電纜選取與應用

1、1電纜選用與應用標準電纜選用與應用標準 2 定義 電纜和附件的額定電壓 U0設計時采用的電纜和附件的每一導體與屏蔽或金屬套之間的額定工頻電壓。 U設計時采用的電纜和附件的任何兩個導體之間的額定工頻電壓。 Um設計時采用的電纜和附件的任何兩個導體之間的運行最高電壓，但不包括由于事故和突然甩負荷所造成的暫態(tài)電壓升高。 注：U值僅在設計非徑向電場的電纜和附件時才使用。 Up1設計時采用的電纜和附件的每一導體與屏蔽或金屬護套之間的雷電沖擊耐受電壓之峰值。 Up2設計時采用的電纜和附件的每一導體與屏蔽或金屬護套之間的操作沖擊耐受電壓之峰值。 3 電纜的額定電壓值UO/U和Um的關系。 kV序號UO/UU

2、0 11.8/3,3/33.523.6/6,6/66.936/10,8.7/1011.548.7/15,12/1517.5512/20,18,2023.0621/35,26/3540.5750/6672.5864/1101269127/22025210190/33036311290/5005504導線和電纜截面的選擇5 按允許載流量選擇導線和電纜的截面 按允許電壓損失選擇導線和電纜截面 按經(jīng)濟電流密度選擇導線和電纜截面 按機械強度選擇導線和電纜截面6電力線路的類型允許載流量允許電壓損失經(jīng)濟電流密度機械強度35kV及以上電源進線無調壓設備的610 kV較長線路610 kV較短線路低壓線路照明線路

3、動力線路電力線路截面的選擇和校驗項目 校驗的項目，選擇的依據(jù)7按允許載流量選擇導線和電纜的截面 導體的溫升導體的溫升 8l導體的長期允許溫度all對應于導體長期允許溫度，導體中所允許通過的長期工作電流，稱為該導體的允許載流量I Ialal導體的允許溫度與允許載流量導體的允許溫度與允許載流量 250alaltK注意：導體的允許載流量，不僅和導體的截面、散熱條件有關，還與周圍的環(huán)境溫度有關。在資料中所查得的導體允許載流量是對應于周圍環(huán)境溫度為0=25的允許載流量，如果環(huán)境溫度不等于25，允許載流量應乘以溫度修正系數(shù)Kt。9導體的允許溫度與允許載流量導體的允許溫度與允許載流量 對于電纜，還應當考慮到

4、電纜的敷設方式對散熱條件的影響。如果幾根電纜并排直接埋于土中，由于電纜互相影響，使散熱條件變壞，其允許溫度還應乘以并排修正系數(shù)Kp。電纜埋于土中，土壤的熱阻系數(shù)不同于允許電流表中所指出的數(shù)值時，應乘以土壤熱阻修正系數(shù)Ktr。 因此電纜的允許電流應按下式計算：altrptalalIKKKIKI10按允許載流量選擇導體截面按允許載流量選擇導體截面caalIISS5 . 00SS 0SS 011按允許載流量選擇導體截面按允許載流量選擇導體截面保護線（保護線（PEPE線）截面的選擇線）截面的選擇 當S16mm2時 當16mm2S35mm2時 16mm2 當S35mm2時保護中性線（保護中性線（PENP

5、EN線）截面的選擇線）截面的選擇 對三相四線制系統(tǒng)中，保護中性線兼有中性線和保護線的雙重功能，截面選擇應同時滿足上述二者的要求，并取其中較大者作為保護中性線截面。 SSPESSSPE5 . 012按允許電壓損失選擇導線和電纜截面 線路電壓損失的計算線路電壓損失的計算 接有一個集中負載時線路的電壓損失計算注意：上式中UN的單位是kV， U的單位是V，功率單位為kW和kvar 13接有多個集中負載時線路的電壓損失計算 分段計算線路上總的電壓損失為 211ppP211qqQ22pP 22qQ 2221212221212110101010%xUQxUQrUPrUPUUUNNNN 012r1+jx1r2

6、+jx2p1p2p2p2+jq2p1+jq1圖5.3.2 接有分散負載線路的電壓損失14接有多個集中負載時線路的電壓損失計算 由此類推，若干線上有n個負載（n段），則總的電壓損失為：niiiniNiiNniiiiiNlQUxlPUrxQrPUU112020121010)(101%15幾種特殊線路的電壓損失 l若線路所接負載均為有功負荷，因其不存在無功功率，其電壓損失為U%=UR%。l線路的電抗很小可略去不計，如50mm2以下的電纜，此時UX也為零，即U=UR。l線路上接有均勻分布的負載，可以將分散的負載等效成一個接在這段線路中點上的集中負載，該負載功率為分散負載功率之和。 niiiNXLqUx

7、U12010%RU%alU%XalRUUU%RU17niiiNRLpUrU12010%Sr10%1021RNniiiUULpS18按經(jīng)濟電流密度選擇導線和電纜截面 經(jīng)濟電流密度Jec與年最大負荷利用小時數(shù)有關，年最大負荷利用小時數(shù)越大，負荷越平穩(wěn)，損耗越大，經(jīng)濟截面因而也就越大，經(jīng)濟電流密度就會變小。 19 按經(jīng)濟電流密度計算經(jīng)濟截面的公式為: 根據(jù)上式計算出截面后，從手冊或附錄表中選取一種與該值最接近（可稍?。┑臉藴式孛妫傩ｒ炂渌麠l件即可。 eccaecJIS20 2.2 電纜絕緣材料的種類 2.2.1 油浸紙絕緣是用絕緣油對經(jīng)過干燥的紙進行真空浸漬而成。油浸紙絕緣的絕緣性能主要決定于紙和

8、浸漬劑(絕緣油)的性能以及生產制造工藝。 2.2.2 橡塑材料絕緣 a.熱塑性材料。以聚氯乙烯或醋酸乙烯酯共聚物為基材用于額定電壓U0/U1.8/3kV電纜的絕緣材料(簡稱PVC/A)；以上述材料為基材用于額定電壓U0/U1.8/3kV電纜的絕緣材料(簡稱PVC/B)；以熱塑性聚乙烯為基材的絕緣材料(簡稱PE)。 b.彈性材料或熱固性材料。以乙丙橡膠或其它類似化合物(EPM或EPDM)為基材的絕緣材料(簡稱EPR)；以交聯(lián)聚乙烯為基材的絕緣材料(簡稱XLPE)。 21 3 使用條件 為了確定所選用電纜是否適用，需要以下使用條件方面的資料，并應參閱討論其中大部分使用條件的有關IEC標準。 3.1

9、 運行條件 1、系統(tǒng)額定電壓。 2、三相系統(tǒng)的最高電壓。 3 、雷電過電壓。 4、系統(tǒng)頻率 5、系統(tǒng)的接地方式以及當中性點非有效接地系統(tǒng)（包括中性點不接地和經(jīng)消弧線圈接地）單相接地故障時的最長允許持續(xù)時間和每年總的故障時間）。 6、如選用電纜終端時應給出環(huán)境條件： 電纜終端安裝地點海拔超過1000m時的海拔高度。 戶內或戶外安裝 預計是否有嚴重的大氣污染 電纜與變壓器、斷路器、電動機等設備連接時所采用的絕緣和設計的安全凈距。例如應規(guī)定安全凈距離和周圍的絕緣。 22 7、最大額定電流 7.1、持續(xù)運行最大額定電流 7.2、周期運行最大額定電壓 7.3、事故緊急運行或過負荷運行時最大額定電流。 注

10、：確定導體規(guī)格時，為考慮周圍負荷則 必須要有負荷曲線。 8、相間或相對地短路時預期流過的對稱和不對稱的短路電流。 9、短路電流最大持續(xù)時間。 10、電流線路壓降。23 3.2 安裝資料 3.2.1 一般資料 a.電纜線路的長度和縱斷面圖； b.城市規(guī)劃部門確認的用地批準書和有關地下建筑物的資料及近期城市建筑用地計劃； c.電纜敷設的排列方式和金屬套互聯(lián)與接地方式； d.特殊敷設條件(如水下敷設)，個別線路需要特殊考慮問題； 24 3.2.2 地下敷設 a.安裝條件的詳細情況（如直埋、排管敷設等），用以確定金屬套的組成、鎧裝型式（如需要時）和外護套的型式，如防腐、阻燃、防鼠、防白蟻、防潮等； b

11、.埋設深度； c.沿電纜線路上的土壤種類(即沙土、粘土、填土)對其熱阻系數(shù)，且需說明上述資料是實測值還是假設值； d.在埋設深度上土壤的最高、最低和平均溫度； e.附近帶負荷的其他電纜或其他熱源的詳細情況； f.電纜溝槽、排管或管線的長度，若有工井則包括工井之間的距離； g.排管或管道的數(shù)量、內徑和構成材料； h.排管或管道之間的距離。 25 3.2.3 空氣中敷設 a.最高、最低和平均環(huán)境空氣溫度； b.敷設方式(即直接敷設在墻上、支架上等；單根或成組電纜；隧道、排管的尺寸等)； c.對敷設于戶內、隧道或排管中的電纜的通風情況； d.陽光是否直接照射在電纜上； e.特殊條件，如火災危險以及防

12、火措施。 26 4 電纜絕緣水平選擇 4.1電力系統(tǒng)種類 A類：接地故障能盡可能地被清除，但在任何情況下不超過1min的電力系統(tǒng)。 B類：該類僅指在單相接地故障情況下能短時運行的系統(tǒng)。一般情況下，帶故障運行時間不超過1小時。但是，如果有關電纜產品標準有規(guī)定時，則允許運行更長時間。 注：應該認識到接地故障不能被自動和迅速切除的電力系統(tǒng)中，在接地故障中，在電纜絕緣上過高的電場強度使電纜壽命有一定程度的縮短。如果預期電力系統(tǒng)經(jīng)常會出現(xiàn)持久的接電故障，也許將該系統(tǒng)歸為下述的C類是經(jīng)濟的。 C類：該類包括不屬于A類和B類的所有系統(tǒng)。 為了使本標準的推薦能應用于各種型式電纜，還應參照有關電纜產品標準，如G

13、B11017、GB12706和GB12976。27 4.2 U的選擇 U值應按等于或大于電纜所在系統(tǒng)的額定電壓選擇。 4.3 Um的選擇 Um值應按等于或大于電纜所在系統(tǒng)的最高工作電壓選擇。 4.4 Up1的選擇 根據(jù)線路的沖擊絕緣水平，避雷器的保護特性，架空線路和電纜線路的波阻抗、電纜的長度以及雷擊點離電纜終端的距離等因素通過計算后確定，但不應低于下表的規(guī)定。 28電纜的雷電沖擊耐受電壓kV 額定電壓U0/U1.8/33.6/66/108.7/10，8.7/1512/2018/2021/35雷電沖擊耐受電壓Up140607595125170200額定電壓U0/U26/3550/6664/11

14、0127/220190/330290/500雷電沖擊耐受Up1 250450 550 1050 1175155029表3 電纜操作沖擊耐受電壓值 kV 4.5 Up2的選擇 對于330kV和550kV超高壓電纜應考慮操作沖擊絕緣水平，Up2應與同電壓級設備的操作沖擊耐受電壓相適應。表3列出電纜操作沖擊耐受電壓，供選擇使用。 U0/U190/330290/500Up2 950 117530 4.6 外護套絕緣水平選擇 對于采用金屬護套一端互聯(lián)接地或三相金屬護套交聯(lián)接地的高壓單芯電纜，當電纜線路所在系統(tǒng)發(fā)生短路故障或遭受雷電沖擊和操作沖擊電壓作用時，在金屬套的不接地端或交叉互聯(lián)處會出現(xiàn)過電壓，可能

15、會使護套絕緣發(fā)生擊穿。為此需在裝設過電壓限制器，此時作用在外護套上的電壓主要取決于過電壓限制器的殘壓。外護套的雷電沖擊耐受電壓按下表選擇，必要時可參照附錄進行驗算。 31表4 電纜外護套雷電沖擊耐受電壓值 kV電纜主絕緣雷電沖擊耐受電壓雷電沖擊耐受電壓電纜主絕緣雷電沖擊耐受電壓雷電沖擊耐受電壓38075037.51175142562.51050 47.5 1550 72.5 32 5 電纜絕緣種類、導體截面和結構的選擇 5.1 絕緣種類選擇 5.1.1 油紙絕緣電纜具有優(yōu)良的電氣性能，使用歷史悠久，一般場合下仍可選用。如電纜線路落差較大時，可選用不滴流電纜 5.1.2 聚乙烯絕緣電纜(PVC)

16、的工作溫度低，特別是允許短路溫度低，因此載流量小，不經(jīng)濟，稍有過載或短路則絕緣易變形。故對1kV以上的電壓等級不應選用聚氯乙烯絕緣電纜。 33 5.1.3 交聯(lián)聚乙烯電纜(XLPE)具有優(yōu)良的電氣性能和機械性能施工方便，是目前最主要的電纜品種，可推薦優(yōu)先選用。對絕緣較厚的電力電纜，不宜選用輻照交聯(lián)而應選用化學交聯(lián)生產的交聯(lián)電纜。為了盡可能減小絕緣偏心的程度，對110KV及以上電壓等級，一般宜選用在立塔生產線或長承模生產線上生產的交聯(lián)電纜。 5.1.4 乙丙橡膠絕緣電纜(EPR)的柔軟性好，耐水，不會產生水樹枝，耐射線阻燃性好，低煙無鹵。但其價格昂貴，故在水底敷設和核電站中使用時可考慮選用。 5

17、.1.5充油電纜的制造和運行經(jīng)驗豐富，電氣性能優(yōu)良，可靠性也高，但需要供油系統(tǒng)，有時需要塞止接頭。對于220KV及以上電壓等級，經(jīng)與交聯(lián)電纜作技術經(jīng)濟比較后認為合適時仍可選用充油電纜。 34 5.2 導體截面選擇 導線截面應從有關的電纜產品標準中列出的標稱截面中選取。如果所選的某種型式的電纜沒有產品標準，則導體截面應從GB/T3956中第2種導體的標稱截面中選取。在選擇導體截面時應考慮下列因素： a）在規(guī)定的連續(xù)負荷、周期負荷、事故緊急負荷以及短路電流情況下電纜導體的最高溫度。 注：在IEC60287電纜持續(xù)截流量（負荷因數(shù)100%）的計算中提供了持續(xù)載流量的詳細計算方法。 b) 在電纜敷設安

18、裝和運行過程中受到的機械負荷 c) 絕緣中的電場強度。采用小截面電纜時由于導體直徑小導致絕緣中產生不允許的高電場強度。35 5.3金屬屏蔽層截面的選擇 5.3.1對于無金屬套的擠包絕緣的金屬屏蔽層，當導體截面為240mm2及以下時可選用銅帶屏蔽，但當導體截面大于2400mm2時宜選用銅絲屏蔽。金屬屏蔽的截面應滿足在單相接地故障或不同地點兩相同時發(fā)生故障時短路容量的要求。 5.3.2對于有徑向防水要求的電纜應采用鉛套，皺紋鋁套或皺紋不銹鋼作為徑向防水層。其截面應滿足單相或三相短路故障時短路容量的要求。如所選電纜的金屬套不能滿足要求時，應要求制造廠采取增加金屬套厚度或在金屬套增加疏繞銅絲的措施。

19、5.4交聯(lián)電纜徑向防水層的選擇 對于35kV及以下交聯(lián)聚乙烯電纜一般不要求有徑向防水層。但110kV及以上的交聯(lián)電纜應具有徑向防水層。敷設在干燥場合時可選用綜合防水層作為徑向防水層；敷設在潮濕場合、地下或水底時應選用金屬套徑向防水層。36 5.5外護套材料的選擇 在一般情況下可按正常運行時導體最高工作溫度選擇外護套材料，當導體最高工作溫度為80時可選用PVC-SI（ST1）型聚氯乙烯外護套。導體最高工作溫度為90，應選用PVC-S2（ST2）聚氯乙烯或PE-S7（ST7）聚乙烯外護套。在特殊環(huán)境下如有需要可選用對人體和環(huán)境無害的防白蟻、鼠嚙和真菌侵蝕的特種外護套。電纜敷設在有火災危險場所時應選

20、用防火阻燃外護套。37 5.6電纜的使用環(huán)境 為了正確選擇電纜的金屬套和外護套，除上述6.4和6.5外，還要考慮電纜的使用環(huán)境。電纜的使用環(huán)境主要由金屬套和外護套的性能決定，因此一般應符合GB2952.21989中表1的規(guī)定。385.6.1鉛套和鋁套電纜除適用于一般場所外，特別適用于下列場合：鉛套電纜。腐蝕較嚴重但無硝酸、醋酸、有機質（如泥煤）及強堿性腐蝕質，且受機械力（拉力、壓力、振動等）不大的場所。鋁套電纜。腐蝕不嚴重和要求承受一定機械力的場合（如直接與變壓器連接、敷設在橋梁上、橋墩附近和豎井中等）不銹鋼套電纜。腐蝕較嚴重或要求承受機械力的能量比鋁套更強的場所。外護套適用的場所如下：02型

21、（PVCs1和PVCs2型聚氯乙烯）外護套主要適用于有一般防火要求和對外護套有一定絕緣要求的電纜線路。03型（ PES7）外護套主要使用于外護套絕緣要求較高直埋敷設的電纜線路。39 6 電纜終端的選擇 電纜終端的設計取決于所要求的工頻和沖擊耐受電壓值（可能與電纜所要求的值不同）、大氣環(huán)境程度和電纜終端所處位置的海拔高度。 6.1 終端額定電壓選擇 終端的額定電壓等級及其絕緣水平，應不低于所連接電纜的額定電壓等級及其絕緣水平。 6.2 戶外終端的外絕緣選擇 戶外終端的外絕緣應滿足所設置環(huán)境條件(如污穢、海拔高度等)的要求，并有一個合適的泄漏比距。 6.3 終端的結構型式選擇 終端的結構型式，與電

22、纜所連接的電氣設備的特點必須相適應，與充油電纜連接的SF6組合電器(簡稱GIS)終端應具有符合要求的接口裝置。 6.4 對電纜終端的機械強度的要求 電纜終端的機械強度，應滿足使用環(huán)境的風力和地震等級的要求，并考慮引線的載荷。 40 6.5海拔高度的要求 高海拔處的空氣密度比海平面處的低，因此降低了空氣的介電強度，從而適合于海平面處的空氣凈距在較高海拔處有可能會不夠。電纜終端的擊穿強度和內絕緣與油界面間的閃絡放電值則不受海拔高度的影響。在標準大氣條件下能符合擊穿耐受電壓試驗要求的終端均可在不高于1000m的任何海拔高度使用。為了確保在更高海拔處符合使用要求，應適當增加在正常條件下規(guī)定的空氣凈距。

23、41 7 高壓單芯電纜護層保護器選擇 7.1 保護器選擇的原則 7.1.1 保護器通過最大沖擊電流時的殘壓乘以1.4后，應低于電纜護層絕緣的沖擊耐壓值。 7.1.2 保護器在最大工頻電壓作用下，能承受5s而不損壞。 7.1.3 保護器應能通過最大沖擊電流累計20次而不損壞。 7.2 保護器通流容量的確定 7.2.1 在雷電沖擊電壓作用下，電纜金屬護套一端接地另一端接保護器時，該保護器的通流容量可參照表6確定。 42保護器標準沖擊電流波的通流容量系統(tǒng)額定電壓UkV 8/20s 20/40s 保護器在電纜首端 保護器在電纜末端 保護器在電纜首端 保護器在電纜末端 1105.10.283.00.12

24、2010.00.446.00.333015.01.258.01.0500 20.0 3.10 12.0 1.8 43 7.2.2 在操作過電壓作用下，流經(jīng)保護器的電流有兩個階段，即換算到8/20s波形的和持續(xù)23ms的方波電流Ic。保護器應具有釋放內過電壓能量的通流能力。 7.2.3 比較雷電沖擊電壓和操作沖擊電壓作用下，保護器的通流容量和，取最大者作為設計值。 7.3 保護器閥片數(shù)的確定 7.3.1 保護器閥片片數(shù)由護層所承受的工頻過電壓確定。保護器閥片片數(shù)為： 式中 m保護器閥片片數(shù)； 護層工頻過電壓值，kV； U一片閥片所能承受的工頻電壓值(由保護器生產廠家提供)，kV。 UUms44

25、7.3.2 應優(yōu)先采用氧化鋅閥片的保護器。 7.4 電纜金屬護套與保護器連接的要求 7.4.1 連接導線應盡量短，宜采用同軸電纜。 7.4.2 連接導線截面應滿足熱穩(wěn)定要求。 7.4.3 連接導線的絕緣水平與電纜護層絕緣水平相同。 7.4.4 保護器應配有動作記錄器。 4510kV及以下常用電力電纜允許及以下常用電力電纜允許100%載流量載流量13kV油紙、聚氯乙烯絕緣電纜空氣中敷設時允許載流量油紙、聚氯乙烯絕緣電纜空氣中敷設時允許載流量（A）注：注：1、適用于鋁芯電纜；銅芯電纜的允許持續(xù)載流量值可乘以、適用于鋁芯電纜；銅芯電纜的允許持續(xù)載流量值可乘以1.29。 2、單芯只適用于直流。、單芯只適用于直流。4613kV油紙、交聯(lián)聚氯乙烯絕緣電纜直埋敷設時允許載流量（油紙、交聯(lián)聚氯乙烯絕緣電纜直埋敷設時允許載流量（A)47 13kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜空氣中敷設時允許載流量交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜空氣中敷設時允許載流量(A)4813kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜直埋敷設時允許載流量（交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜直埋敷設時允許載流量（A）496kV常用電纜允許持續(xù)載流量常用電纜允許持續(xù)載流量6kV三芯電力電纜空氣中敷設時允許載流量（三芯電力電纜空氣中敷設時允許載流量（A）506kV三芯電力電纜直埋中敷設時允許載流量（三芯電力電纜直埋中敷設時允許載流量（A）5110