城市电力电缆设计技术规定讲解

《城市电力电缆线路设计技术规定》及电力电缆设计关键技术应用1广东电网公司电网规划研究中心2014年7月梁爱武文卫QQ/微信17266368主要内容电缆工程基本构成电缆工程设计主要问题电缆在线监测海缆工程2典型电缆工程示意电缆电缆GIS终端GIS终端户外终端户外终端绝缘接头接地箱保护箱交叉互联箱4电缆材料典型价格：110kV电缆（1200mm2）940元/m*根220kV电缆（2500mm2）2000元/m*根110kV电缆接头2.3/个220kV电缆接头9.8万/个电缆线路工程典型造价：110kV单回电缆工程800万/km220kV单回电缆工程1700万/km注：造价随土建的不同会有较大差异电力隧道典型土建费用3.1m×3.7m大开挖3万/m3.5m内径盾构5.5万/m3.5m内径顶管4.5万/m，工井200-300万/个典型造价主要内容电缆工程基本构成电缆工程设计主要问题电缆在线监测海缆工程5电缆工程设计主要问题路径选择敷设方式和两端电缆和附件选型金属套接地方式的确定等路径选择原则：1、规划协调；2、路径长度、敷设方式、施工、运行；3、兼顾各种地下市政管线：已有的，规划的；4、与城市规划协调：利用已有桥梁、隧道等。

结合城市规划，沿现有或规划道路新建电力隧道沿附近现有道路或规划道路的人行道或绿化带，沟槽形式利用附近现有的预留电缆通路管线情况：踏勘目测、收资和管线物探需注意的问题：与规划道路建设的先后顺序；沿线路径规划或用途是否稳定，如乡间小路和塘沿等；沿线地质是否稳定，如回填土等；敷设方式常用敷设方式电缆槽—一般1~2回路，电缆水平排列，可内填河沙。造价较低，施工简便，可优先选取。预制、砖砌、浇筑。电缆沟—一般2回路以上，电缆可水平、垂直、品字形，可在空气中敷设。砖砌，浇筑。电缆管道—开挖铺管和非开挖铺管，主要用于穿越道路。开挖铺管一般混凝土包封。载流量受限严重。尽量减少。电力隧道—一般6回及以上，适用于规划要求严格且出线紧张的地段，统筹电力规划和城市规划来使用。电缆运行条件好，技术复杂，造价高。桥梁敷设—随交通桥梁时，应征得管理部门同意，并校核荷载；一般桥上不做接头，做好防振措施；独立电缆桥时，注意防洪要求。预留空间。选用原则回路数；载流量，规划要求；实地条件；施工运行。电缆槽电缆槽—一般1~2回路，电缆水平排列，可内填河沙。造价较低，施工简便，可优先选取。预制、砖砌、浇筑。电缆沟电缆沟—一般2回路以上，电缆可水平、垂直、品字形，可在空气中敷设。砖砌，浇筑。电缆沟电缆管道电缆管道—开挖铺管和非开挖铺管，主要用于穿越道路。开挖铺管一般混凝土包封。载流量受限严重。尽量减少。电缆管道电力隧道电力隧道—一般6回及以上，适用于规划要求严格且出线紧张的地段，统筹电力规划和城市规划来使用。电缆运行条件好，技术复杂，造价高。电力隧道电力隧道隧道防水和排水；隧道接地；蛇形敷设：水平，垂直电缆捆扎；载流量计算；通风消防：安全孔/通风口/防火门桥梁敷设桥梁敷设—随交通桥梁时，应征得管理部门同意，并校核荷载；一般桥上不做接头，做好防振措施；独立电缆桥时，注意防洪要求。预留空间。桥梁敷设两端工程终端场塔上终端平台柔性干式终端220kV110kV220kV110kV110kV两端工程终端场塔上终端平台柔性干式终端220kV110kV220kV110kV110kV两端工程终端场塔上终端平台柔性干式终端220kV110kV220kV110kV110kV两端工程注意的问题引下线的电气距离电缆终端头接线排受力沉降防范电缆引上段的隔磁措施终端座处考虑预留施工的足够空间荷载校验电缆选型导体截面——输送容量；载流量（受限于敷设方式等）绝缘形式——一般采用XLPE，海底可考虑用充油金属护套——一般用皱纹铝套，海底用铅套。光滑铝套的探讨？外护套——陆上常用的有PVC护套（阻燃）、HDPE+Termigon复合护套（防腐和白蚁咬噬）。√√载流量如果电缆运行温度过高，会加速绝缘材料的老化，因此，交联聚乙烯电缆长期运行温度不高于90℃。热源导体发热——电流，截面绝缘发热——电压、绝缘厚度金属护套发热——接地方式散热环境温度——温差，热流动力敷设环境——辐射，对流，热传导热阻——热阻系数回路内各相之间各回路之间热影响，电影响常用计算方法经验系数法IEC推荐的热阻公式（保守）有限元分析一味增大截面来满足输送容量时不恰当的。回路间影响。与架空不同。计算工况的错误。载流量载流量计算的一些问题环境温度土壤热阻系数回路数品字形、水平、垂直布置是否回填砂隧道内载流量计算多根并联的电流分配载流量电缆载流量包含长期运行持续额定电流（ContinuousCurrentRating）IR和短时应急（Emergency）容许电流IE。按日负荷变化特征不同，IR可分为2类：当日负荷率（LoadFactor）LF为1时称为IR1，它适合于发电厂按机组满发时恒定负荷回路；当LF小于1时称为IR2，适合于城市电网等公用系统或周期性变化负荷回路。显然IR2≥IR1。持续额定电流简称载流量，我国规程规范中的电缆载流量迄今只有IR1，未示出IR2，也未明示IE及其确定方式。IEC60287（国内JB/T10181.5-2000）给出了IR1的算法，IEC60853则将算法扩展至IR2和IE。采用IEC60853的计算较为繁琐，若准确计算IR2需要预知日负荷确切变化，但一般在工程阶段只知道LF的概值，因此运用IEC60853算法的意义不大。相对IEC，日本JCS第168号E标准和美国IEEEstd835标准列出了只需要获知LF概值的简单算法。为避免繁琐计算，工程阶段宜借鉴日、美等算法计算IR2。Lf

≤1，为日负荷率Lf0.70.750.80.850.90.951IR2，（A）边侧电缆912886861838814792771中间电缆908882857833810788767金属护层接地方式

电力电缆金属护套或屏蔽层必须按下列规定接地：1、3芯电缆应在线路两端直接接地；2、交流单芯电缆，线路上至少一点直接接地，且任一点感应电压在正常满负载下，采取屏蔽措施时不得大于300V；3、长距离单芯水底电缆线路应在两岸的接头处直接接地。交流、单芯金属层感应电压正常时危及人身安全，短路时护套打穿接地原则抑制护层感应电压减小护层电流短路时提供回流保护外护套安全可实施常用接地方式单端接地交叉互联接地单端接地金属套一端直接接地、另一端经保护器接地、或加回流线，适用于线路不长时。护套电流为电容电流，无感应环流。直接接地箱保护接地箱直接接地点保护接地点U直接接地点保护接地点I回流线交叉互联接地绝缘接头接地箱交叉互联箱适用于线路较长时（如1km以上）。三小段构成一完整循环，中间绝缘接头，交叉互联箱，两端直接接地。直接接地点直接接地点U交叉互联点交叉互联点解决了感应电压、短路屏蔽等问题。即便各段等长，环流依然存在！交叉互联接地接地线、回流线、同轴电缆截面。技术经济比较后选择接地方式95mm2120mm2240mm2Q=196.71kA2*sQ=313.56kA2*sQ=1245.54kA2*s主要内容电缆工程基本构成电缆工程设计主要问题电缆在线监测海缆工程3132电缆状态可测状态量量的提前和处理事故或例行检修状态检修必要性成熟度低中高弱中强问题：理论研究不足，专家系统空缺；部分状态量提取技术不成熟。理论技术经常提到的几个问题可靠性：长期运行的防水性能（污水）电源信号传输标准DTS分布式光纤测温通过光纤连续测量电缆表面温度和线芯电流，实时计算线芯温度。原理——利用激光在光纤内散射和温度关系。配置——屏柜（主机、服务器、不间断电源、显示器、短信模块、交换机）+光纤优点——光纤既是传感器又是信号传输线，系统简单，可靠性高，抗干扰能力强。空间分辨率高。用途：1、实时掌握电缆的输送裕量，当一回电缆跳闸，希望另一回电缆短时输送较大的电流，可计算出可过载的时间和过载容量。2、某些附件故障前，伴随着表面温度明显升高，监测附件表面温度有参考意义。局放监测局部放电是最为灵敏的缺陷测量方法，电缆及附件逐步老化后，会产生电树枝，电树枝伴随着局部放电，开始产生局部放电至击穿，过程可能长达几年，因此检测局部放电，并定位，是避免电缆击穿的好方法。原理——方法很多，一般的利用电流传感器或电容效应，捕捉局放的高频信号。现状——难点在于信号的提取和抗干扰措施。有工程实例，但也有理论上待解决的问题。同一接头，用不同厂家产品测得不同结果，关注测量数据相对值及发展趋势。用途：了解各接头及附近的局放及发展情况，为状态检修提供参考。外护套绝缘监测通过连续检测金属护套接地电流来监测护套绝缘，是目前不改变线路连接，不影响运行的唯一可行办法。原理——电流互感器。配置——CT（大小电流）、前端数据处理和通信模块、主机屏柜等用途：掌握金属护套的接地电流大小，判断外护套的绝缘状况，如是否已破损(多点接地)、接地线被盗等。在线监测系统层出不穷；存在夸大炒作的现象，成熟、可靠、准确和可验证性需要检验；系统配置冗余繁杂。整体地缺乏统一标准。37在线监测系统主要内容电缆工程基本构成电缆工程设计主要问题电缆在线监测海缆工程电气计算38海缆工程主要内容海缆结构海缆敷设施工2.1接缆2.2前期准备（扫海）2.3登陆施工2.4水中段敷设施工海缆工程设计39海缆结构海缆结构海缆结构充油电缆海缆结构交流：一般用于短距离、容量不太大，损耗大；直流：一般用于长距离、大容量，损耗小。经济距离？VICAS（古河+藤仓）、JPS（住友+日立）、LS、耐克森、普瑞斯曼、ABB（干式直流）……45补充：柔性直流柔性直流特点：可长距离、低功率输电；可向无源负荷或低短路容量的网络供电；可控性强，无需无功补偿；（STATCOM，调节无功）；占地面积小。适用于：中小容量长距离孤岛输电；安全高效灵活的电网互联；风电等可再生能源接入。美国长岛柔性直流工程Shoreham换流站柔性直流换流站德国BorWinAlpha海上平台46补充：柔性直流序号工程名称直流电压容量换流器输电线路投产时间备注1赫尔斯扬±10kV3MW2电平架空线10公里1997试验性工程2哥特兰±80kV50MW2电平电缆70公里1999风电并网3

丹麦风电接入±9kV7.2MW2电平电缆4.4公里2000与交流系统联网4Directlink±80kV3×60MW2电平电缆6×65公里2000电网互联5美国墨西哥背靠背±15.9kV36MW3电平——2000背靠背联网6默里连接工程±150kV220MW3电平电缆180公里2002交流弱网互联7美国长岛±150kV330MW3电平电缆40公里2002电网互联，电力交易8挪威海上平台±60kV2×41MW2电平电缆67公里2005海上平台供电9波罗的海联网±150kV350MW2电平电缆105公里2007非同步联网10CapriviLink纳米比亚±350kV600MW架空线970公里预计2010年交流弱网互联11北海海上Valhall油田平台±150kV78MW2电平电缆292公里预计2010年电机变频驱动，提高效率12德国海上风电并网±150kV400MW2电平电缆406公里预计2009年世界最大风电场并网13美国TransBay±200kV400MW多电平电缆88公里预计2010年电网互联，城市供电14上海南汇风电场接入系统±25kV16MW2电平电缆小于14公里2009年底风电场接入，试验性工程15汕头南澳风电多端柔性直流±160kV多电平海缆约9km2013年底海缆工程主要内容水下电缆（海底电缆）海缆敷设施工2.1接缆2.2前期准备（扫海）2.3登陆施工2.4水中段敷设施工海缆工程设计47施工过程动画演示482.2前期准备（扫海）

散装过缆整体吊装2.1接缆

492.2前期准备（扫海）

扫海时采用DGPS系统定位导航，扫海范围在电缆路由轴线左右各50米。海南联网登陆施工502.3始端登陆施工512.3始端登陆施工海南联网登陆施工522.3始端登陆施工532.4水中段敷设施工汕头南澳岛110kV海缆施工过程介绍542.4水中段敷设施工汕头南澳岛110kV海缆施工过程介绍552.4水中段敷设施工各型水力机械式埋设机海缆工程主要内容水下电缆（海底电缆）海缆敷设施工2.1接缆2.2前期准备（扫海）2.3登陆施工2.4水中段敷设施工海缆工程设计56573海缆工程设计设