣條件下，選用PVC要較XLPE增大1～3級(jí)截面，現(xiàn)擇例列示對(duì)比電纜單價(jià)于表1，可了解梗概。

        6kV以上電壓級(jí)不用普通聚氯乙烯電纜，是基于其介電率和介質(zhì)損耗正切值均較高，隨電壓平方變化的有功損耗就將顯增，且耐電特性不及交聯(lián)聚乙烯。

        3. 4. 9 交聯(lián)聚乙烯電纜在國外于60年代開發(fā)應(yīng)用，迄今已很廣泛。*實(shí)踐和測(cè)試表明，交聯(lián)聚乙烯電纜的水樹現(xiàn)象及其防止，是提高可靠性的癥結(jié)。

        水樹的基本對(duì)策是：①盡量消除絕緣材料中的水分、雜質(zhì)；②避免或改善電纜構(gòu)造上電場(chǎng)的局部集中③采用水樹難以發(fā)展的組份材料制作，或?qū)嵭须娎|的阻水構(gòu)造。

        實(shí)現(xiàn)①，首要是采取干式交聯(lián)工藝，它較水蒸氣交聯(lián)方式，可降低含水量10倍以上；實(shí)現(xiàn)②，在于采取內(nèi)、外半導(dǎo)電層與絕緣層的所謂三層共擠制作工藝，以使其表面光滑化。

        高壓XLPE電纜實(shí)際多具有這兩項(xiàng)特性。然而中壓級(jí)、尤其對(duì)6kV的XLPE電纜，在②項(xiàng)對(duì)策上經(jīng)歷了認(rèn)識(shí)過程的深化提高。如：
日本中壓交聯(lián)聚乙烯電纜的半導(dǎo)電層構(gòu)造，先后有三種型式：A．內(nèi)、外半導(dǎo)電層為包帶（簡稱T—T型)；B．內(nèi)半導(dǎo)電與絕緣層同時(shí)擠出但外半導(dǎo)電層為包帶，即兩層共擠式(E—T型）；C. 內(nèi)、外半導(dǎo)電與絕緣層同時(shí)擠出，即三層共擠式(E—E型)。

        其6kV級(jí)XLPE電纜，1972～1976年前為T—T型，此后至1982～1986年前改為E—T型，80年代中期后演進(jìn)為E—E型。22—33kV級(jí)1983年前部分廠為E—T型，部分廠按E—E型，1983年后均為E—E型。

        近年，電纜事故統(tǒng)計(jì)顯示了6kV比22—33kV XLPE電纜事故次數(shù)高10倍以上，達(dá)200-250次/年，尤以水樹原因占相當(dāng)大的比例，其中按電纜半導(dǎo)電構(gòu)造特征分類統(tǒng)計(jì)的年事故率，分別有T—T型2-4次／100km·年和E—T型0．2～0．4次／100km·年，而E—E型尚未發(fā)生事故(詳見《電氣學(xué)會(huì)技術(shù)報(bào)告(Ⅱ部)》第404號(hào)、1990年10月《電氣上工事》等)。

        這或許正是日本1991年增訂JCS第395號(hào)"6kV三層共擠式XLPE電纜”標(biāo)準(zhǔn)的緣由。

        瑞典較美、日為早地采取兩層共擠式，且從1975年起對(duì)中壓級(jí)XLPE電纜均按三層共擠式，但在電纜的阻水構(gòu)造上僅采用粉末充填于導(dǎo)體的方式，沒有其他防水構(gòu)造。運(yùn)行10年后的電纜事故統(tǒng)計(jì)，緣于水樹引起的故障按產(chǎn)品制造年份分類，1975年前生產(chǎn)的9000km電纜出現(xiàn)107次，1975年后生產(chǎn)的27000km電纜，卻僅有7次。這也在一定程度上顯示了三層共擠式有助*地提高交聯(lián)聚乙烯電纜運(yùn)行可靠性。

        隨著共擠式構(gòu)造，曾出現(xiàn)在實(shí)施接頭時(shí)剝離不易的困難，如今由于可用易剝離的半導(dǎo)電混合物，能減小半導(dǎo)電與絕緣層之間粘合力，應(yīng)不再屬缺點(diǎn)。

        我國XLPE電纜的大量應(yīng)用，主要在近10年，但運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的深入總結(jié)還不夠。以干式交聯(lián)工藝制造的中壓交聯(lián)聚乙烯電纜，運(yùn)行沒幾年就多次出現(xiàn)絕緣故障的事例來看，缺乏外傷、水浸因素又無明顯過負(fù)荷或動(dòng)態(tài)過電壓影響，就難以排斥電纜構(gòu)造上的缺陷。

        為避免重蹈覆轍，借鑒國外經(jīng)驗(yàn)，從有助于提高可靠性擬定的本項(xiàng)要求，將有利于交聯(lián)聚乙烯電纜的發(fā)展應(yīng)用。再者，與原能源部1989年頒布的《發(fā)電廠、變電所電纜選擇與敷設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)程》(SDJ26—89)要求一致，也體現(xiàn)技術(shù)措施的連續(xù)性。至于國內(nèi)制造廠部分僅具備兩層共擠式生產(chǎn)能力的中壓XLPE電纜，尚可用于非重要性回路。

        3．5 電纜外護(hù)層類型

        3.5.1 本章采取與《電纜外護(hù)層》(GB2952—89)相一致的專有名詞與術(shù)語。本條說明分述如下:
        (1)雖然制造時(shí)應(yīng)遵循國家標(biāo)準(zhǔn)，不致出現(xiàn)違背本項(xiàng)要求，但工程實(shí)際曾有三芯電纜代用于交流單相情況，因渦流損耗發(fā)熱導(dǎo)致電纜溫升過高的事例時(shí)有發(fā)生。

        (2)裸鉛包電纜直埋于潮濕土壤中出現(xiàn)腐蝕穿孔；外鋼鎧雖有一般性防腐處理，但在化學(xué)腐蝕環(huán)境年久影響銹蝕的事例較多，故需防范。

        (3)電纜擠塑外套常用聚乙烯(PE)或聚氯乙烯(PVC)。
        聚乙烯(PE)不及聚氯乙烯(PVC)耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能好，聚氯乙烯在燃燒時(shí)分解的氯有助于阻熄，故一般多采用聚氯乙烯。但是，—20℃以下低溫用普通聚氯乙烯易脆化開裂，而聚乙烯可耐—50~—60℃；對(duì)丙酮、二甲苯、三氯甲烷、石油乙醚、雜酚油、氫氧化鈉等化學(xué)藥物的耐受性，聚乙烯優(yōu)于聚氯乙烯；燃燒時(shí)聚乙烯不象聚氯乙烯析出含有*等毒性氣體，這些情況就宜采用聚乙烯作擠塑護(hù)套。
 

        (4)XLPE電纜受外部水或化學(xué)溶液滲透浸入，形成水樹導(dǎo)致絕緣故障的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，應(yīng)予重視。如：
        日本有多起事故是普通聚氯乙烯外護(hù)層的交聯(lián)聚乙烯電纜，在經(jīng)常水份浸泡下形成水樹故障(可參見《電氣學(xué)會(huì)技術(shù)報(bào)告(Ⅱ部)》第230號(hào)、1990年10月(電氣と工事)等)。德國中壓交聯(lián)聚乙烯電纜運(yùn)行中迭次頻繁發(fā)生故障的回路，經(jīng)剖析就有主要是水份滲入電纜所導(dǎo)致(見1989年供配電會(huì)議CIRED資料)。

        電纜的防水構(gòu)造以鉛包或皺紋鋁包效果，國內(nèi)外應(yīng)用于高壓電纜較普遍。如：國外有在地下水位高、水中含有高濃鹽分的地方，考慮直埋地段常有建設(shè)上開挖施工的機(jī)械性防護(hù)，對(duì)132kV級(jí)交聯(lián)聚乙烯電纜采用鉛包。

        我國南方幾個(gè)大城市110kV交聯(lián)聚乙烯電纜引進(jìn)時(shí)，考慮溝道、直埋均有水浸泡，采用皺紋鋁包，運(yùn)行8年來均正常。

        金屬塑料復(fù)合阻水層的阻水特性，從表2、表3中示出的測(cè)試數(shù)據(jù)，可了解梗概。

        雖然塑料金屬復(fù)合阻水層構(gòu)造的交聯(lián)聚乙烯電纜，日本已應(yīng)用至154kV級(jí)，我國近年也制造出110kV級(jí)，但終究實(shí)踐不長，還難以評(píng)估其適用范圍。

        3．5．2 容許高差是根據(jù)電纜zui高工作油壓對(duì)應(yīng)確定的。

        3．5．3 直埋敷設(shè)采用鋼帶鎧裝等的條件之一，主要是不能滿足本規(guī)范第5。3．3條(2)項(xiàng)要求的情況。由于重載車輛通過時(shí)傳遞至電纜的壓力較大。借鑒日本電氣設(shè)備技術(shù)基準(zhǔn)，直埋敷設(shè)的埋深對(duì)載重車經(jīng)過地段要求大于—1．2m，只是在無重壓情況下埋深可按—0，6m，允許用無鋼帶鎧裝電纜，而本規(guī)范對(duì)35kV及以下電纜的一般埋深要求為不小于—0．7m，兩相對(duì)比或可理解本條(1)項(xiàng)的安全防范意義。

        直埋敷設(shè)采用鋼帶鎧裝等的條件之二，是從防止外力破壞考慮的，如位于開發(fā)建設(shè)區(qū)等將開挖施工的地方。

        統(tǒng)計(jì)顯示直埋敷設(shè)的電纜事故較多，且屬于機(jī)械性損傷的比例相當(dāng)高。如某大城市10kV約2200多公里供電電纜線路，1987～1991年發(fā)生故障588次，外力破壞就占242次(見1992年“全國電力系統(tǒng)第四次電力電纜運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)”論文)

        3. 5. 4 全塑電纜受鼠害而導(dǎo)致故障的情況屢見不鮮。統(tǒng)計(jì)顯示，外徑10～15mm的電纜受害比例zui大。日本鐵道因鼠害導(dǎo)致電氣信號(hào)事故，1969～1984年共發(fā)生335次，每年達(dá)48～62次之多(詳見1991年4月《三菱電線工業(yè)時(shí)報(bào)》第81號(hào)、1990年4月號(hào)《電設(shè)工業(yè))等)。

        (3)項(xiàng)在要求的用詞上采取允許稍有選擇，主要考慮：(A)除地下公共性人流較密的重要場(chǎng)所外，一些大型電子計(jì)算機(jī)裝置的信號(hào)電纜也受鼠害較多，如日本30％以上單位針對(duì)性地采取防鼠害對(duì)策。(B)擠塑外套中含防鼠劑的電纜，國外已成功應(yīng)用，我國也在開發(fā)；此外，電纜埋砂敷設(shè)等也有防鼠害效果。

        本條(6)項(xiàng)的規(guī)定，指明一些不適于使用聚氯乙烯外套的情況外，強(qiáng)調(diào)宜用聚氯乙烯是考慮到它的機(jī)械性較好，且在火災(zāi)時(shí)因氯的釋放有助阻止延燃。

        3. 5. 8 水下電纜主要在水深、水下較長、水流速較大或有波浪、潮汐等綜合作用的受力條件下，僅靠電纜纜芯的耐張力往往不足以滿足要求，需有鋼絲鎧裝且宜預(yù)扭或絞向相反式構(gòu)造。

        此外，江、海等船舶的投錨和海中拖網(wǎng)漁船的漁具等，可能有機(jī)械損傷危及時(shí)，有時(shí)也需電纜具有適當(dāng)防護(hù)特性，在構(gòu)造上可綜合考慮，即在細(xì)、粗鋼絲鎧裝常規(guī)型式外，還可能有雙層鋼絲鎧裝、鋼帶加雙層鋼絲鎧裝，或反向卷繞的雙層鋼絲、短節(jié)距卷繞的雙層鋼絲，以及鎧裝中含有聚酰胺纖維制的承重線、碳化硅聚氯乙烯護(hù)層等多種構(gòu)造型類，需因地制宜選擇。

        3．6 控制電纜及其金屬屏蔽

        3. 6. 1 本條是從避免同時(shí)受到絕緣損壞、機(jī)械性損傷、著火或電氣干擾等影響失掉正常工作，以提高安全可靠性所擬。原水電部電力規(guī)劃設(shè)計(jì)院頒《500kV變電所設(shè)計(jì)暫行技術(shù)規(guī)定》(SDGJ—85)已含有相同要求。

        3. 6. 2 同一電纜纜芯之間距離較小，耦合性、電磁感應(yīng)強(qiáng)，較電纜相互間的干擾大，由表4和表5可知梗概。

        某電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模擬量低電平信號(hào)線與變送器電源線公用一根四芯電纜，引起信號(hào)線產(chǎn)生約70V的共模干擾電壓，對(duì)以毫伏計(jì)的低電平信號(hào)回路，顯然影響正常工作。

        某超高壓變電所分相操作斷路器的控制回路，由于三相合用一根電纜，按相操作時(shí)的脈沖，使其他相可控硅觸發(fā)，誤導(dǎo)致三相聯(lián)動(dòng)，后分用獨(dú)立的電纜，就未再誤動(dòng)。
此類事例曾屢有發(fā)生，在于缺乏本項(xiàng)明確要求。

        3．6．3 同一往返導(dǎo)線如果分屬兩根電纜，敷設(shè)形成環(huán)狀的可能性難避免，在相近電源的電磁線交鏈下會(huì)感生電勢(shì)，其數(shù)量級(jí)往往對(duì)弱電回路低電平參數(shù)的干擾影響較大。

        3．6．4 可參見本規(guī)范第3．3．5條(2)項(xiàng)的說明。

        3．6．5 弱電回路控制電纜與電力電纜如果能拉開足夠距離，或敷設(shè)在鋼管、鋼制封閉式托盤等情況，可能使外部干擾降至容許限度。否則，一般與電力電纜鄰近并行敷設(shè)，或位于高壓配電裝置且近旁有接地干線等情況，干擾幅值往往對(duì)無屏蔽的控制電纜所連接的低電平信號(hào)回路等，將產(chǎn)生誤動(dòng)或絕緣擊穿等影響。

        3．6．6 控制電纜含有金屬屏蔽時(shí)降低干擾的效果，與屏蔽構(gòu)造型式相關(guān)。同時(shí)要看到屏蔽構(gòu)造要求越高，相應(yīng)投資也越大。有、無金屬屏蔽的控制電纜造價(jià)，約增10％-20％(鋼帶鎧裝、鋼絲編織總屏蔽)或更大的份額。

        如計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總投資中，信號(hào)回路等控制電纜的造價(jià)約占30％；2×30萬千瓦機(jī)組工程共需1400—1600km電纜，其中控制電纜達(dá)1200km左右，有的工程使用屏蔽電纜占50%以上。

        此外，晶體管保護(hù)、計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等裝置實(shí)現(xiàn)抗干擾已達(dá)一定水平，還將進(jìn)一步完善。

        因此，本條要求的首要原則是，避免在降低干擾措施上的重疊、保守。其次，就通常應(yīng)用且較成熟的經(jīng)驗(yàn)，給出一般性規(guī)定。

        3．6．6．1 高壓配電裝置中控制電纜，未有金屬屏蔽時(shí)，經(jīng)由靜電、電磁感應(yīng)和接地線地電位升高等作用，干擾電壓往往較大。從表6和表7可略知梗概。一般采用總屏蔽型，可望顯著改善，但當(dāng)電壓較高和500kV配電裝置情況，測(cè)試表明，需雙層式總屏蔽才獲所要求的抑制干擾效果。
 

        3. 6. 6. 2 計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信號(hào)回路控制電纜的分類特征：(1)開關(guān)量信號(hào)，小于60V或小于0.2A；(2)高電平模擬信號(hào)，大于±1V或0～50mA；(3)低電平模擬信號(hào)，不大于±IV。
 

        分類選擇的規(guī)定，是基于工程實(shí)踐的分析總結(jié)(可參見《電力技術(shù))第20卷第1期，第42-44頁；原能源部電力建設(shè)研究所1990年編寫的《火電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)抗干擾措施研究報(bào)告》等)，并借鑒國外經(jīng)驗(yàn)，如日本就數(shù)字信號(hào)回路的抗干擾，曾調(diào)查到65次干擾事故，其中含有因外部干擾經(jīng)電纜侵入的事例[詳見1991年2月《電氣學(xué)會(huì)技術(shù)報(bào)告》(Ⅱ部第363號(hào)))，也有就發(fā)電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的抗干擾措施采用電纜屏蔽和對(duì)絞線芯分屏蔽等要求(參見《OHM》電氣雜志1985年5期)。

         對(duì)絞線芯分屏蔽控制電纜，雖在GB9330—88標(biāo)準(zhǔn)中未反映，但國內(nèi)已有生產(chǎn)且大量應(yīng)用于工程。日本1986年修訂《屏蔽控制電纜標(biāo)準(zhǔn))JCS第258號(hào)時(shí)，特增補(bǔ)了這種屏蔽構(gòu)造。

        本項(xiàng)要求與原能源部電力規(guī)劃設(shè)計(jì)管理局已頒布的有關(guān)規(guī)定原則一致。

        3. 6. 7 控制電纜擇1芯接地時(shí)，干擾電壓幅值可降低到50％一25％或更甚，且實(shí)施簡便，增加電纜造價(jià)甚微。

        3. 6. 8 電子裝置數(shù)字信號(hào)回路的控制電纜屏蔽接地，應(yīng)使在接地線上的電壓降干擾影響盡量小，基于計(jì)算機(jī)這類僅1V左右的干擾電壓，就可能引起邏輯錯(cuò)誤，因而強(qiáng)調(diào)了對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的模擬信號(hào)回路控制電纜抑制干擾的要求，應(yīng)實(shí)行一點(diǎn)接地，而一點(diǎn)接地可有多種實(shí)施方式，現(xiàn)以計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)情況，指明是滿足避免接地環(huán)流出現(xiàn)的條件下，集中式的一點(diǎn)接地。

        配電裝置中接地電網(wǎng)的電流分布，曾測(cè)得有接地電流的13％，而110—500kV電壓級(jí)短路電流已達(dá)35-18kA。過去曾發(fā)生因短路電流流過接地網(wǎng)引起電位升高、使電纜金屬屏蔽出現(xiàn)大的電流而燒斷事例(1987．3《高電壓技術(shù)》第45卷第3期，第49頁)。故需避免接地環(huán)流的出現(xiàn)。

        3．7 電力電纜截面

        3.7.1 工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，充分顯示了電力電纜纜芯截面選擇不當(dāng)時(shí)，造成影響可靠運(yùn)行或縮短使用壽命乃至危害安全以及帶來經(jīng)濟(jì)損失等弊病，不容忽視。本條款較全面地概括了防范對(duì)策。

        3.7.1.1 電纜纜芯持續(xù)工作溫度，關(guān)連著電纜絕緣的耐熱壽命，一般按30～40年使用壽命，并依不同絕緣材料特性確定相應(yīng)纜芯工作溫度允許值。當(dāng)工作溫度較允許值增大時(shí)，就相應(yīng)影響使用壽命的縮短，如交聯(lián)聚乙烯工作溫度較允許值增加約8℃或15℃(對(duì)應(yīng)載流量增加7%或12%），則使用壽命降低一半或減為1／4。

        電纜芯持續(xù)工作溫度，還涉及影響纜芯導(dǎo)體連接的可靠性，需考慮工程實(shí)際可能的導(dǎo)體連接工藝條件來擬定允許工作溫度。

        附錄A所列數(shù)值，與我國電纜制造遵循的標(biāo)準(zhǔn)大多一致，但粘性浸漬紙絕緣35kV級(jí)，交聯(lián)聚乙烯絕緣10kV以上電壓級(jí)，未見有提高允許工作溫度的論證，仍沿用《電力電纜運(yùn)行規(guī)程》和《發(fā)電廠、變電所電纜選擇與敷設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)程》。

        至于聚氯乙烯絕緣不沿用上述工程標(biāo)準(zhǔn)而較之提高了允許工作溫度，是基于我國制造行業(yè)已開發(fā)70℃聚氯乙烯絕緣料取代了65℃絕緣料(詳見《電線電纜)1988年第6期)。

        3．7．1．2 短路電流作用于纜芯產(chǎn)生的熱效應(yīng)，滿足不影響電纜絕緣的暫態(tài)物理性能維持繼續(xù)正常使用，且使含有電纜接頭的導(dǎo)體連接能可靠工作，以及對(duì)分相統(tǒng)包電纜在電動(dòng)力作用下不致危及電纜構(gòu)造的正常運(yùn)行，這就統(tǒng)稱為符合熱穩(wěn)定條件。

        早在1959年西北電力設(shè)計(jì)院曾進(jìn)行電纜在短路電流作用下的試驗(yàn)考察：未符合熱穩(wěn)定要求而使用截面偏小的電纜，出現(xiàn)了油紙絕緣鉛包被炸裂、絕緣紙燒焦、電纜芯被彈出、電纜端部冒煙等，已驗(yàn)證說明滿足熱穩(wěn)定選擇纜芯截面是必要的。

        再者，工程實(shí)踐中由于未按熱穩(wěn)定選擇截面導(dǎo)致的事故，屢有發(fā)生，近年如某鋼廠有三次電纜事故就均緣于此因(參見《電纜與附件應(yīng)用》1990年第2期)。

        附錄A所列短路允許溫度，除重要回路鋁芯電纜沿用《電力電纜運(yùn)行規(guī)程》和《發(fā)電廠、變電所電纜選擇與敷設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)程》外，其他與我國電纜制造行業(yè)所遵循標(biāo)準(zhǔn)一致。主要考慮鋁導(dǎo)體連接狀態(tài)下經(jīng)受短路作用的可靠性尚待驗(yàn)證，對(duì)重要回路，以策安全。

        3．7．1．4 “年費(fèi)用支出zui小”原則的評(píng)定方法，是參照原水電部(82)電計(jì)字第44號(hào)文頒發(fā)“電力工程經(jīng)濟(jì)分析暫行條例”，該條例*的年費(fèi)用支出B的表達(dá)式如下：
        B=0．11Z+1．11N （1）
        式中 Z——投資；
        N——年運(yùn)行費(fèi)。
        系數(shù)是基于取經(jīng)濟(jì)使用年限為25年和施工年數(shù)按一年來計(jì)。

        3．7．1．5 限制鋁芯小截面的使用，是基于過去工程實(shí)踐中采用小于4～6mm2易出現(xiàn)損傷折斷的緣故。

        3．7．1．6 有的水下電纜受力條件較單一，藉助纜芯導(dǎo)體的耐張力，可不需鋼絲鎧裝。而即或較持續(xù)容許載流量所需截面增大一些，也可能在經(jīng)濟(jì)上是合理的。按相差一個(gè)級(jí)差截面的電纜出廠價(jià)比，鋼絲鎧裝較貴。工程實(shí)踐中曾有成功地采取這種方式。

        3．7．2 本條指明10kV及以下電壓常用型電纜在一般敷設(shè)方式，可運(yùn)用附錄B、附錄C來簡捷確定纜芯截面對(duì)應(yīng)的允許載流量值。

        附錄B的建議性系列值，是依照我國電纜構(gòu)造及其參數(shù)，按IEC287標(biāo)準(zhǔn)算法，并結(jié)合典型測(cè)試分析所得。該系列值，除lkV交聯(lián)聚乙烯電纜外，實(shí)質(zhì)上與原能源部1989年頒布的《發(fā)電廠、變電所電纜選擇與敷設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)程)(SDl26—89)一致，該規(guī)程頒布5年來，尚未發(fā)現(xiàn)對(duì)電纜載流量值有不妥的反映。

        附錄C列出的一般敷設(shè)使用電纜的基本校正內(nèi)容，是基于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)、測(cè)試結(jié)果以及對(duì)國外標(biāo)準(zhǔn)辨析借鑒的綜合所得。主要依據(jù)于西南電力設(shè)計(jì)院已完成的《不同敷設(shè)條件下電纜載流量的校正和實(shí)用算法》科研成果。

        對(duì)35kV及以下電纜，因△θd數(shù)值較小可省略，但110kV及以上電壓級(jí)電纜的△θd較大，故應(yīng)計(jì)入。