基于電力電纜工程設(shè)計(jì)與設(shè)備選型的研究分析

陳愫珠

摘 要：電力電纜在發(fā)電廠中得到廣泛應(yīng)用，電力電纜的設(shè)計(jì)選型直接影響到設(shè)備的供電可靠性， 影響到發(fā)電廠的穩(wěn)定運(yùn)行及經(jīng)濟(jì)性。本文對(duì)臺(tái)州發(fā)電廠廠用電纜選型設(shè)計(jì)進(jìn)行分析研究，以期達(dá)到總結(jié)、交流作用。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠；電纜設(shè)計(jì)；選型

中圖分類(lèi)號(hào)：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

臺(tái)州發(fā)電廠位于浙江中部沿海，是浙江省主力火力發(fā)電廠之一，原有裝機(jī)容量1335MW，分五期建成，臺(tái)州第二發(fā)電廠2臺(tái)1000MW新建火電機(jī)組已通過(guò)國(guó)家發(fā)改委核準(zhǔn)。臺(tái)州發(fā)電廠一至五期廠房?jī)?nèi)電力電纜敷設(shè)總計(jì)280公里，電壓等級(jí)有380/220V、6kV、10kV三種規(guī)格，各期廠房、車(chē)間的電纜敷設(shè)以機(jī)組單元控制室下面的電纜夾層、380/220V配電裝置室地下的電纜隧道、6kV配電裝置室下面的電纜夾層為中心，以地面電纜溝、架空電纜橋架為輔，組成一個(gè)電纜敷設(shè)網(wǎng)絡(luò)。

一、廠用設(shè)備供電方式

1 6kV系統(tǒng)供電方式及電纜的電容電流計(jì)算

主廠房廠用高壓系統(tǒng)采用6kV電壓等級(jí)，單元機(jī)組的雙套輔機(jī)電動(dòng)機(jī)分接于兩段6kV母線上，每期兩臺(tái)單元機(jī)組的公用設(shè)備接在6kV公用段母線上。對(duì)于外圍的6kV廠用設(shè)備，如輸煤系統(tǒng)皮帶機(jī)、輸灰系統(tǒng)柱塞泵、循環(huán)水系統(tǒng)循環(huán)水泵，因遠(yuǎn)離主廠房，設(shè)備相對(duì)集中，且具有獨(dú)立性，在這些外圍輔助廠房分別設(shè)置6kV廠用配電裝置，就近供電給6kV輔助設(shè)備，比全部集中由主廠房供電經(jīng)濟(jì)、可靠，每期工程可節(jié)省6kV電力電纜13.2公里。

根據(jù)6kV電力電纜布置，6kV廠用電系統(tǒng)接地電容電流，由高壓廠變6kV側(cè)繞組、所連接的6kV聯(lián)絡(luò)及饋線電纜、6kV電動(dòng)機(jī)及低壓變壓器線圈共同提供，其中以6kV電纜電容為主，其他元件電容值所占比例很小忽略不計(jì)。

6kV電纜單位長(zhǎng)度電容電流（查手冊(cè)）：

70mm2 0.71A/km

120mm2 0.89A/km

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，臺(tái)州電廠四期6kV廠用電系統(tǒng)在最大連接方式下，電力電纜總長(zhǎng)度10.69km（一至三期和五期工程的6kV廠用電系統(tǒng)的電力電纜長(zhǎng)度都小于10.69km）， 其中70mm2電力電纜占75%， 95 mm2及以上電力電纜占25%， 95 mm2及以上電力電纜按120 mm2的0.89A/km計(jì)算，合計(jì)電容電流（考慮1.1的系數(shù)）為：

Ic=10.69km×

（0.71×75%+0.89×25%）×

1.1=8.88 （A）

計(jì)算結(jié)果，6kV系統(tǒng)最大單相接地電容電流小于10A，故6kV廠用電系統(tǒng)采用中性點(diǎn)不接地方式。

6kV系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地方式，接線簡(jiǎn)單，不需要中性點(diǎn)接地設(shè)備，節(jié)約投資，因不人為增加單相接地電阻，則流過(guò)故障點(diǎn)的電流僅為容性電流，尤其在實(shí)際接地電流小于10A時(shí)，允許系統(tǒng)帶接地繼續(xù)運(yùn)行2小時(shí)，為處理接地故障贏得了時(shí)間。

2 低壓系統(tǒng)供電方式

主廠房低壓廠用負(fù)荷的供電方式按發(fā)電機(jī)組單元制接線原則，低壓廠用負(fù)荷由接自本機(jī)組6kV工作段的低壓廠用變壓器供電，低壓公用負(fù)荷如化水、工業(yè)水、油處理、廠區(qū)、檢修修配、照明、輸煤、除灰、除塵、循環(huán)水等系統(tǒng)采用獨(dú)立設(shè)置的動(dòng)力中心（PC）和電動(dòng)機(jī)控制中心（MCC）的380/220V供電方式。

3 10kV系統(tǒng)供電方式

溪口水庫(kù)淡水泵房和微波站山上分別設(shè)置低壓廠用配電裝置，各由2條10kV配電線路降壓至380/220V供電。

二、電纜設(shè)計(jì)選型

1 電力電纜型式選擇

電纜型式根據(jù)環(huán)境條件、敷設(shè)方式、用電設(shè)備等選擇。

常用的電力電纜有油浸電纜、聚氯乙烯絕緣電纜、交聯(lián)聚乙烯電纜等，根據(jù)不同的使用場(chǎng)合，又分為不同種類(lèi)的特種電纜。隨著生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)工藝的不斷提高，聚氯乙烯和交聯(lián)聚乙烯電纜已經(jīng)成為使用最廣泛的電纜產(chǎn)品。

聚氯乙烯由聚氯乙烯樹(shù)脂與添加劑加工而成，具有優(yōu)良的電氣性能，耐潮、耐化學(xué)性、耐電暈性好，不延燃。交聯(lián)聚乙烯還可提高工作溫度10～20℃，并有良好的耐輻照特性。聚氯乙烯絕緣電纜化學(xué)性能穩(wěn)定、耐燃、耐油、沒(méi)有高低差限制，可以垂直敷設(shè)，安裝維護(hù)簡(jiǎn)單、方便。故在低壓回路選用阻燃聚氯乙烯絕緣電纜。

對(duì)于高壓電力電纜，由于聚氯乙烯絕緣電纜介質(zhì)損耗大，隨溫度上升介質(zhì)損耗增加明顯，電纜的電性能和機(jī)械性能也明顯下降，聚氯乙烯絕緣電纜運(yùn)行允許溫度一般不超過(guò)65℃。而交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜耐熱性能好，電纜運(yùn)行允許溫度可達(dá)90℃，電纜載流量大，絕緣性能好，重量輕，也無(wú)高差限制，可以垂直敷設(shè)，電纜線芯分相屏蔽，不易發(fā)生相間短路故障，可減少電纜短路事故。故對(duì)6kV和10kV系統(tǒng)電力電纜，選用交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜。

塑料電纜的電氣性能要求，見(jiàn)表1：

對(duì)于電廠事故應(yīng)急啟用的輔機(jī)電纜如直流油泵、消防水泵、蓄電池直流電源電纜、事故照明電源電纜等采用耐火型電纜，可保證在電纜著火情況下也能夠維持設(shè)備在一段時(shí)間內(nèi)的正常工作，給事故處理爭(zhēng)取寶貴的時(shí)間。

2 電力電纜截面積的選擇

電力電纜截面積的選擇關(guān)系到投資、線路損耗和電壓質(zhì)量、電纜的使用壽命等。選擇合適的截面積，使電力電纜滿(mǎn)足最大工作電流下的纜芯溫度要求和電壓降要求，最大短路電流作用下的熱穩(wěn)定要求。

電力電纜的導(dǎo)線截面積可按表2選擇

三、電纜敷設(shè)設(shè)施

由于電廠廠房?jī)?nèi)大量使用了塑料絕緣電纜，為保持電纜敷設(shè)強(qiáng)度，主廠房電力電纜無(wú)論是零米以下的地下室電纜隧道，還是零米以上的架空部分，均使用金屬橋架敷設(shè)電纜。電纜在橋架上的排列原則是按電壓等級(jí)的高低由上而下進(jìn)行排列的，最上面的是6kV動(dòng)力電纜，以下依次為1kV動(dòng)力電纜、控制電纜，最下面敷設(shè)熱控電纜和通訊電纜，這樣可以減輕電力電纜發(fā)生故障時(shí)，對(duì)控制電纜和通訊電纜造成的損害。對(duì)全廠公用負(fù)荷的重要電纜，同一機(jī)爐雙套輔機(jī)的廠用供電電纜，分開(kāi)布置在通道兩側(cè)電纜橋架上，避免一側(cè)通道上的輔機(jī)供電電纜發(fā)生故障時(shí)，影響到另一側(cè)通道上的輔機(jī)供電電纜的正常運(yùn)行。

電纜溝及電纜隧道在土建設(shè)計(jì)時(shí)考慮排水措施，電纜溝、電纜隧道內(nèi)的排水坡度方向一致，統(tǒng)一將雨水排到電纜隧道集水井，再用自動(dòng)抽水泵將集水井中的雨水抽到電纜隧道外面的蓄水池，確保全廠電纜溝、電纜隧道排水通暢。

四、電纜防火設(shè)計(jì)

為了防止電纜火災(zāi)時(shí)的火勢(shì)迅速蔓延，電力電纜選用阻燃型，對(duì)于特別重要的回路如應(yīng)急電源至消防、火災(zāi)報(bào)警、通風(fēng)排煙、應(yīng)急照明等供電回路，采用耐火型電纜。

各單元機(jī)組的機(jī)、爐電纜采用分道敷設(shè)，在電纜豎井及屏盤(pán)底部開(kāi)孔處采用阻燃材料封堵填實(shí)，不讓空氣和液體流通。

在主廠房電纜隧道進(jìn)、出口設(shè)置防火門(mén)，電纜溝交叉口設(shè)置阻火墻，對(duì)敷設(shè)在電纜隧道、電纜夾層、電纜溝內(nèi)的電纜，每隔50米采用耐火材料進(jìn)行阻隔。對(duì)主廠房易受外部著火影響和積粉易燃的電纜區(qū)段、汽機(jī)機(jī)頭、鍋爐制粉系統(tǒng)、輸煤棧橋等架空電纜橋架采用耐火電纜槽盒，設(shè)置電纜槽盒蓋板。在相鄰機(jī)爐的接合部，主廠房通向外部的所有接口、電纜隧道與電纜溝的接口，全廠輔助廠房電纜溝的出入口處、架空橋架穿墻處均用電纜防火材料進(jìn)行封堵。

各期主廠房電纜豎井、電纜夾層、電纜隧道內(nèi)設(shè)置煙感探測(cè)器，并敷設(shè)感溫電纜，相應(yīng)之處設(shè)置消防設(shè)施，當(dāng)探測(cè)器探測(cè)到火災(zāi)時(shí)，自動(dòng)向集控室發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并啟動(dòng)自動(dòng)滅火裝置。

參考文獻(xiàn)

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