电力储能系统用电线电缆技术规范

1电力储能系统用电线电缆技术规范本文件规定了额定电压DC1500V及以下电化学储能系统用直流侧电缆的一般要求、产品代号和表示方法、电缆结构要求、成品电缆试验和要求、检验规则和包装、运输及贮存等。注：电化学储能系统用直流侧电缆是电池储能系统中连接直流侧的电池模块之本文件适用于电化学储能系统用直流侧电缆的生产和验收。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T2423.3—2016电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Cab：恒定湿热试验GB/T2423.17—2016电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ka：盐雾GB/T2900.10电工术语电缆GB/T2951.11—2008电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法第11部分：通用试验方法——厚度和外形尺寸测量——机械性能试验GB/T2951.12—2008电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法第12部分：通用试验方法——热老化试验方法GB/T2951.13—2008电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法第13部分：通用试验方法——密度测定方法——吸水试验——收缩试验GB/T2951.14—2008电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法第14部分：通用试验方法——低温试验GB/T2951.21—2008电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法第21部分：弹性体混合料专用试验方法——耐臭氧试验——热延伸试验——浸矿物油试验GB/T2951.31—2008电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法第31部分：聚氯乙烯混合料专用试验方法——高温压力试验——抗开裂试验GB/T2951.32—2008电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法第32部分：聚氯乙烯混合料专用试验方法——失重试验——热稳定性试验GB/T3048.4—2007电线电缆电性能试验方法第4部分：导体直流电阻试验GB/T3048.5—2007电线电缆电性能试验方法第5部分：绝缘电阻试验GB/T3048.8—2007电线电缆电性能试验方法第8部分：交流电压试验GB/T3048.9—2007电线电缆电性能试验方法第9部分：绝缘线芯火花试验GB/T3048.14—2007电线电缆电性能试验方法第14部分：直流电压试验GB/T3956电缆的导体GB/T4909.2—2009裸电线试验方法第2部分：尺寸测量GB/T6995.1—2008电线电缆识别标志方法第1部分：一般规定GB/T11026.1—2016电气绝缘材料耐热性第1部分：老化程序和试验结果的评定GB/T11026.2—2012电气绝缘材料耐热性第2部分：试验判断标准的选择GB/T12706.1额定电压1kV（Um＝1.2kV）到35kV（Um＝40.5kV）挤包绝缘电力电缆及附件第1部分：额定电压1kV（Um＝1.2kV）和3kV（Um＝3.6kV）电缆GB/T17650.1取自电缆或光缆的材料燃烧时释出气体的试验方法第1部分：卤酸气体量的测定GB/T17650.2取自电缆或光缆的材料燃烧时释出气体的试验方法第2部分：用测量pH值和导电率来测定气体的酸度2GB/T17651.2电缆或光缆在特定条件下燃烧的烟密度测定第2部分：试验步骤GB/T18380.12电缆和光缆在火焰条件下的燃烧试验第12部分：单根绝缘电线电缆火焰垂直蔓延试验1kW预混合型火焰试验方法GB/T18380.33电缆和光缆在火焰条件下的燃烧试验第33部分：垂直安装的成束电线电缆火焰垂直蔓延试验A类GB/T18380.34电缆和光缆在火焰条件下的燃烧试验第34部分：垂直安装的成束电线电缆火焰垂直蔓延试验B类GB/T18380.35电缆和光缆在火焰条件下的燃烧试验第35部分：垂直安装的成束电线电缆火焰垂直蔓延试验C类GB/T18380.36电缆和光缆在火焰条件下的燃烧试验第36部分：垂直安装的成束电线电缆火焰垂直蔓延试验D类GB/T19666阻燃和耐火电线电缆或光缆通则IEC60684-2:2011绝缘软管第2部分：试验方法3术语和定义GB/T2900.10界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1电力储能系统electrochemicalenergystoragesystem以电化学电池为储能载体，通过储能变流器进行可循环电能存储、释放的系统。[来源：GB/T36547—2018，3.1]注：一般包含电池系统、储能变流器及相关辅助设施等。对于接入10(6)kV及以上电压等级的电化学储能系统，3.2电池模块batterymodule由电池单体采用串联、并联或串并联连接方式，且只有一对正负极输出端子的电池组合体，还宜包括外壳、管理与保护装置等部件。[来源：GB/T36276—2018，3.1.2]3.3电池簇batterycluster由电池模块采用串联、并联或串并联连接方式，且与储能变流器及附属设施连接后实现独立运行的电池组合体，还宜包括电池管理系统、监测和保护电路、电气和通讯接口等部件。[来源：GB/T36276—2018，3.1.3]3.4汇流箱combinerbox在电力储能系统中将若干个点电池模块串并联汇流后接入的装置。3.5储能变流器powerconversionsystem，PCS连接电池系统与电网(和/或负荷)，实现功率双向变换的装置。[来源：GB/T36558—2018，3.3]3.6直流侧DCside在电化学储能系统中，从电池模块到储能变流器的部分。3.7额定电压ratedvoltage电缆的额定电压是电缆设计、使用和进行电性能试验用的基准电压。3.8型式试验（符号T）typetests3按一般商业原则对本文件所包含的一种类型电缆在供货之前所进行的试验，以证明电缆具有满足预期使用条件的良好性能。注：型式试验的特点是除非电缆材料或设计或制造工艺的改变可能改变电缆的3.9抽样试验（符号S）sampletests由制造方按规定的频度，在成品电缆试样上或在取自成品电缆的某些部件上进行的试验，以检验电缆是否符合规定的要求。3.10例行试验（符号R）routinetests由制造方在成品电缆的所有制造长度上进行的试验，以检验所有电缆是否符合规定的要求。4一般要求4.1额定电压电缆的额定电压分为DC1000V和DC1500V。系统的工作电压可长时间地超过该系统标称电压的10如果电缆的额定电压至少等于该系统的标称电压，则电缆可在高于额定电压10％的工作电压下使用。4.2电缆安装时的最小弯曲半径电缆安装时的最小弯曲半径按表1规定。表1电缆安装时的最小弯曲半径4D>254.3温度范围应根据环境需要选择适合的电缆。导体最高温度、推荐使用环境温度范围、电缆最高工作温度按表2规定。表2温度范围℃℃℃+90-2050+125-4060+150-40604.4成品电缆标志4.4.1一般要求电缆应有制造厂名或商标、产品型号、额定电压和导体标称截面积的连续标志。标志可采用油墨印字、压印凸字或凹字等方法印在电缆外表面上。4.4.2标志连续性电缆外表面一个标志的末端与下一个相同标志的始端之间的距离不应超过500mm。标志间距按图1检4图1电缆外表面标志间距4.4.3标志清晰度和耐擦性所有标志应字迹清楚，容易识别或易于辨认。油墨印字标志应耐擦。用浸过水的一团脱脂棉或一块棉布轻轻擦拭标志，共擦拭10次，结果应容易识别或易于辨认。5产品代号和表示方法5.1产品代号5.1.1系列代号5.1.2导体代号第5类软铝合金导体 L第6类软铜导体 R第6类软铝合金导体 RL5.1.3绝缘/护套材料代号耐热90℃聚氯乙烯绝缘/护套 V耐热125℃交联聚烯烃绝缘/护套 Z耐热150℃硅橡胶绝缘 G5.1.4使用环境代号户外使用 O室内使用 I5.1.5特殊性能代号耐湿热 D耐盐雾 S5.2产品型号5.2.1产品型号的组成如图2所示。使用环境代号、特殊性能代号护套材料代号绝缘材料代号导体代号产品系列代号成束阻燃特性代号图2产品型号组成排列顺序图55.2.2产品型号及名称见表3。表3产品型号及名称ESV、ESRV、ESLV、ESRLV注：表中型号未包含成束阻燃特性、使用环境5.3产品表示方法产品用型号、电压等级、规格及本文件编号表示。产品型号由成束阻燃性能代号、产品系列代号、导体代号、绝缘材料代号、护套材料代号、使用环境代号及特殊性能代号组成。成束燃烧电缆产品的表示方法，应符合GB/T19666的规定。6电缆结构要求6.1导体6.1.1材料导体应由镀锡或不镀锡的退火铜线绞合而成。如果使用镀锡退火铜线，铜线外应均匀覆盖一层连续的锡层。镀层应光滑连续，不应出现正常或矫正视力可见孔隙。铝合金线缆应由铝合金线绞合而成。6.1.2结构导体应采用GB/T3956规定的第5种或第6种软铜导体。导体最大单丝直径应符合GB/T3956的要求。绞、束导体的节径比不应大于表4规定。表4节径比6.1.3隔离层6导体外可采用非吸湿性材料绕包作为隔离层，隔离层应易从导体上取下。6.1.4电阻20℃导体直流电阻应符合GB/T3956的要求。6.2绝缘6.2.1材料绝缘材料的选用应与电缆的耐温等级相适应。绝缘应为表2所列的一种挤包成型材料。绝缘的机械物理性能应符合表5、表6或表7的要求。交联聚烯烃绝缘电缆应具有无卤低烟阻燃特性。表5聚氯乙烯材料机械物理性能—150%150%——时间试验结果h ——±25%150%±25%±25%150%±25%——温度℃h——温度试验结果h11℃50%50%)℃-20±2-20±27 7℃-20±230%-20±230%℃-20±2-20±2——温度——时间h———±25%150%±25%±25%150%±25%℃50%50%表6交联聚烯烃材料机械物理性能—120%120%℃h——±30%±30%±30%±30%℃8——100%25%100%25%h4%4%℃-40±2-40±2℃-40±230%-40±230%℃-40±2-40±2h——±30%±30%±30%±30%9℃50%50%表7硅橡胶绝缘机械物理性能—150%——时间h9—120%试验结果：——100%25%4℃-40±2℃-40±230%℃-40±28℃50%6.2.2结构绝缘应紧密地挤包在导体或隔离层上，且容易剥离而不损伤绝缘、导体、镀锡层。绝缘的横断面上应无正常或矫正视力可见的气孔和砂眼等缺陷。绝缘线芯按GB/T3048.9—2007的规定进行火花试验，应在生产过程中对所有绝缘线芯长度进行试验。击穿点处应剪断。6.2.3厚度绝缘厚度的平均值（修约到0.1mm）不应小于表8、表9规定的标称厚度；绝缘最薄处厚度（修约到0.01mm）不应小于标称厚度的900.1mm。绝缘在任一截面上的最大厚度不应大于最小厚度按GB/T12706.1—2020的附录B进行数值修约。表8无护套电缆的结构尺寸466.3护套（若有）6.3.1材料护套材料的选用应与电缆的耐温等级相适应。护套应采用聚氯乙烯或交联聚烯烃材料。护套的机械物理性能应符合表5或表6的要求。交联聚烯烃护套电缆应具有无卤低烟阻燃特性。注：户外用电缆的护套颜色通常为黑色。6.3.2结构护套应紧密地挤包在绝缘上，且容易剥离而不损伤绝缘、护套。护套的横断面上应无正常或矫正视力可见的气孔和砂眼等缺陷。6.3.3厚度护套厚度的平均值（修约到0.1mm）不应小于表9规定的标称厚度；护套最薄处厚度（修约到0.01mm）不应小于标称厚度的850.1mm。按GB/T12706.1—2020的附录B进行数值修约。6.4防护层6.4.1材料为了防止磨损，硅橡胶绝缘电缆外层宜包覆一层纤维编织层或其他耐磨防护层，防护层的耐温等级应与电缆的耐温等级相适应。6.4.2结构防护层编织应均匀，没有结头或间隙。6.5外径和椭圆度电缆平均外径（修约到0.1mm）应符合表8或表9的规定。对于有防护层的硅橡胶绝缘电缆，其平均外径上限应在表8规定的平均外径上限值基础上加上0.5mm。在成品电缆的同一横截面上测得任意两点外径之差（椭圆度）不应超过平均外径上限的15％。测量两处，取最大差值。按GB/T12706.1—2020的附录B进行数值修约。表9带护套电缆的结构尺寸467成品电缆试验和要求7.1电气性能7.1.1性能要求成品电缆电气性能应符合表10的规定。表10电气性能试验1mhV3mmmhVVΩ17.1.2绝缘体积电阻率试验7.1.2.1导体最高温度为90℃的绝缘体积电阻率试验按GB/T3048.5-2007的规定进行试验。本试验应在经过成品电缆电压试验的试样上进行，有护套或防护层的电缆应剥去护套或防护层而不损伤绝缘线芯。直流测试电压为80V～500V并加足够长的时间以达到合理稳定的测量，推荐的时间为1min。7.1.2.2导体最高温度为90℃以上的绝缘体积电阻率试验本试验应在经过成品电缆电压试验的试样上进行。从被试电缆上切取一段1.40m长的试样，有护套或防护层的电缆应剥去护套或防护层而不损伤绝缘线芯。在绝缘中央部分包覆一层半导电层并在半导电层上包覆一层屏蔽层，屏蔽层可以是金属编织或金属带，其包覆方法应使有效测量长度为1.0m。在有效测量长度的两端留出1mm宽的间隙，再绑扎5mm宽的金属丝作为保护环；然后将试样弯成直径约为15Di（Di为绝缘的外径）但至少是0.20m的圆圈。试样应置于规定试验温度的空气烘箱中持续2h，试样和空气烘箱的箱壁之间的净距应至少为5cm。在导体和屏蔽层之间施加直流测试电压80V～500V并加足够长的时间以达到合理稳定的测量，推荐的时间为1min，测试时保护金属丝环接地。7.1.2.3绝缘体积电阻率计算体积电阻率由所测得的绝缘电阻按公式（1）求得：式中：ρ——体积电阻率，单位为欧姆厘米(Ω•cm）；L——试样有效测量长度，单位为千米（km）；R——测量得到的绝缘电阻，单位为兆欧（MΩ);Di——绝缘外径，单位为毫米（mmd——绝缘内径，单位为毫米（mm）。表11体积电阻率℃VZG7.1.3绝缘长期耐直流试验取一根5m长的电缆，有护套电缆或防护层的电缆应剥去护套或防护层而不损伤绝缘线芯。把试样浸入含氯化钠30g/L的恒温水槽中，水槽的水溶液温度为（85±5）℃,试样两端应露出水溶液约0.25m。应在水溶液和试样导体间施加等于额定电压的直流电压，导体接负极，水溶液接正极。在240h以内，试样不应击穿，试验结束后绝缘表面不应损坏。绝缘变色可忽略。7.1.4护套表面电阻截取三段成品电缆试样，每段试样长度约为250mm。用工业酒精清洁电缆护套表面，每个试样上用直径为（0.2～0.6）mm的细铜丝螺旋缠绕两个电极，两电极之间距离为（100±2）mm，缠绕完成后再次清洁两电极间的电缆护套表面。将制好电极的试样放置在温度为（20±2）℃,相对湿度为（65±5的试验箱中24h。从试验箱中取出试样，立刻在两电极间施加（100～500）V的直流电压，1min后测量电阻值。护套表面电阻Rs按式（2）计算：Rs=Rl×a/Ls······································································(2)式中：Rl——测量电阻值，单位为欧姆(Ω);a——电缆试样的周长，单位为毫米（mm）；Ls——两电极之间的距离，单位为毫米（mm）。测量三个试样的表面电阻，试验结果以中间值作为该电缆的护套表面电阻。7.2非电气性能试验7.2.1绝缘机械物理性能试验绝缘的机械物理性能试验按表5、表6、表7中规定的方法进行试验。7.2.2护套机械物理性能护套的机械物理性能按表5、表6中规定的方法进行试验。7.2.3耐液体化学品试验7.2.3.1概述本试验用于验证电缆有限地暴露在电化学储能系统环境中对化学品的耐受性。根据不同的电化学储能类型选择适宜的化学品。所有液体化学品应由供需双方协商确定；供需双方对液体化学品的种类及配比没有特殊要求时，采用表12推荐的液体化学品种类及配比进行试验。表12液体化学品227.2.3.2试样为每种试验化学品准备600mm长的试样，将两端的绝缘和护套（若有）剥掉25mm，并绕50mm直径的芯轴弯曲成U形。7.2.3.3装置烘箱应配备可以悬挂试样的网板，收集盘应放在烘箱底部用于收集滴落的化学品。7.2.3.4试验步骤和要求试样两端剥掉绝缘和护套/防护层（若有）的部分应形成钩状，使得试样悬挂在烘箱中的网板上。对于需要测试的每种液体试剂，将400mm长的试样浸入液体试剂中10s，然后取出并沥干3min后再放入烘箱中，烘箱温度为表2中的电缆正常运行时导体最高温度。需要注意剥掉绝缘和护套/防护层（若有）的两试样不应放置在同一个烘箱中。试样只需要在放置于烘箱前浸泡在液体试剂中一次。烘箱放置时间达到后，将试样从烘箱中取出并在室温下放置30min。然后，在室温下进行卷绕，试棒的芯轴直径不应大于5D（D为电缆外径），直至则按照表10的规定进行成品电缆电压试验，绝缘均不应击穿。7.2.4柔韧性试验7.2.4.1概述本试验用于测量和量化电缆的柔韧性。7.2.4.2试样按照表13中规定的长度切取五个试样。尽可能避免有附加的机械应力。如发现任何弯曲，应记录如图3所示的曲率（c）。图3测定曲率标引符号说明：c——曲率；D——电缆外径。7.2.4.3试验步骤和要求按照表8和表9规定的电缆平均外径上限来选择试验时的销孔位置。试验时销孔的位置如表13和图4所示。按照表13对齐两个下滑轮，并将上面的第三个滑轮降到电缆的顶部。如果发现任何弯曲，将试样行试验直至达到最大力值。记录力的最大值Fmax，单位为牛顿（N）。取五个试样的平均值。柔韧性试验结果应符合供需双方之间的要求。注：柔韧性试验装置详细尺寸参数参见ISO19642-2:2019的附录B。表13柔韧性试验装置的试验参数单位为毫米4.0<5.5<7.0<9.0<12.0<16.0<21.0<ABCDEFGH图4柔韧性试验装置——试验时销孔的位置标引序号说明：1——小支架；2——大支架；A～H——试验时销孔的位置。图5电缆柔韧性的试验装置标引符号说明：Fa——施加的力。7.2.5成品电缆单根垂直燃烧试验成品电缆的单根垂直燃烧试验应符合GB/T18380.12的要求。7.2.6成品电缆成束燃烧试验对于成束垂直安装敷设电缆，当有成束阻燃要求时，电缆应进行成束阻燃燃烧试验。应根据制造商声明的类别进行成束阻燃试验，阻燃A类、阻燃B类、阻燃C类、阻燃D类试验应分别符合GB/T18380.33、GB/T18380.34、GB/T18380.35、GB/T18380.36的要求。7.2.7卤酸气体含量试验本试验仅适用于无卤阻燃交联聚烯烃材料作为绝缘和/或护套的无卤电缆，无卤电缆的每种非金属材料都按GB/T17650.1进行试验。试验结果溴和氯含量（以HCl表示）不应大于0.5％。7.2.8氟含量试验本试验仅适用于无卤阻燃交联聚烯烃材料作为绝缘和/或护套的无卤电缆，无卤电缆的每种非金属材料都按GB/T7113.2进行试验。试验结果氟含量不应大于0.1％。7.2.9pH值和电导率试验本试验仅适用于无卤阻燃交联聚烯烃材料作为绝缘和/或护套的无卤电缆，无卤电缆的每种非金属材料都按GB/T17650.2进行试验。试验结果pH值不应小于4.3，电导率不应大于10μS/mm。7.2.10烟密度试验本试验仅适用于无卤阻燃交联聚烯烃材料作为绝缘和/或护套的无卤电缆。按GB/T17651.2的规定进行试验，并符合GB/T17651.2的要求。7.2.11湿热试验在高温高湿环境中安装敷设的电缆，当有耐湿热性能要求时，应进行湿热试验。试验时间为1000h。随后按GB/T2951.11—2008中第9章的规定进行机械性能试验，绝缘和护套的抗张强度变化率不应大于±30断裂伸长率变化率不应大于±30％。7.2.12耐盐雾试验在高盐高湿环境中安装敷设的电缆，当有耐盐雾性能要求时，应进行盐雾试验。成品电缆按GB/T2423.17—2018规定进行336h的盐雾试验。盐雾试验后将样品取出并在常温下至少放置16h，随后按GB/T2951.11—2008中第9章的规定进行机械性能试验，绝缘和护套的抗张强度变化率不应超过±30断裂伸长率变化率不应超过±30％。7.2.13人工气候老化试验敷设在户外的电缆，当有耐候老化性能要求时，应进行人工气候老化试验。从被试电缆上截取足够长的电缆，取出绝缘线芯制取护套试样（试件），有机械损伤的试件不能作为试验用试样。试验设备应符合GB/T16422.2—2014的规定。氙弧灯在波长在300nm～400nm，辐照强度为43W/m2×（1±15。试样暴露时间为720h，即360个120min的循环，每个循环的要求如下：——喷水时间（18±0.5）min，无氙弧灯照射，黑板温度为（50±3）℃,相对湿度不控制。取出试样并将试样放置于环境温度下16h后，检查试样光照面，应无目力可见的裂纹；按GB/T2951.11—2008中第9章的规定进行机械性能试验，人工气候老化试验后抗张强度变化