從設計選型方面提升110kV及以上電力電纜及附件質(zhì)量穩(wěn)定性分析

劉巖松

摘要：隨著城鎮(zhèn)化建設的推進以及電網(wǎng)建設的發(fā)展，110kV及以上的電力電纜及附件產(chǎn)品在電網(wǎng)中的應用越來越廣。為強化電力電纜及附件的質(zhì)量管控，本文是在總結(jié)近年來電力電纜及附件質(zhì)量問題分析和運行故障處理的經(jīng)驗基礎(chǔ)上，以電網(wǎng)運行維護方的角度，從產(chǎn)品設計選型方面進行了分析。

關(guān)鍵詞：設計選型;電力電纜;附件;質(zhì)量穩(wěn)定性

1.確定電纜及附件的使用條件

電纜及附件的使用條件包括運行條件和安裝條件，確定使用條件是確保電纜及附件安全穩(wěn)定運行的前提。

運行條件，要確定系統(tǒng)額定電壓、三相系統(tǒng)的最高電壓、雷電過電壓、系統(tǒng)頻率、系統(tǒng)的接地方式、最大額定電流、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、短路電流最大持續(xù)時間、電纜線路壓降、電纜附件的安裝環(huán)境。

安裝條件，要確定電纜線路的長度、電纜敷設的排列方式和金屬套互聯(lián)與接地方式、電纜的敷設方式及敷設安裝的詳細情況。

2.電纜及附件絕緣水平選擇

絕緣水平是影響電力電纜及附件穩(wěn)定運行的關(guān)鍵因素。電纜及附件的任何兩個導體之間的額定工頻電壓應按等于或大于電纜所在系統(tǒng)的額定電壓選擇選擇。電纜及附件的任何兩個導體之間的運行最高電壓應按等于或大于電纜所在系統(tǒng)的最高工作電壓選擇。電纜及附件的每一導體與屏蔽層或金屬套之間的雷電沖擊耐受電壓之峰值應根據(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。

3.電纜絕緣種類、導體截面和結(jié)構(gòu)的選擇

電力電纜在設計選型的時候，應重點考慮絕緣種類、導體截面和結(jié)構(gòu)等因素。

3.1絕緣種類的選擇

交聯(lián)聚乙烯（XLPE）電纜具有優(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(chǎn)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（VCV）生產(chǎn)線或長承模生產(chǎn)線（MDCV）上生產(chǎn)的交聯(lián)電纜。

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(shù)經(jīng)濟比較后認為合適時仍可選用充油電纜。

乙丙橡膠絕緣（EPR）電纜的柔軟性好，耐水，不會產(chǎn)生水樹枝，耐g射線，阻燃性好，低煙無鹵。但其價格昂貴，故在水底敷設和在核電站中使用時可考慮選用。

3.2導體截面的選擇

導體截面應從有關(guān)的電纜產(chǎn)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(chǎn)品標準，則導體截面應從GB/T?3956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。（在IEC60287《電纜持續(xù)載流量（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(chǎn)生不允許的高電場強度。

3.3金屬屏蔽層截面的選擇

對于無金屬套的擠包絕緣的金屬屏蔽層，當導體截面240mm2及以下時可選用銅帶屏蔽，但當導體截面大于240mm2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。

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套作為徑向防水層。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，應要求在制造時采取增加金屬套厚度或在金屬套下增加疏繞銅絲的措施。

3.4交聯(lián)電纜徑向防水層的選擇

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。

3.5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-S1（STl）型聚氯乙烯外護套。導體最高工作溫度為90℃，應選用PVC-S2?（ST2）?型聚氯乙烯或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用防火阻燃外護套。

4.電纜附件的結(jié)構(gòu)型式

4.1電纜終端結(jié)構(gòu)型式的選擇

電纜終端結(jié)構(gòu)型式的選擇，應滿足電纜電壓等級、絕緣類型、安裝環(huán)境和設備可靠性要求，并符合經(jīng)濟合理原則。110kV及以上電纜終端還應符合下列規(guī)定：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，設備終端和GIS終端應具有符合要求的接口裝置，其連接?必須相互配合。終端尾管必須有接地用接線端子。充油電纜的GIS終端，應選用使電纜油和SF6氣體完全密封隔離的全密封結(jié)構(gòu)。充油電纜或其他帶壓力的終端，應能承受電纜允許的最高油壓。

4.2電纜接頭結(jié)構(gòu)型式的選擇

電纜接頭結(jié)構(gòu)應滿足電纜電壓等級、絕緣類型、安裝環(huán)境和設備可靠性要求，并符合經(jīng)濟合理原則和下列規(guī)定：電纜接頭要把電纜的主要部分，如導體、導體屏蔽、絕緣、絕緣屏蔽、金屬護套和外護層連接起來。電纜導體連接應有良好的導電性能和機械強度。具有鋼絲鎧裝的電纜，必須維持鋼絲鎧裝的縱向連續(xù)且有足夠的機械強度。電纜接頭中的銅導體之間一般宜采用壓接方式連接。

5.電纜附件的絕緣特性與機械特性

電纜附件的絕緣特性和機械特性是電纜附件與電力電纜匹配的前提，終端、街頭的選型應與電力電纜密切配合。

戶外電纜終端的外絕緣必須滿足所設置環(huán)境條件（如污穢等級、海拔高度等）的要求，并有一個合適的泄露比距。在一般環(huán)境條件下，外絕緣的泄露比距不應小于25mm/kV，并不低于架空線絕緣子串的泄露比距。110kV及以上高壓電纜戶外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，并能承受與它連接的導線上2kN的水平拉力。

絕緣接頭的絕緣隔離板，應能承受所連電纜護層絕緣水平2倍的電壓。直埋于土壤的接頭宜加設保護盒。保護盒應作防腐處理并能承受路面荷載的壓力。