1总 则
1 总 则
1.0.1 为使电力工程电缆设计做到技术先进、经济合理、安全适用、便于施工和维护,制定本标准。
1.0.2 本标准适用于发电、输变电、配用电等新建、扩建、改建的电力工程中500kV及以下电力电缆和控制电缆的选择与敷设设计。
本标准不适用于下列环境:矿井井下;制造、适用或贮存火药、炸药和起爆药、引信及火工品生产等的环境;水、陆、空交通运输工具;核电厂核岛部分。
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1.0.2 系原条文1.0.2修改条文。
修改了本标准的适用范围,并增加了本标准不适用范围。
1.0.3 电力工程电缆设计除应符合本标准外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
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1.0.3 系原条文1.0.3保留条文。
本标准给出各行业系统中的电力工程电缆选择及敷设设计的共性技术要求,属于行业系统的特殊性技术要求,由于相应的国家现行标准如《火力发电厂与变电站设计防火规范》GB 50229、《水利水电工程电缆设计规范》SL 344、《水电工程设计防火规范》GB 50872、《水利工程设计防火规范》GB 50987、《核电厂常规岛设计规范》GB 50958、《核电厂常规岛设计防火规范》GB 50745、《城市电力电缆线路设计技术规定》DL/T 5221、《石油化工企业设计防火规范》GB 50160、《有色金属工程设计防火规范》GB 50630、《建筑设计防火规范》GB 50016等做了具体规定,工程设计中尚需根据行业特点遵照执行国家现行相关标准。
2术 语
2 术 语
2.0.1 阻燃电缆 flame retardant cables
具有规定的阻燃性能(如阻燃特性、烟密度、烟气毒性、耐腐蚀性)的电缆。
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2.0.1 系原条文2.0.4修改条文。
“阻燃电缆”术语系根据现行行业标准《阻燃及耐火电缆塑料绝缘阻燃及耐火电缆分级及要求 第1部分:阻燃电缆》GA 306.1-2007修改。
2.0.2 耐火电缆 fire resistive cables
具有规定的耐火性能(如线路完整性、烟密度、烟气毒性、耐腐蚀性)的电缆。
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2.0.2 系原条文2.0.2修改条文。
2.0.3 金属塑料复合阻水层 metallic-plastic composite water barrier
由铝或铅箔等薄金属套夹于塑料层中特制的复合带沿电缆纵向包围构成的阻水层。
2.0.4 热阻 thermal resistance
计算电缆载流量采取热网分析法,以一维散热过程的热欧姆法则所定义的物理量。
2.0.5 回流线 auxiliary ground wire
配置平行于高压交流单芯电力电缆线路、以两端接地使感应电流形成回路的导线。
2.0.6 直埋敷设 direct burying
电缆敷设入地下壕沟中沿沟底铺有垫层和电缆上铺有覆盖层,且加设保护板再埋齐地坪的敷设方式。
2.0.7 浅槽 channel
容纳电缆数量较少、未含支架的有盖槽式构筑物。
2.0.8 工作井 manhole
专用于安置电缆接头等附件或供牵拉电缆作业所需的有盖坑式电缆构筑物。
2.0.9 电缆构筑物 cable building
专供敷设电缆或安置附件的电缆沟、浅槽、排管、隧道、夹层、竖(斜)井和工作井等构筑物的统称。
2.0.10 挠性固定 slip fixing
使电缆随热胀冷缩可沿固定处轴向角度变化或稍有横向移动的固定方式。
2.0.11 刚性固定 rigid fixing
使电缆不随热胀冷缩发生位移的夹紧固定方式。
2.0.12 电缆蛇形敷设 snaking of cable
按定量参数要求减小电缆轴向热应力或有助自由伸缩量增大而使电缆呈蛇形状的敷设方式。
3电缆型式与截面选择
3.1 电力电缆导体材质
3.1 电力电缆导体材质
3.1.1 用于下列情况的电力电缆,应采用铜导体:
1 电机励磁、重要电源、移动式电气设备等需保持连接具有高可靠性的回路;
2 振动场所、有爆炸危险或对铝有腐蚀等工作环境;
3 耐火电缆;
4 紧靠高温设备布置;
5 人员密集场所;
6 核电厂常规岛及与生产有关的附属设施。
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3.1.1 系原条文3.1.2修改条文。在相同条件下,铜与铜导体比铝和铜导体连接的接触电阻要小约10倍~30倍,另据美国消费品安全委员会(CPCS)统计的火灾事故率,铜导体电线电缆只占铝的1/55,铜导体电缆比铝导体电缆的连接可靠性和安全性高,我国的工程实践也在一定程度上反映,铝比铜导体的事故率高。
1 重要电源是指向工业与民用建筑中的一级及以上负荷供电的电源,主要包括:①中断供电将造成人身伤亡者;②中断供电将在政治、经济上造成重大损失的,例如,造成重大设备损坏或重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中的重点企业的连续生产过程被打乱且需要较长时间才能恢复等;③中断供电将会影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作的,例如:重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷;④中断供电将造成公共场所秩序严重混乱者。对于某些特等建筑,如重要的交通枢纽、重要的通信枢纽、国宾馆、国家级及承担重大国事活动的会堂、国家级大型体育中心,以及经常用于重要国际活动的大量人员集中的公共场所等的一级负荷,为特别重要负荷。中断供电将影响实时处理计算机及计算机网络正常工作或中断供电后将发生爆炸、火灾以及严重中毒的一级负荷亦为特别重要负荷。
3 耐火电缆需具有在经受750℃~1000℃作用下维持通电的功能,铝的熔融温度为660℃,而铜可达到1080℃。
4 取消了“工作电流较大,需增多电缆根数时应选用铜导体”的规定,在实际应用中难以把握具体电流值和根数。根据铜、铝导体电阻率差异(铜芯为0.01724×10-4Ω·cm2/cm,铝芯为0.02826×10-4Ω·cm2/cm),相同电流下铜电缆截面比铝电缆小1级~2级,在设计中,根据回路电流大小和连接可靠性要求,结合盘柜允许的电缆头连接空间和施工方便性等确定电缆材质。
5 根据《中华人民共和国消防法》第七十三条释义,人员密集场所是指公众聚集场所,医院的门诊楼、病房楼,学校的教学楼、图书馆、食堂和集体宿舍,养老院,福利院,托儿所,幼儿园,公共图书馆的阅览室,公共展览馆、博物馆的展示厅,劳动密集型企业的生产加工车间和员工集体宿舍,旅游、宗教活动场所等。公众聚集场所是指宾馆、饭店、商场、集贸市场、客运车站候车室、客运码头候船厅、民用机场航站楼、体育场馆、会堂以及公共娱乐场所等。
6 增加核电厂常规岛及与生产相关的附属设施。核电厂对可靠性、安全性要求更加严格,根据本标准《核电站常规岛电缆选择与敷设》专题调研报告,我国已建和在建的主流核电技术路线(包括二代及二代加核电站如CPR1000以及三代核电站AP1000、EPR1700)的常规岛及与生产相关的附属设施的电缆均要求采用铜导体电缆。
3.1.2 除限于产品仅有铜导体和本标准第3.1.1条确定应选用铜导体外,电缆导体材质可选用铜导体、铝或铝合金导体。电压等级1kV以上的电缆不宜选用铝合金导体。
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3.1.2 系原条文3.1.3修改条文。
产品仅有铜导体是指充油电缆、耐火电缆、矿物绝缘电缆等。根据电缆制造标准,220kV及以上高压电缆推荐采用铜导体。
关于近年来国内部分行业逐步在低压系统采用铝合金电缆,根据本标准编制大纲及审查意见要求,编制组开展了《铝合金电缆应用和选择》专题报告,主要结论如下:
(1)铜电缆和铝合金电缆各有特点:铝合金电缆虽然并未提高纯铝电缆的导电性,但其弯曲、抗压蠕变和耐腐蚀等物理、机械性能有较大的提高。相比较铜电缆,铝合金电缆在重量、价格以及工程安装等方面则具备一定的优势;而铜电缆在载流量、电压降和可靠性方面依然具有较大优势,两者在不同的领域都有着各自的应用空间。
(2)现行国家标准《电缆的导体》GB/T 3956-2008中对电缆的导体规定可采用铜、铝和铝合金,国家标准《电缆导体用铝合金线》GB/T 30552-2014对用于额定电压0.6/1kV交联聚乙烯绝缘电缆采用铝合金导体的产品型号、规格、材料、电气和机械性能、试验方法、检验规则、包装及标志等做了详细规定。以上两项标准表明铜、铝和铝合金可以用作电缆的导体。
(3)采用铝合金电缆需要使用专用铝合金电缆接头,对电气设备连接端子为铜端子时需解决好铜锅过渡问题,防止接头处产生电化学腐蚀,并增强安装工艺质量的监督和运维工作。
(4)国家对安全生产越来越重视,要求越来越高,对于涉及人身安全的重要回路(如消防、保安电源回路等),为确保供电的安全可靠,应采用铜导体电缆。
3.1.3 电缆导体结构和性能参数应符合现行国家标准《电工铜圆线》GB/T 3953、《电工圆铝线》GB/T 3955、《电缆的导体》GB/T 3956、《电缆导体用铝合金线》GB/T 30552等的规定。
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3.1.3 系新增条文。
电缆导体作为电缆的主体材料,导体的结构和性能参数指标对保证电缆的质量至关重要,因此强调电缆导体的结构和性能参数应满足现行国家标准的相关规定。
3.2 电力电缆绝缘水平
3.2 电力电缆绝缘水平
3.2.1 交流系统中电力电缆导体的相间额定电压不得低于使用回路的工作线电压。
3.2.2 交流系统中电力电缆导体与绝缘屏蔽或金属套之间额定电压选择应符合下列规定:
1 中性点直接接地或经低电阻接地系统,接地保护动作不超过1min切除故障时,不应低于100%的使用回路工作相电压;
2 对于单相接地故障可能超过1min的供电系统,不宜低于133%的使用回路工作相电压;在单相接地故障可能持续8h以上,或发电机回路等安全性要求较高时,宜采用173%的使用回路工作相电压。
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3.2.2 系原条文3.3.2修改条文。
2 中性点不直接接地系统的电缆导体与金属套之间额定电压级的选择要求,根据供电系统一些曾采用相电压U0级(如10kV系统U0为6kV,标称6/10kV)电缆,运行中曾屡有发生绝缘击穿故障,造成巨大损失现象,分析是缘于单相接地引起健全相电压升高,且持续时间较长,故需采用比U0高一档的电压级(如8.7/10kV等)以增强安全。
有报道某行业系统10kV系统使用6/10kV级XLPE电缆运行14年来,累计发生单相接地80余次,接地持续时间有达2h15min,累计接地持续时间有超过7h?15min;在46次电缆故障中,电缆绝缘击穿占65%,充分显示了U0级电缆不能可靠运行。
原条文第2款中表达有误,“除上述供电系统外,其他系统不宜低于133%的使用回路工作相电压”更正为“对于单相接地故障可能超过1min的供电系统,不宜低于133%的使用回路工作相电压”。
3.2.3 交流系统中电缆的耐压水平应满足系统绝缘配合的要求。
3.2.4 直流输电电缆绝缘水平应能承受极性反向、直流与冲击叠加等的耐压考核;交联聚乙烯绝缘电缆应具有抑制空间电荷积聚及其形成局部高场强等适应直流电场运行的特性。
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3.2.4 系原条文3.3.4保留条文。
高压输电用直流电缆,由于不存在电容电流,输送有功功率不受距离限制,且导体直流电阻比交流电阻小,又无金属套电阻损耗和介质、涡流、磁滞损耗,从而具有比交流电缆较大的载流量。通常100kV以上输电超过约30km,尤其是海底敷设时,多倾向用直流电缆,目前世界上直流海底电缆使用较多的有不滴流浸渍(Mass Impregnated Non Draining,简称MIND或MI)纸绝缘或自容式充油电缆两种类型,现已有部分工程采用挤包绝缘直流海底电缆,最高电压等级±320kV直流电缆。
直流电缆的电场分布特性依赖绝缘电阻率(ρ),且受空间电荷影响,由于ρ是温度的函数,电缆最大场强的部位就随负荷大小改变,故绝缘特性与交流电缆有显著不同。若使用现行交流XLPE电缆,其交联残渣因素,在高温时影响电荷积聚会形成局部高场强,从而导致绝缘击穿强度降低。
自2000年以来,国内外已开始研制适用于直流输电的XLPE电缆。国内外先后研制成功了±80kV、±150kV、±200kV和±250kV直流XLPE电缆,并已投入实际工程应用。已有±320kV直流XLPE电缆供货业绩。
日本±250kV直流XLPE电缆连接北海道—本州(HVDC)联络线已于2012年12月成功投入运行,是迄今世界上第一条最高电压的挤包绝缘电缆用于直流输电线路,已开发成功的一种直流交联聚乙烯(DC-XLPE)绝缘料,用于高压直流输电系统,具有十分良好的直流电压性能,特别是具有十分低的空间电荷累积,这种DC-XLPE电缆也可应用在直流的联络线,不但可以采用电压源换流器(Viltage Source Converter,VSC)技术,又可采用线路整流器(Line Commutated Converter,LCC)技术包括极性逆转,导体温度可达到90℃(参见《电缆技术》,2015.No.4)。
3.3 电力电缆绝缘类型
3.3 电力电缆绝缘类型
3.3.1 电力电缆绝缘类型选择应符合下列规定:
1 在符合工作电压、工作电流及其特征和环境条件下,电缆绝缘寿命不应小于预期使用寿命;
2 应根据运行可靠性、施工和维护方便性以及最高允许工作温度与造价等因素选择;
3 应符合电缆耐火与阻燃的要求;
4 应符合环境保护的要求。
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3.3.1 系原条文3.4.1修改条文。
本条不只是针对现行电缆,也适合将来新型绝缘电缆。如高温(指在低温范畴意义上比以往极低温有大幅提高)超导电缆正进入工业性试运行阶段,我国在世界上也位于前列,其传输大容量时的能耗显著减小,应用前景看好;又如,超高压输电使用压缩气体管道绝缘线(GIL)在一些国家已成功实践,我国正在进行设计建造的世界上首个1000kV特高压GIL输电工程——苏通GIL管廊跨江工程,预计2019年投入运行。另外近年曾有新型绝缘电缆的推出,虽显示出其独特优点,但需以满足本条第1款的试验论证,来规范引导其健康发展。此外,按本条第2款来评估,有的新型绝缘电缆虽具备部分优越特性,但对工程条件并不适用(如易着火,毒性大等),这一规范性制约就具有积极意义。
1 电缆绝缘在一定条件下的常规预期使用寿命,不少于30年~50年,它与电缆应通过的标准性老化试验实质对应。
2 同一使用条件的不同类型绝缘电缆,有的安装与维护管理较麻烦,但经历长期实践其运行可靠性易于把握;有的造价虽较低,但最高允许工作温度不高从而载流量较低,所需电缆截面较大。在未能兼顾情况下,需视使用条件及其侧重性来选择。
3 除矿物绝缘型外的电缆绝缘固体或液体材料都属可燃物质,由含氯、氟等卤化物构成的绝缘电缆,不能用于有低毒无卤化要求的场所。
4 21世纪全球进入生态协调呼声日益高涨。日本从20世纪末开始由政府明令公用事业需使用环保型电缆,日本电线工业协会制订了JCS第419号(1998)控制电缆、JCS第418号A(1999)低压电力电缆等环保型产品标准,主要特征是不用聚氯乙烯(PVC)。此外,基于SF6气体的温室效应相当于CO2的2.4万倍,西门子公司推出具有80%N2与20%SF6混合气体的500kVGIL,于2001年在日内瓦的工程成功实践,日本近年也步其后尘开发这种环保型GIL。我国电力行业标准《气体绝缘金属封闭输电线路技术条件》DL/T 978-2005中含N2/SF6混合气体构造,显示了适应环保之考虑。由此可见,电缆的绝缘用材或构造有适应环保化趋向。
环保型电缆具有以下特征:①使用期间对周围生态环境和人体安全不致产生危害;②废弃处理焚烧时不会有二噁英等致癌物质扩散,或掩埋时不会有铅(如用于塑料的稳定剂)之类流失危害;③材料将有再生循环利用可能。
3.3.2 常用电力电缆的绝缘类型选择应符合下列规定:
1 低压电缆宜选用交联聚乙烯或聚氯乙烯挤塑绝缘类型,当环境保护有要求时,不得选用聚氯乙烯绝缘电缆;
2 高压交流电缆宜选用交联聚乙烯绝缘类型,也可选用自容式充油电缆;
3 500kV交流海底电缆线路可选用自容式充油电缆或交联聚乙烯绝缘电缆;
4 高压直流输电电缆可选用不滴流浸渍纸绝缘、自容式充油类型和适用高压直流电缆的交联聚乙烯绝缘类型,不宜选用普通交联聚乙烯绝缘类型。
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3.3.2 系原条文3.4.2修改条文。本条文中的“常用”是指在工业与民用范围已广泛应用。
1 本标准条文中“低压电缆”、“高压电缆”名称,按照我国电压等级的习惯称呼,1kV及以下为低压,3kV、6kV、10kV、20kV、35kV、66kV称为中压,110kV、220kV为高压,330kV、500kV、750kV为超高压,1000kV及以上(含直流电压±800kV)称特高压,而现行行业标准《高压电缆选用导则》DL/T 401-2002的适用范围,将1kV以上电压定为高压。在本标准条文中未标明具体电压数值的低压电缆均指1kV及以下的电缆,高压电缆指1kV以上的电缆。
2 35kV以上高压电缆的应用,世界上有自容式充油(FF)、钢管充油(PFF)、聚乙烯(PE)、乙丙橡胶(EPR)、XLPE、GIL等类型,其中EPR多在意大利且用于150kV及以下,PE在法、美等曾有少量使用,我国个别水电厂也引进500kV?PE电缆投运,PFF、GIL虽在不少国家使用但数量尚不多,广泛使用的是FF与XLPE电缆,我国也如此,66kV~330kV?FF电缆有达40年以上运行实践,包含电压至220kV的XLPE电缆比FF电缆使用晚20年左右,近二十年已有大量应用趋势,且两类电缆在我国均能制造。
FF电缆在国内外已有相当长的成功运行经验,其可靠耐久性较易把握。它比XLPE电缆虽多增了油务的管理,但却因此有油压监视和报警,线路一旦受损能从其信号显示及时发现;此外,对运行电缆抽取油样做色谱分析、电气测试,可实现有效的绝缘监察。这些恰是XLPE电缆所没有的长处。
XLPE电缆不存在供油系统附属装置及其油务带来的麻烦,易受欢迎,包括超高压系统的应用已是大势所趋。但它实践历史还不够长,400kV~500kV级XLPE电缆在欧洲、日本的运行实践才不过十几年。此外,较长的电缆线路其投资在目前还比FF型较贵,在海底电缆应用中,目前国际、国内联网工程和海上风电工程应用较多的还是FF电缆。因此,在推崇XLPE型电缆的同时考虑可选用FF型电缆的空间。
3 根据本标准修订进行的《高压、超高压电力电缆及附件制造、使用和运行情况》调研报告,我国已经具备了110kV、220kV电力电缆的制造能力,并且110kV、220kV电力电缆已基本实现了国产化。500kV电力电缆具有一定的特殊性,使用也较少,目前国内生产厂家成功通过预鉴定试验,具备500kV电缆合格资质的厂家大约有5家,并有3家已有运行业绩。
目前国际上所有电缆制造商所生产的高压、超高压交联聚乙烯海底电缆的电缆料(包括导体屏蔽、绝缘屏蔽和绝缘料)几乎由北欧化工和陶氏化学两家公司垄断,国内500kV交流聚乙烯绝缘海底电缆还受工厂软接头限制,目前还没有制造和应用业绩,500kV级交流、直流海底电缆线路采用自容式充油电缆在国外已有众多成功运行业绩,我国第一条500kV超高压、大容量、长距离的跨海区域联网工程——广东—海南联网工程采用挪威耐克森公司制造的500kV自容式充油海底电缆已投运,为海底电缆设计和敷设取得了一些经验。
交联聚乙烯绝缘用在110kV及以上电压等级时,绝缘料纯度要求更高。另外,随着电压等级越高,绝缘越厚,由于输送容量变化引起电缆导体温度变化,在运行中引起热胀冷缩造成绝缘层内部气隙的产生,这些气隙在电场作用下会引起局部放电,从而导致绝缘击穿,自容式充油电缆同样会产生气隙,但由于这些气隙总是被压力油充满,不易产生游离放电,因此,要使交联聚乙烯绝缘电缆用在更高电压等级的海底电缆上,必须提高制造工艺和质量,目前自容式充油电缆用在500kV海底电缆上具有较多投运业绩,且相对于交联电缆具有安全性和使用寿命方面优势。
近年来,由于海上风电项目的兴起,我国在高压、超高压XLPE绝缘海缆方面取得了长足进步。交流220kV XLPE绝缘海缆已有宁波东方、中天科技、青岛汉缆、上缆藤仓、江苏亨通等通过了型式试验。宁波东方电缆有限公司交流220kV?XLPE绝缘海缆供货业绩:①在舟山本岛—秀山—岱山输电线路工程中提供HYJQ41-127/220kV-1×500海缆,长度3×6.9km,按220kV设计,目前为止按110kV运行;②为福建莆田南日岛海上风电项目提供3根总长36.35km?220kV?1600mm2交联聚乙烯绝缘光电复合海底电缆,于2016年5月完成敷设。中天科技交流220kVXLPE绝缘海缆供货业绩:三峡新能源江苏响水近海风电项目220kV高压光电复合海缆,总长约12.9km,于2015年9月完成交付。
从目前的高压电缆发展趋势来看,电缆绝缘交联化是一个趋势,国内海缆厂家正在开发的500kV海缆产品也均为交联绝缘,已计划在浙江舟山500kV联网工程中采用,国际上近年来也有超高压交联海缆的使用业绩,其电压等级为420kV。因此,500kV海底电缆可采用成熟的自容式充油电缆,在技术条件满足的情况下也可选用交联聚乙烯绝缘电缆,至于220kV及以下高压交流海底电缆,可根据工程情况选用交联聚乙烯绝缘或自容式充油电缆。
4 高压直流输电电缆迄今在世界上使用不滴流浸渍纸绝缘(MI)与FF两种类型较多,且近年先后已开发半合成纸(或称聚丙烯薄膜,简称PPLP)取代以往用的牛皮纸,使MI型电缆的最高允许工作温度由原来的50℃~55℃提升到80℃,载流能力可显著增大。
现行交流系统用的普通XLPE电缆不适合直流输电,因直流电场下交联残渣影响杂电荷的产生,当温度较高时空间电荷积聚易形成局部高场强,这将会导致绝缘击穿强度降低,且其直流击穿强度还具有随温度升高而降低的特性。
另外,国外研究直流输电用新型XLPE电缆近期已见成效,如日本采取在XLPE料中添加导电性或者有极性的无机填料两种途径,均可使直流击穿电压提高50%~80%以上,固有绝缘电阻率也显著提高,依此确认250kV直流XLPE电缆开发成功;随后,又完成500kV级模型的实物性能试验验证,包含在PE料中加入极性基团实施聚合物材料的改性方式,证实直流击穿与极性反转击穿,能分别提高约70%和50%,可认为用XLPE构造直流输电电缆的技术已攻克,日本±250kV直流XLPE电缆连接北海道—本州(HVDC)联络线已于2012年12月成功投入运行。
国内研制的交联聚乙烯高压直流海底电缆在±160kV、±200kV及±320kV柔性直流输电工程中得到应用,其中南澳三端柔性直流输电工程采用±160kV直流海底电缆2013年12月投入运行,舟山多端柔性直流±200kV输电工程于2014年6月投入运行,厦门柔性直流±320kV输电工程于2015年12月投入运行。
3.3.3 移动式电气设备等经常弯曲移动或有较高柔软性要求的回路应选用橡皮绝缘等电缆。
3.3.4 放射线作用场所应按绝缘类型要求,选用交联聚乙烯或乙丙橡皮绝缘等耐射线辐照强度的电缆。
3.3.5 60℃以上高温场所应按经受高温及其持续时间和绝缘类型要求,选用耐热聚氯乙烯、交联聚乙烯或乙丙橡皮绝缘等耐热型电缆;100℃以上高温环境宜选用矿物绝缘电缆。高温场所不宜选用普通聚氯乙烯绝缘电缆。
3.3.6 年最低温度在—15℃以下应按低温条件和绝缘类型要求,选用交联聚乙烯、聚乙烯、耐寒橡皮绝缘电缆。低温环境不宜选用聚氯乙烯绝缘电缆。
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3.3.6 系原条文3.4.6修改条文。
年最低温度是指一年中所测得的最低温度的多年平均值。
3.3.7 在人员密集场所或有低毒性要求的场所,应选用交联聚乙烯或乙丙橡皮等无卤绝缘电缆,不应选用聚氯乙烯绝缘电缆。
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3.3.7 系原条文3.4.7修改条文。
聚乙烯不具有防火阻燃性、难燃性,本次修改去掉“阻燃性防火”描述。从保证人的健康和有利于消防灭火的角度考虑,在人员密集场所,以及有低毒性要求的场所,强调不应选用含有卤素的绝缘电缆。
3.3.8 对6kV及以上的交联聚乙烯绝缘电缆,应选用内、外半导电屏蔽层与绝缘层三层共挤工艺特征的型式。
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3.3.8 系原条文3.4.9修改条文。
绝缘层和内、外半导电屏蔽层三层共挤工艺比二层共挤加半导电包带的工艺构造电缆有较优的耐水树特性,得到长期实践证实,有利于提高电缆的运行可靠性和安全性,且目前国内大多数制造厂均已具备此工艺条件,原条文要求对6kV重要回路和6kV以上才要求采用三层共挤工艺,实际工程中对6kV重要回路难以把握,统一取6kV所有回路有利于工程采购,另外提高电缆可靠性,对安全有利,故本次修改为6kV及以上高压交联聚乙烯绝缘电缆要求采用绝缘层和内、外半导电屏蔽层三层共挤工艺。
3.3.9 核电厂应选用交联聚乙烯或乙丙橡皮等低烟、无卤绝缘电缆。
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3.3.9 系新增条文。
国家核安全局导则《核电厂防火》HAD 102/11第6.5.1节规定:“电缆绝缘层和护套应当使用阻燃、低烟雾、低腐蚀性的材料”。另根据本标准修订所做的《核电站常规岛电缆选择与敷设》专题报告,对已建和在建核电厂内采用电缆情况调研,核电厂厂用电缆均采用低烟、无卤的绝缘电缆。
3.3.10 敷设在核电厂常规岛及与生产有关的附属设施内的核安全级(1E级)电缆绝缘,应符合现行国家标准《核电站用1E级电缆 通用要求》GB/T 22577的有关规定。
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3.3.10 系新增条文。
为实现供电、保护、控制、信号传输等功能,部分核电厂内的核安全级(1E级)电缆需要跨岛敷设,穿越常规岛或与常规岛内设备连接,这部分电缆需满足核安全级电缆的技术要求。核安全级电缆按其安装位置和不同条件下需要完成的功能分为K1、K2和K3级电缆。
3.4 电力电缆护层类型
3.4 电力电缆护层类型
3.4.1 电力电缆护层选择应符合下列规定:
1 交流系统单芯电力电缆,当需要增强电缆抗外力时,应选用非磁性金属铠装层,不得选用未经非磁性有效处理的钢制铠装;
2 在潮湿、含化学腐蚀环境或易受水浸泡的电缆,其金属套、加强层、铠装上应有聚乙烯外护层,水中电缆的粗钢丝铠装应有挤塑外护层;
3 在人员密集场所或有低毒性要求的场所,应选用聚乙烯或乙丙橡皮等无卤外护层,不应选用聚氯乙烯外护层;
4 核电厂用电缆应选用聚烯烃类低烟、无卤外护层;
5 除年最低温度在—15℃以下低温环境或药用化学液体浸泡场所,以及有低毒性要求的电缆挤塑外护层宜选用聚乙烯等低烟、无卤材料外,其他可选用聚氯乙烯外护层;
6 用在有水或化学液体浸泡场所的3kV~35kV重要回路或35kV以上的交联聚乙烯绝缘电缆,应具有符合使用要求的金属塑料复合阻水层、金属套等径向防水构造;海底电缆宜选用铅护套,也可选用铜护套作为径向防水措施;
7 外护套材料应与电缆最高允许工作温度相适应;
8 应符合电缆耐火与阻燃的要求。
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3.4.1 系原条文3.5.1修改条文。
1 曾有多个工程交流单芯电力电缆采用经隔磁处理的钢带或钢丝铠装,未达载流量就出现电缆过热甚至烧毁事故,因此判断钢带或钢丝铠装所作非磁性处理的实际效果不好,铠装层产生涡流、磁滞损耗并未抑制到预期程度。故本款强调非磁性处理需确认有效,又考虑到现今技术难以实现,故对需要增强电缆抗外力的外护层,首先示明铠装层应采用非磁性金属材料,主要有铝合金等。如广东某核电厂使用的法国铝合金铠装单芯电力电缆,运行中没有过热现象,反映良好,此外,英国等单芯电力电缆也采用铝合金铠装。
2 聚乙烯是一种非极性材料,具有较强的防潮湿性能,绝缘性能好,无毒,在潮湿和易受水浸泡环境采用聚乙烯作外护层的电缆,在实际工程中得到较广泛应用,反映较好。
3 系原条文第3款修改:
(1)聚乙烯不具有防火阻燃性、难燃性,本次修订去掉“阻燃性防火”描述。
(2)聚氯乙烯护套电缆虽然具有制造工艺简单、价格便宜、化学稳定性好、耐酸减等优点,但当着火燃烧时会释放出毒性烟气,使人中毒窒息,因此,从保证人的健康和有利于消防灭火的角度考虑,在人员密集场所以及有低毒性要求的场所,强调不应选用含有卤素的电缆护层。
4 现行行业标准《核电厂防火》HAD 102/11第6.5.1节规定:“电缆绝缘层和护套应当使用阻燃、低烟雾、低腐蚀性的材料”。另根据本标准修订所做的《核电站常规岛电缆选择与敷设》专题报告,核电厂厂用电缆均采用低烟、无卤外护层。
5 电缆外护层塑料护套的化学稳定性,可参照《城市电力电缆线路设计技术规定》DL/T 5221-2016附录D。
6 由于绝缘的电气强度要求不高,中压电缆经常不采用金属套结构,或采用更为简单的护套设计形式。一种方式是在聚合物护套下设置吸水层,聚合物护套能起到防水作用,但少量水分会以微量蒸汽的形式渗透过护套。吸水剂具有足够的吸水量,能够在电缆整个寿命期间保持绝缘足够干燥[参见国际电气工程先进技术译丛《海底电力电缆——设计、安装、修复和环境影响》(德)Thomas Worzyk著,应启良 徐晓峰 孙建生 译]。本款强调重要的3kV~35kV电缆和35kV以上高压电缆应具有金属塑料复合阻水层、金属套等径向防水构造。
由于敷设于海底的电缆一般距离都比较长,达到数千米至数十千米及以上,深度为几十米至数百米,海洋环境如海浪、潮汐、海流、海底地形复杂等因素,给海底电力电缆施工、运行带来严峻考验,一旦电缆故障进水,造成修复工作困难,修复的成本更高,因此,海底电缆需要有纵向和径向防水措施。铅作为金属护套,内部结构紧密,化学稳定性及耐腐蚀性好,径向防水性能好,根据国内外海底电缆经验,铝护套耐腐蚀性差,不适合用于海底电缆,通常采用铅护套和铜护套作为电缆径向防水措施。
7 按照电缆制造标准规定,外护套材料分热塑性材料和弹性体材料两种,热塑性材料又有聚氯乙烯(PVC)和聚乙烯两种,聚氯乙烯材料代码ST1和ST2分别适用于电缆导体工作温度80℃、90℃,聚乙烯材料代码ST3和ST7分别适用于电缆导体工作温度80℃、90℃,弹性体材料含氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯或类似聚合物,其材料代码SE1适用于电缆导体工作温度85℃。为避免电缆外护套设计选型不当,有必要特别提出外护套材料选用应与电缆最高允许工作温度相匹配。
3.4.2 自容式充油电缆加强层类型,当线路未设置塞止式接头时,最高与最低点之间高差应符合下列规定:
1 仅有铜带等径向加强层时,允许高差应为40m;当用于重要回路时,宜为30m;
2 径向和纵向均有铜带等加强层时,允许高差应为80m;当用于重要回路时,宜为60m。
3.4.3 直埋敷设时,电缆护层选择应符合下列规定:
1 电缆承受较大压力或有机械损伤危险时,应具有加强层或钢带铠装;
2 在流砂层、回填土地带等可能出现位移的土壤中,电缆应具有钢丝铠装;
3 白蚁严重危害地区用的挤塑电缆,应选用较高硬度的外护层,也可在普通外护层上挤包较高硬度的薄外护层,其材质可采用尼龙或特种聚烯烃共聚物等,也可采用金属套或钢带铠装;
4 除本条第1款~第3款规定的情况外,可选用不含铠装的外护层;
5 地下水位较高的地区,应选用聚乙烯外护层;
6 35kV以上高压交联聚乙烯绝缘电缆应具有防水结构。
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3.4.3 系原条文3.5.3修改条文。
3 我国南方一些地区,电缆遭受不同程度白蚁危害的现象较普遍,有的蛀蚀电缆外护层乃至金属套,造成110kV、220kV电缆故障,不容忽视。由于化学防治方法有副作用,将危害生态环境协调,因而合理的对策是采取物理防治法。
国内外工程实践的做法有:日本强调用硬度较高的光滑尼龙外护层,防蚁性优越,但成本高,且耐酸蚀性较差。以往英国BICC电缆公司在东南亚的白蚁活动地区,采用邵氏硬度不小于65的聚乙烯外护层(见G.F.Moore,Electric Cables HanDBook,1997),近年梅戈诺(Megolon)公司推出一种Termigon(译称退灭虫)特种聚烯烃共聚物防蚁护套料,不仅硬度比以往毫不逊色,且光洁有弹性又耐磨,防蚁性与抗酸蚀性均优,成本比尼龙低。国内有关单位与之合作,用于通信电缆,经测定符合《电线电缆 白蚁试验方法》GB/T 2951.38-1986,在电讯行业逐渐使用,2002年又用于肇庆110kV电缆工程实践(见《广东电缆技术》,2003.No.3)。
物理防治晚于化学防治方法,经验还不足,认识有待深化。虽然个别地区的金属套或钢铠曾遭白蚁蛀蚀,但暂还不宜完全否定其功效,仍作为一种防白蚁手段保留。
地下水位较高的地区,采用聚乙烯(PE)外护层,是就材料透水率而论,一般性PE为28×10-8[g·cm/(cm3·dmm H2O)],而PVC为160×10-8[g·cm/(cm32·dmm H2O)],PE的阻水性较好。
6 系新增条款。交联聚乙烯绝缘最大缺点就是透入水蒸气后,在电场作用下容易产生水树枝,直埋敷设虽是一种比较简单、经济的敷设方式,但由于敷设于地下土壤中,长期受潮气和水浸泡发生水树老化,3kV~35kV中压电缆一般为3芯电缆型式,电场强度不高,电缆可不设防水结构,挤包塑料护套提供的阻水屏障可以满足要求,但35kV以上高压电缆要有可靠的防水结构。
3.4.4 空气中固定敷设时,电缆护层选择应符合下列规定:
1 在地下客运、商业设施等安全性要求高且鼠害严重的场所,塑料绝缘电缆应具有金属包带或钢带铠装;
2 电缆位于高落差的受力条件时,多芯电缆宜具有钢丝铠装,交流单芯电缆应符合本标准第3.4.1条第1款的规定;
3 敷设在桥架等支承较密集的电缆可不需要铠装;
4 当环境保护有要求时,不得采用聚氯乙烯外护层;
5 除应按本标准第3.4.1条第3款~第5款和本条第4款的规定,以及60℃以上高温场所应选用聚乙烯等耐热外护层的电缆外,其他宜选用聚氯乙烯外护层。
3.4.5 移动式电气设备等经常弯曲移动或有较高柔软性要求回路的电缆,应选用橡皮外护层。
3.4.6 放射线作用场所的电缆应具有适合耐受放射线辐照强度的聚氯乙烯、氯丁橡皮、氯磺化聚乙烯等外护层。
3.4.7 保护管中敷设的电缆应具有挤塑外护层。
3.4.8 水下敷设时,电缆护层选择应符合下列规定:
1 在沟渠、不通航小河等不需铠装层承受拉力的电缆可选用钢带铠装;
2 在江河、湖海中敷设的电缆,选用的钢丝铠装型式应满足受力条件;当敷设条件有机械损伤等防护要求时,可选用符合防护、耐蚀性增强要求的外护层;
3 海底电缆宜采用耐腐蚀性好的镀锌钢丝、不锈钢丝或铜铠装,不宜采用铝铠装。
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3.4.8 系原条文3.5.8修改条文。
3 系新增条款。海底电缆宜采用耐腐蚀性好的镀锌钢丝、不锈钢丝、铜铠,不宜采用铝铠。工程实践证明,铝铠不适合在海水中敷设而适合在淡水中敷设,如1970年美国长岛的海缆遭受了严重的海水腐蚀,铠装就采用了成分为铝-镁-硅的“Aldrey”合金,1966年上海电力局购置的意大利比瑞利公司米兰电缆厂一回路4根(备用一相)220kV单芯350mm2海底充油电缆,敷设于黄埔江口,铠装结构为直径5mm、48根抗压力防砸小节距硬铝合金丝,正常运行了25年未反映有问题。
顺便指出,交流单芯海底电缆采用镀锌钢丝等磁性材料铠装层会产生较大涡流损耗,影响载流量,在工程设计计算中予以重视。
3.4.9 路径通过不同敷设条件时,电缆护层选择宜符合下列规定:
1 线路总长度未超过电缆制造长度时,宜选用满足全线条件的同一种或差别小的一种以上型式;
2 线路总长度超过电缆制造长度时,可按相应区段分别选用不同型式。
3.4.10 敷设在核电厂常规岛及与生产有关的附属设施内的核安全级(1E级)电缆外护层,应符合现行国家标准《核电站用1E级电缆 通用要求》GB/T 22577的有关规定。
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3.4.10 系新增条文。
条文说明同本标准第3.3.10条说明。
3.4.11 核电厂1kV以上电力电缆屏蔽设置要求应符合现行行业标准《核电厂电缆系统设计及安装准则》EJ/T 649的有关规定。
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3.4.11 系新增条文。
按现行行业标准《核电厂电缆系统设计及安装准则》EJ/T 649,核电厂1kV以上电力电缆采用屏蔽和屏蔽接地有专门的要求,需按其有关规定执行。
'>《电力工程电缆设计标准》GB 50217-2018 附录G 35kV及以下电缆敷设度量时的附加长度
附录G 35kV及以下电缆敷设度量时的附加长度
表G 35kV及以下电缆敷设度量时的附加长度
注:对厂区引入建筑物,直埋电缆因地形及埋设的要求,电缆沟、隧道、吊架的上下引接,电缆终端、接头等所需的电缆预留量,可取图纸量出的电缆敷设路径长度的5%。
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系原标准附录G。
附录H 电缆穿管敷设时允许最大管长的计算方法
附录H 电缆穿管敷设时允许最大管长的计算方法
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系原标准附录H。
表H.0.6中钢管的摩擦系数0.55有误,现与国家现行标准《城市电力电缆设计技术规定》DL/T 5221和《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》GB 50168取值一致。
H.0.1 电缆穿管敷设时的允许最大管长应按不超过电缆允许拉力和侧压力的下列公式确定:
式中:Ti=n——从电缆送入管端起至第n个直线段拉出时的牵引力(N);
Tj=m——从电缆送入管端起至第m个弯曲段拉出时的牵引力(N);
Tm——电缆允许拉力(N);
Pj——电缆在j个弯曲管段的侧压力(N/m);
Pm——电缆允许侧压力(N/m)。
H.0.2 水平管路的电缆牵拉力可按下列公式计算:
式中:Ti-1——直线段入口拉力(N),起始拉力T0=Ti-1(i=1),可按20m左右长度电缆摩擦力计,其他各段按相应弯曲段出口拉力计;
μ——电缆与管道间的动摩擦系数;
W——电缆单位长度的重量(kg/m);
C——电缆重量校正系数,2根电缆时,C2=1.1;3根电缆
Li——第i段直线管长(m);
θj——第j段弯曲管的夹角角度(rad);
d——电缆外径(mm);
D——保护管内径(mm)。
H.0.3 弯曲管段电缆侧压力可按下列公式计算:
H.0.4 电缆允许拉力应按承受拉力材料的抗张强度计入安全系数确定。可采取牵引头或钢丝网套等方式牵引。
用牵引头方式的电缆允许拉力可按下式计算:
式中:k——校正系数,电力电缆k=1,控制电缆k=0.6;
σ——导体允许抗拉强度(N/m2),铜芯取68.6×106N/m2,铝芯取39.2×106N/m2;
q——电缆芯数;
s——电缆导体截面(m2)。
H.0.5 电缆允许侧压力可采取下列数值:
1 分相统包电缆,Pm=2500N/m;
2 其他挤塑绝缘或自容式充油电缆,Pm=3000N/m。
H.0.6 电缆与管道间动摩擦系数可取表H.0.6所列数值。
表H.0.6 电缆与管道间动摩擦系数
注:电缆外护层为聚氯乙烯,敷设时加有润滑剂。
本标准用词说明
本标准用词说明
1 为便于在执行本标准条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:
1)表示很严格,非这样做不可的:
正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;
2)表示严格,在正常情况下均应这样做的:
正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”;
3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:
正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”;
4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。
2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合……的规定”或“应按……执行”。
引用标准名录
引用标准名录
《电工铜圆线》GB/T 3953
《电工圆铝线》GB/T 3955
《电缆的导体》GB/T 3956
《核电站用1E级电缆 通用要求》GB/T 22577
《钢结构防火涂料》GB 14907
《防火封堵材料》GB 23864
《电缆防火涂料》GB 28374
《交流金属氧化物避雷器的选择和使用导则》GB/T 28547
《耐火电缆槽盒》GB 29415
《电缆导体用铝合金线》GB/T 30552
《电力装置的电测量仪表装置设计规范》GB/T 50063
《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB 50058
《城市工程管线综合规划规范》GB 50289
《核电厂常规岛设计防火规范》GB 50745
《城市综合管廊工程技术规范》GB 50838
《高压交流电缆在线监测系统通用技术规范》DL/T 1506
《电力电缆隧道设计规程》DL/T 5484
《500kV交流海底电缆线路设计技术规程》DL/T 5490
《核电厂电缆系统设计及安装准则》EJ/T 649
《阻燃及耐火电缆 塑料绝缘阻燃及耐火电缆分级及要求 第1部分:阻燃电缆》GA 306.1
《阻燃及耐火电缆 塑料绝缘阻燃及耐火电缆分级及要求 第2部分:耐火电缆》GA 306.2
《电缆载流量计算》JB/T 10181
《防腐电缆桥架》NB/T 42037