《高壓電纜選用導則》

1、本導則參照采用國際電工委員會IECI83 1984高壓電纜選用導則1主題內(nèi)容與適用范圍本導則適用于交流50Hz、額定電壓1kV以上供輸配電的各種類型電力電纜。本 導則就電纜的使用條件、絕緣水平、結(jié)構(gòu)型式、導體截面和終端等附件的選擇提 供指導。2定義2. 1電纜和附件的電壓值2.1.1 U0-設計時采用的電纜的每一導體與屏蔽或金屬護套之間的額定工頻電壓。2.1.2 U-設計時采用的電纜的任何兩個導體之間的額定工頻電壓。2.1.3 Um-設計時采用的電纜的任何兩個導體之間的工頻最高電壓。Um應等于或大于在正常運行狀態(tài)下電纜所在系統(tǒng)內(nèi)，在任何時間內(nèi)能持續(xù)在任何一點的工頻最高電壓，但不包括由于事故和突

2、然甩負荷所造成的暫態(tài)電壓升高。2. 1. 4 Up1-設計時采用的電纜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。2.1 .5 Up2 -設計時采用的電線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。電纜的額定電壓值列于表1。表1電纜的額定電壓值 kvTable 1.表 1UUmU0第1類第1類33.61.8367.23.66101268.71517.58.71220241218354221266372.5374811012664|-|220252127|-|330363190LJ2. 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。

3、油浸紙絕緣的絕緣性能主要決定于紙和浸漬 劑（絕緣油）的性能以及生產(chǎn)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/UW1.8/3kv 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/U> 1.8/3kV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）。3使用條件在選用電纜時，應考慮以下使用條件。3. 1運行條件3. 1 . 1系統(tǒng)額

4、定電壓。為發(fā)電機出線選用電纜時，應按照我國發(fā)電機電壓等級13.8、15.75、18、20kV選擇其額定電壓。3. 1. 2系統(tǒng)最高工作電壓。3. 1 . 3雷電沖擊電壓。3. 1 . 4操作沖擊電壓。3. 1. 5系統(tǒng)頻率。3. 1. 6系統(tǒng)的接地方式。a. 中性點非有效接地（包括中性點不接地和經(jīng)消弧線圈接地），一次接地故障的最長允許持續(xù)時間。b. 中性點有效接地（包括中性點直接接地和經(jīng)小電阻接地）。3.1.7電纜終端的環(huán)境條件。女口要求廠商同時提供電纜終端，需提出終端安裝地點的海拔高度和大氣污穢等級。3.1.8 量大載流量。應計及三種情況： 持續(xù)運行載流量、 周期運行 （ 應考慮負荷曲線 ）

5、 載流量、 事故緊急運行或過負荷運行時的載流量。31 9 預期的相間或相對地短路時流過的對稱和不對稱的短路電流。3.1.10 短路電流最長持續(xù)時間。3.1.11 電纜線路壓降。3 2 敷設條件321 一般資料a. 電纜線路的長度、走向、地形和高差；b .城市規(guī)劃部門確認的用地批準書和有關(guān)地下建筑物的資料及近期城市建筑用地計劃；c. 電纜的排列方式和金屬護套接地方式；d. 特殊敷設方式（如水下敷設）及個別線路的特殊要求；e. 敷設電纜時的可能最低環(huán)境溫度。3.2.2 地下敷設a. 為確定金屬護套結(jié)構(gòu)、鎧裝型式和外護套型式 （如防腐、防鼠、防白蟻、防潮等 ）所需的敷設條件；b. 埋設深度；c. 沿

6、電纜線路敷設的土壤種類 （即沙土、粘土、人造回填材料 ）及其熱阻系數(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. 遇有熱源（如熱力管道）應盡量避開，若靠近熱源或運行中的電纜線路，要附有說明；f. 電纜溝槽、排管或管線的長度以及工井之間的距離；g. 排管或管子的數(shù)量、內(nèi)徑和構(gòu)成材料；b.排管或管子之間的距離。3.2.3 空氣中敷設a. 最高和最低空氣平均溫度；b.敷設方式（即直接敷設于墻上、支架上等；單根或成組；隧道、排管等c. 對敷設于戶內(nèi)、隧道中或排管中的電纜的通風方式;d. 陽光直接照射在電纜上的情況；e. 特殊條件，如火災危險以及防火措施。4電

7、纜絕緣水平選擇4.1 U0類型的選擇正確地選擇電纜的 U0值是確保電纜長期安全運行的關(guān)鍵之一，應嚴格按照下列規(guī)定選擇。4.1 . 1當電纜所在系統(tǒng)中的單相接地故障能很快切除，在任何情況下故障持續(xù)時間不超過1min時，可選用第I類的U0（見表1）。4. 1. 2當電纜所在系統(tǒng)中的手相故障持續(xù)時間在1min到2h之間，個別情況在 2-8h之間時，必須選用第II類的U0.（見表1 ）。4. 1. 3對于110kV及以上電壓等級的中性點直接接地系統(tǒng)，單相接地能迅速切除故障時，U0按第I類選擇（見表1）。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

8、大于電纜所在系統(tǒng)的最高工作電壓選擇。4. 4 Up1的選擇4.4.1 Up1應根據(jù)表2選取，其中220kV及以上電纜線路的 Up1有兩個數(shù)值，可根據(jù)架空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以及雷擊點遠近等因素通過計算后參照確定。表2電纜的雷電沖擊耐受電壓Table 2.表 2額定電壓U0/U /3.6/ 66/6，6/ 103. 7/ IO，8 . 7/1512 /2021 / 3526/35雷電沖擊耐 受電壓Up16075I195L 1125200250額定電壓U0/U37/ 6348/6364 /110127/220190/ 330290 / 500雷電沖擊耐

9、 受電壓Up132545055095011751550105013001675電纜線路的沖擊特性長度的計算方法以及電纜線路上最大雷電沖擊電壓與其長度關(guān)系曲線，見附錄A,4. 5 Up2的選擇對于190/330-290/500kV 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，供選擇使用表3電纜操作沖擊耐受電壓值Table 3.表 3U0/U190/330290/500Up2850105095012404.6護層絕緣水平選擇對于高壓單芯電纜，采用金屬護套一端互聯(lián)接地或三相金屬護套交叉換位互聯(lián)接地。 當電纜線路所在系統(tǒng)發(fā)生短 路故

10、障或遭受雷電沖擊和操作沖擊電壓作用時， 在金屬護套的不接地端或交叉互聯(lián)處會出 現(xiàn)過電壓，可能會使護 層絕緣發(fā)生擊穿。為此需在不接地端裝設保護器，此時作用在護層上的電壓主要 取決于保護器的殘壓。護層絕緣 水平應按表4選擇，必要時可參照附錄 B進行驗算。表4電纜護層絕緣耐受電壓值 kVTable 4.表 4電線額定電壓 U0/U1min工頻耐受電壓雷電沖擊耐受電壓 （峰值）37/ 63，48/ 63，64/1102437.5l 27 / 2202447.5190/3302462.5290/5002472.55電纜類型和導體截面選擇5. 1絕緣類型選擇5. 1. 1油紙絕緣電纜具有優(yōu)良的電氣性能，使

11、用歷史悠久，一般場合下均可選用。對低中壓（35kV及 以下），如電纜落差較大時，可選用不滴流電纜；63kV 110kV可選用自容式充油電纜； 220kV及以上優(yōu) 先選用自容式充油電纜。5. 1. 2由于聚乙烯絕緣電纜（PVC）介質(zhì)損耗大，在較高電壓下運行不經(jīng)濟，故只推薦用于1kV及以下 線路。5.1 .3對于6110kV交聯(lián)聚乙烯電纜（XLPE），因有利于運行維護，通過技術(shù)經(jīng)濟比較后，可因地制宜采用；但對 220kV及以上電壓等級的產(chǎn)品，在選用時應慎重。5. 1. 4乙丙橡膠絕緣電纜（EPR）適用于35kV及以下的線路。雖價格較高，但耐濕性能好，可用于水底敷設和彎 曲半徑較小的場合。5. 2導

12、體截面選擇5. 2. 1導體材料可根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟比較選用銅芯或鋁芯。5. 2. 2導體截面應根據(jù)輸送容量從有關(guān)電纜結(jié)構(gòu)給出的標準截面中選擇，或向廠商提出特殊訂貨。5. 3交聯(lián)聚乙烯電纜金屬屏蔽層截面選擇5. 3. 1為了使系統(tǒng)在發(fā)生單相接地或不同地點兩相接地時，故障電流流過金屬屏蔽層而不至將其燒損，該屏蔽層最小截面宜滿足表 5要求。表5交聯(lián)聚乙烯電纜金屬屏蔽層最小截面推薦值Table 5.表 5系統(tǒng)額定電壓U kV6-103563110220330500金屬屏蔽層截面253550751951201505. 3. 2對于110kV及以上單芯交聯(lián)聚乙烯電纜，為減少流經(jīng)金屬屏蔽層的接地故障電流，可加設

13、接地回流線, 該回流線截面應通過熱穩(wěn)定計算確定。6電纜終端的選擇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(jié)構(gòu)型式選擇終端的結(jié)構(gòu)型式，與電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。7 高壓單芯電纜護層保護器選擇7 1 保護器

14、選擇的原則711 保護器通過最大沖擊電流時的殘壓乘以14后，應低于電纜護層絕緣的沖擊耐壓值 （見表 4）7. 1. 2保護器在最大工頻電壓作用下，能承受 5s而不損壞。713 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。7. 2. 2 在操作過電壓作用下，保護器通流容量可參照表 7確定。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8/20Ps波形的廠。和持續(xù) 23ms的方波電流Ic。保護器應具有釋放內(nèi)過電壓能量的通流能力。7. 2. 3比

15、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Jm和兒取最大者作為設計值。7. 3 保護器閥片片數(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)為表 6 保護器標準沖擊電流波的通流容量 Im kATable 6. 表 6系統(tǒng)額定電壓U8/ 20Ps20 / 40vskV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1105.10.283.00.122010.00.446.00.333015.01.258.01.050020.03.1012.01.8表7電纜在操作波作用下保護器的通流容量Im'和IcTable 7.表 7注:只有一

16、回路的電纜,操作過電壓值很低，故未列入表內(nèi)m=Us/U'式中：m-保護器閥片片數(shù)；Us-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(chǎn)廠家提供），kV。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。附錄A電纜線路沖擊特性長度和沖擊耐受電壓（參考件）A1雷電沖擊波在電細線路中的傳播設一電纜線路一端與架空線相連，另一端與變壓器相連，如圖A

17、l所示。當雷電沖擊波在電纜線路中傳播時，沿電纜長度方向各點電壓值并不相等。由于架空線的波阻抗比電纜大得多，考慮B點的反射波，最高電壓總是發(fā)生在電纜末端B點。如進入電纜的波為單指數(shù)衰減波，當電纜長度不大，且雷擊點離電纜較遠時，沿電纜脈沖波幅值的衰減可以忽賂不計，且只考慮電纜連接點的反射，B點的電壓UB（t）為耳（。=% 聊一比一訓31護誥十如如屁爲2聊 一町 +如（3婦盡盡亡即滋r） +一.亡xp（丹-1）也號%】心旱簽簽歲噸現(xiàn)一(A1)2Zf2Zo上五式中：UB（t）-圖A1中B點的電壓，kV;u = J/： e v 一Uim-雷電沖擊波的幅值，kV;t-時間,us;a12,a23-電纜線路兩

18、端的折射系數(shù)；B 12. B 32-電纜線路兩端的反射系數(shù)ZI-架空線路波阻抗，Q ;Z2-變壓器波阻抗，Q;Zt-電纜線路波阻抗，Q ;-沖擊波沿電纜線路長度往返一次所需時間，us ；I-電纜線路長度，m；v-沖擊波沿電纜線芯的傳播速度，m/us ；a-沖擊波陡度，kV/us ；n-折反射次數(shù)；集空劇,石1電熱石“廠 變壓弘zf圖A2電纜實際長度與其特性長度之比I/I0 和Ubm/Uim關(guān)系變壓器波阻抗Z2 =時，電纜沖擊特性長度Lo= 554m表A1電纜上UbnX Uim比與電纜長度的關(guān)系Table 8.表 A1電纜長度l m10020030040050075010001500Ubm/Ui

19、m1.451.251.100.990.890.770.660.56達到Ubm時間us22.535425157.5727990由圖A2可見:a. 當電纜實際長度小于其沖擊特性長度時，電纜的沖擊絕緣水平必須取比系統(tǒng)較高值，或?qū)﹄娎|另加保護措施, 如在電纜末端加裝避雷器。b. 當電纜實際長度等于其沖擊特性長度時，電纜的沖擊絕緣水平可與系統(tǒng)取相同值。c .當電纜實際長度大于其沖擊特性長度時，電纜的沖擊絕緣水平可取比系統(tǒng)較低值。附錄B高壓單芯電線護層絕緣的保護方案（參考件）B1電線金屬護套一端互聯(lián)接地，另一端接保護器（方案一）如圖BI所示，護層所受電壓計算公式見表B1。表B1電纜金屬護套一端互聯(lián)接地時護

20、層所受電壓Table 9.表 B1流經(jīng)保護器的沖擊電流保護 器所 受工 頻電 壓護層所受電壓短路方式計算公式工頻沖擊UaUaKUa三相短路乙叫（瓦十比呼理乂）A.C兩相短路Uk Tx-比）2%A相接地電線 頭地 網(wǎng)中 短路地網(wǎng) 外短 路2i + 2i注：由于單相接地電流以大地為回路.所以金屬護套兩端將感應很高的電壓'XsXs外，還要疊加地網(wǎng)電位R1。當流經(jīng)地網(wǎng)短路 加在護層和保護器上的電壓除金屬護套兩端的感應電壓 電流大時，后者可達極高數(shù)值。 由于三相和兩相短路時短路電流不以大地為回路，其感應電壓很低，故護層和保護器所受工頻電壓取決于單相 接地故障。B2電纜金屬護套交叉互聯(lián)，保護器丫。

21、接線V方案二)如圖B2所示，護層所受電壓計算公式見表B2.圖B1電纜金屬護套一端互聯(lián)接地圖B2電纜金屬護套交叉互聯(lián)，保護器丫。接線表B2電纜金屬互套交叉互聯(lián),保護器Y0接線護層所受電壓Table 10.表 B2流經(jīng)保護器的沖擊電流保 護 器 所 受 工 頻護層所受電壓短路方式計算公式工頻沖擊電壓電纜頭地網(wǎng)UcUcKUcu中或或或短Uc'Uc'KUc'A路相接地地網(wǎng)外短路UIZZZ1+IX +12 場B3電纜金屬護套交叉互聯(lián)，保護器丫接線或/接線（方案三）如圖B3所示，護層所受電壓計算公式見表B3.和保護器丫接線比較，由于保護器所受工頻電壓高，所以其殘壓及護層所受沖擊電壓

22、隨之升高相高流大時，工頻電壓可達很高數(shù)值。這種情況一般出現(xiàn)在單電源網(wǎng)外接地和多電源網(wǎng)內(nèi)接地，此時護目和保護器所受工頻電壓取決于單相接地故障，且首端（Uc'）和末端（Uc）的電壓是不相等的網(wǎng)內(nèi)單電源時，由于大部分電流將以金屬護套為回路，所以護層和保護器所受電壓特大大降低.此時護層和保護器所受工頻電壓將取決于兩相接地故障。注：由于金屬護套兩端壓降和地網(wǎng)的壓降部分抵消,因此A相接地時，c相護層和保護器所受的工頻電壓要比A單相接地時護層和保護器所受工頻電壓和接地電阻R1、R2以及流經(jīng)接地電阻的電流有關(guān)。當流經(jīng)接地電阻的電三相短路A.C兩相短路Uc=-J(Xf-2J丐+ 九-2701) - ZJ

23、17.+兀M兔十雀）百乙+盡十盡也132-瓊屯和乙込2 即禺+可乙） x 2盡+爲1 2磯 一 Z 比 +!（£妁）x （盡 +百盅+&+耳132-駕代+三乙兄7_/ _乙十盡仆M圖B3電纜金屬護套交叉互聯(lián)，保護器丫接線表B3電纜金屬護套交叉互聯(lián)，保護器丫接線護層所受電壓Table 11.表 B3注：由于保護器采用了丫接線，單相接地時，保護器所受工頻電壓和接地電阻以及流經(jīng)接地電阻的電流無關(guān), 其值僅為兩相短路電流的一半。保護器所受工頻電壓將由兩相短路決定。 由于保護器所受工頻電壓比方案二低得多，所以其殘壓及護層所受沖擊電壓比方案二要小得多 護層所受工頻電壓仍受接地電阻以及流經(jīng)

24、接地電阻的電流影響，可達很高數(shù)值。 當三相絕緣接頭距離較大時，為了減少引線上沖擊壓降的有害作用，可將保護器直接跨接在絕緣接頭上，即采 用/接法，此時保護器所受電壓為Uac,但護層所受沖擊電壓仍為KUac/2不變。B4電纜金屬護套一端互聯(lián)接地加均壓線（方案四）圖B4電纜金屬護套一端互聯(lián)接地加均壓線表B4電纜金屬護套一端互聯(lián)接地加均壓線護層所受電壓Table 12.表 B4流經(jīng)保護器的沖擊電流保 護 器 所 受 工 頻 電 壓護層所受電壓計算公式當R在0和6乙I之間時用內(nèi)差法計算工頻沖擊短路方式嚴6肉時當R=0時UadUadKUad三相短路皿冷（X +比-%"丿乎3廠乓）A、C兩相短路U

25、=-1(X5-ZJZ + zfA電纜頭相接地地 網(wǎng) 中 短 路s = -g -：?：(盡爲-z/s = -(i 兀地網(wǎng) 外 短 路幾=-皿廠管（石-注：均壓線的存在使單相接地時護層和保護器所受工頻電壓與地網(wǎng)電位元關(guān)。由于均壓線的存在，單相接地短路電流在AD兩點的感應電壓只與均壓線和金屬護套間的面積有關(guān)式中項，和短路電流回路的遠近無關(guān)。由于單相接地時部分短路電流以均壓線為回路，在均壓線上造成壓降，增大了護層和保護器所受工頻電壓（式中第二項）。流經(jīng)均壓線的電流愈大，護層和保護器所受的電壓愈高。當網(wǎng)外短路R2=。時，由于沒有短路電流流經(jīng)均壓線，護層和保護器所受工頻電壓可降到最低值Uad = - KX

26、,-7" o它將低于三相和兩相短路時的數(shù)值，但當均壓線對地泄漏電阻小時，效果將降低B5電組金屬護套一端互聯(lián)接地加回流線（方案五）B5. 1接地電流以回流線為回路如圖B5所示，護套一端互聯(lián)接地的電纜線路， 為了降低護層電壓，通常在其旁邊平行敷設一根回流線（兩端按地）當系統(tǒng)單相接地發(fā)生在回流線接地的地網(wǎng)中時，接地電流的絕大部分通過回流線，若忽略入地部分的接地電流，此時電纜護套相對于回流線的感應電壓為B5. 2部分接地電流以大地為回路各相電纜護套對回流線的感應電壓為UA=lZAA-lb）ZrAUe = 1Z麗（/o卜Uc 77僅-血+厶）7旳丿（B2）圖B5電纜金屬護套一端互聯(lián)接地加回流線(a)接地電流以回流線為回路；(b)部分接地電流以大地為回路B6符號說明kV;'T f -分別為人、B、C相電纜護套對回流線的電壓,