電力工程電纜設計規范

        1 總 則
        1.0.2 一般性技術要求，是指各行業系統電力工程具有共性的內容。僅屬行業系統特點的特殊性技術要求，另由相關的工程建設行業標準載明。
 

        2 術 語
        在《電工名詞術語電線電纜》(GB2900．10—84)和有關國家標準未載明，而本規范需明確定義的專業性術語，現列示于本章中。

        3 電纜型式與截面選擇
        3．1 電纜芯線材質
 

        3.1.1 控制和信號電纜導體截面一般較小，使用鋁芯在安裝時的彎折常有損傷，與銅導體或端子的連接往往出現接觸電阻過大，且鋁材具有蠕動屬性，連接的可靠性較差，故統一明確采用銅芯。

        3.1.2、3.1.3 電力電纜導體材質的選擇，既需考慮其較大截面特點和包含連接部位的可靠安全性，又要統籌兼顧經濟性，宜區別對待。

        同樣條件下銅與銅導體比鋁與銅導體連接的接觸電阻要小約10—30倍，據美國消費品安全委員會(CPCS)統計的火災事故率，銅芯線纜占鋁芯線纜的1／55，可確認銅芯電纜比鋁芯電纜的連接可靠和安全性較高。

        此外，電源回路一般電流較大，同一回路往往需多根電纜，采用鋁芯更增加電纜數量，造成柜、盤內連接擁擠，曾多次因連接處發生故障導致嚴重事故?，F明確重要的電源回路需用銅芯，可提高電纜回路的整體安全可靠性。

        耐火電纜需具有在經受750—1000℃作用下維持通電的功能。鋁的熔融溫度為660℃，而銅可達1080℃。

        水下敷設比陸上的費用高許多，采用銅芯有助于減少電纜根數時，一般從經濟性和加快工程來看將顯然有利。

        3.1.4 我國銅、鋁材長期供不應求，自給率約占80％，電線電纜耗銅、鋁約占總量的50%左右，因而受市場銅、鋁價格波動影響，近幾年銅較鋁價上揚較快，趨勢難望逆轉，故以減少銅的進口量仍具有積極意義。

        同截面電纜用銅芯比鋁芯允許載流量雖增大約30％，但計入容重差異的耗材量約增2倍，按近年電纜出廠價計要貴1．4～2．2倍。顯然宜繼續采取以鋁代銅的技術經濟政策。

        3．2 電力電纜芯數
        3．2．1、3．2．2 交流lkV及以下電源中性點直接接地系統，按設有中性線、保護接地線，中性線與保護接地線獨立分開或功能合一等不同接線方式，在供電系統中已客觀存在著不同類別。

        故需相應明確電纜芯數的選擇要求。

        3．2．3 大電流回路采用單芯電纜，較三芯電纜可改善柜、盤內密集的終端連接部位電氣安全間距；對長線路情況可減免接頭，利于提高線路工作可靠性。水下電纜線路采用單芯較三芯能減少或避免有接頭時，也同樣獲此有利效果。

        多年電纜運行實踐顯示了接頭故障率占電纜事故中相當高的比例，基于電纜密集匯聚于柜、盤中因電氣間距等因素容易導致事故的經驗教訓，因而在綜合評價時，不應只注意單芯與三芯的投資差異，還要注重技術性。

        3．3 電纜絕緣水平
        3．3．2 中性點不直接接地系統，單相故障接地時能繼續運行，但伴隨有健全相的電壓升高，若lmin內能切除接地故障，該電壓升高對絕緣的影響一般可不計。然而，按我國系統現有自動裝置和運行水平，切除含單相接地故障的饋電線路多數難lmin內實現。

        我國6～35kV系統一般為中性點不直接接地。過去有些工程的電纜僅按額定線電壓選擇，實踐中有些電纜“相對地”電壓為額定相電壓值的絕緣水平，運行時屢有源此發生的絕緣擊穿事故，造成巨大損失。而采用高一檔額定相電壓的電纜，相對安全可靠性獲得提高。鑒于設計階段難預料故障切除時間，故就一般情況下明確對供電系統宜增強絕緣，但對有的行業系統采用額定相電壓值后運行實踐尚無問題的情況，可允許區別對待。

        至于133％相電壓和8h的界限，與已頒發SDJ26—89、DL401—91、SD289—88標準一致，且與美國ASTMD470—81、IECl83也相近，但沒有美國AEICCS5—82保守。

        發電機回路重要，切除故障時間較長，電纜長度有限，宜取173％相電壓。

        3．3．4 直流輸電系統的電纜絕緣層中zui大電場強度，不僅依賴于外施電壓，還與纜芯負載相關，運行中若改變電能傳輸方向，伴隨著電纜極性倒換，其內部電場強度可能顯增。

        3．3．5 分項說明：
        (1)較長的高壓電纜線路，常配置縱差保護、監測信號等需有控制電纜且緊鄰并行敷設。一次系統單相接地時，感應在控制電纜上的工頻過電壓，可能超出常用控制電纜的絕緣水平。

        如英國在12km275kV電纜線路旁并行敷設的控制電纜上，測得工頻感應過電壓(對應一次系統單相短路電流25kA)分別達：21～25kV(控制電纜有銅帶鎧裝)、12—15．5kV(鉛包)，并通過試驗判明了常用的5kV和15kV級控制電纜不合所需；即或使用15kV級控制電纜，就需使所接信號設備實行不共同接地的絕緣隔離。

        我國某城市3km長100kV電纜線路旁，并行的控制電纜，在一次系統單相短路電流15kA作用下的工頻感應過電壓，即或采取備用芯接地，使電力電纜改為鉛包兩端接地、增設并列接地線等，經驗算仍不能抑制在常用控制電纜的絕緣水平下，需用不低于10kV級的控制電纜。

        這種控制電纜俗稱導引電纜，國內現已有15kV級產品且曾在工程中應用。

        (2)高壓配電裝置中，空載切合、雷電波侵入的暫態和不對稱短路的工頻等情況，伴隨由電磁、靜電感應以及接地網電位升高諸途徑作用，控制電纜上可能產生較高干擾電壓。

        國內在一些220-330kV變電所，通過實地測試，控制電纜上的暫態干擾有的達2500～4000v；具有金屬屏蔽或備用芯接地時，則降低至60％以下。

        工頻過電壓的影響往往較暫態過電壓更甚。某220kV變電所曾在一次系統短路時，由于接地網電位升高，導致控制電纜絕緣擊穿。

        有曾作過變電所接地電網的電位分布計算，以南方某市土壤電阻率約50Ω·m，按典型接地網配置條件，算得對應于工頻短路電流5kA的地網電位可達4200V(見《高壓電技術》1991年第2期)。如果以500kV變電所近旁單相接地可能達40～50kA，且變電所分配的接地電流相應達15-20kA的發展形勢(可參見《電氣計算》第47卷第5期，第29頁)，則可推算地電位升高幅值將顯增。從而在鄰近接地網的控制電纜上將產生較高干擾電壓。
 

        中南某水電廠110kV和220kV電纜聯絡線與控制電纜并行約100m，相互間距1．5～3m，按單相接地12kA，算得接地網電位升高達6100V。為此而設置均壓線，降低對控制電纜上的干擾幅值以限制不超過約3000V的控制電纜工頻耐壓。

        日本在11個110kV變電所64處控制電纜回路設自動裝置，測得各種干擾電壓，累積一年半統計的幾率分布結果，顯示4700～7500V可達40年發生一次?？紤]到系統電壓的增高，其數量級影響還將增大。80年代即提出了在低壓回路不宜設置避雷器，而把絕緣水平劃分有適應不同范圍的3kV、4kV、7kV的工頻試驗電壓標準(詳見《電氣評論》1981年第4期第364-398頁)。

        我國1988年頒布的塑料絕緣控制電纜國標規定的額定電壓為450／750V，德國等已列有600/1000V級常規控制電纜標準系列。國內制造廠現也推出600／1000V系列控制電纜。

        綜合可認為，本項所擬規定將有助于提高安全可靠性，同時具有可行性。這也是在原水電部電力規劃設計院1985年頒布的《500kV變電所設計暫行技術規定》基礎上的肯定與全面性考慮。

        (3) 電氣干擾影響較小的情況，如控制信號電纜具有良好的金屬屏蔽，與電力電纜并行不長或相距較大，沒有并行電力電纜等，工程實際中有采用300／500V控制電纜，或對弱電信號回路控制電纜使用250V、100V級額定電壓等。

        本項強調以電氣干擾影響很小情況作為前提，可避免單純以工作回路的電壓來考慮，尤其在弱電信號回路情況下需予注意。

        3．4 電纜絕緣類型

        3．4. 1 允許高差限制值規定的下限，是基于運行實踐經驗教訓總結采取較可靠的安全值，上限則與GB9326標準給出的允許穩態zui高油壓大致對應。

        3．4．2 與六氟化硫全封閉電器直接相連的自容式充油電纜終端，當油氣隔離不嚴實時，若工作油壓低于全封閉電器氣壓時，將有六氟化硫氣體逸出溶于電纜油中，可能引起在氣相附近的界電強度下發生雜亂的局部放電，以致損壞絕緣的后果。

        日本70年代中期前投產的工程，有以0．2～3kg／cm2油壓充油電纜與2-6kg／cm2氣壓的六氟化硫全封閉電器直連方式，運行8～10年后從終端內抽取油樣，測得溶于油中的氣體量達0．8％～1％體積，個別zui大為18．5％體積，已超過按40年絕緣壽命制訂的允許含氣量不超過2．5％體積的指標；對于超量情況，管理對策是實施終端解體檢查、濾油、對密封環的粗糙面進行精度研磨等，這就不僅增添運行維修的麻煩，還將影響該回路持續供電，宜引以為鑒。

        3．4．5 普通聚氯乙烯(簡稱PVC)絕緣允許zui高工作溫度為70℃，曾測得電力電纜纜芯70℃時，與電纜外皮的溫差梯度為10～15℃，可知電纜位于60℃以上環境纜芯溫度將超過允許值，故即以60℃起劃分為高溫。

        適應高溫的絕緣材料可能有多種，所列僅常用類型。如耐熱普通聚氯乙烯可達90℃；交聯聚乙烯(簡稱XLPE)通常非輻照制作工藝時為90℃；輻照交聯聚乙烯可達105℃；乙丙橡膠(簡稱EPR)為90℃；金屬管氧化鎂絕緣可達250℃以上。

        3．4．6 普通聚氯乙烯電纜絕緣耐寒性較差，所列是按普通型擬定的。

        3．4．7 普通聚氯乙烯料在燃燒時逸出氯化氫氣體量達300mg／g，火災事故中暴露出PVC電纜含有濃烈的毒性煙氣，是妨礙消防活動、延長加劇火勢蔓延的主因，且彌蔓煙氣的沉淀物，有導電和腐蝕性，對電氣裝置還產生“二次危害”。

        3．4．8 6kV級PVC絕緣電纜于70年代問世曾有批量應用，實踐后反映發熱較突出，泄漏電流變化大且三相不平衡系數常超過容許值1．5。此外，能生產PVC電纜的廠家眾多。其中有的質量保證條件差，從整體意義上的可靠性，不及XLPE電纜。

        PVC單價雖較低，但計入它與XLPE的容重差別、允許工作溫度和短路溫度較XLPE低，就意味著同樣條件下，選用PVC要較XLPE增大1～3級截面，現擇例列示對比電纜單價于表1，可了解梗概。

        6kV以上電壓級不用普通聚氯乙烯電纜，是基于其介電率和介質損耗正切值均較高，隨電壓平方變化的有功損耗就將顯增，且耐電特性不及交聯聚乙烯。

        3. 4. 9 交聯聚乙烯電纜在國外于60年代開發應用，迄今已很廣泛。長期實踐和測試表明，交聯聚乙烯電纜的水樹現象及其防止，是提高可靠性的癥結。

        水樹的基本對策是：①盡量消除絕緣材料中的水分、雜質；②避免或改善電纜構造上電場的局部集中③采用水樹難以發展的組份材料制作，或實行電纜的阻水構造。

        實現①，首要是采取干式交聯工藝，它較水蒸氣交聯方式，可降低含水量10倍以上；實現②，在于采取內、外半導電層與絕緣層的所謂三層共擠制作工藝，以使其表面光滑化。

        高壓XLPE電纜實際多具有這兩項特性。然而中壓級、尤其對6kV的XLPE電纜，在②項對策上經歷了認識過程的深化提高。如：
日本中壓交聯聚乙烯電纜的半導電層構造，先后有三種型式：A．內、外半導電層為包帶（簡稱T—T型)；B．內半導電與絕緣層同時擠出但外半導電層為包帶，即兩層共擠式(E—T型）；C. 內、外半導電與絕緣層同時擠出，即三層共擠式(E—E型)。

        其6kV級XLPE電纜，1972～1976年前為T—T型，此后至1982～1986年前改為E—T型，80年代中期后演進為E—E型。22—33kV級1983年前部分廠為E—T型，部分廠按E—E型，1983年后均為E—E型。

        近年，電纜事故統計顯示了6kV比22—33kV XLPE電纜事故次數高10倍以上，達200-250次/年，尤以水樹原因占相當大的比例，其中按電纜半導電構造特征分類統計的年事故率，分別有T—T型2-4次／100km·年和E—T型0．2～0．4次／100km·年，而E—E型尚未發生事故(詳見《電氣學會技術報告(Ⅱ部)》第404號、1990年10月《電氣上工事》等)。

        這或許正是日本1991年增訂JCS第395號"6kV三層共擠式XLPE電纜”標準的緣由。

        瑞典較美、日為早地采取兩層共擠式，且從1975年起對中壓級XLPE電纜均按三層共擠式，但在電纜的阻水構造上僅采用粉末充填于導體的方式，沒有其他防水構造。運行10年后的電纜事故統計，緣于水樹引起的故障按產品制造年份分類，1975年前生產的9000km電纜出現107次，1975年后生產的27000km電纜，卻僅有7次。這也在一定程度上顯示了三層共擠式有助極大地提高交聯聚乙烯電纜運行可靠性。

        隨著共擠式構造，曾出現在實施接頭時剝離不易的困難，如今由于可用易剝離的半導電混合物，能減小半導電與絕緣層之間粘合力，應不再屬缺點。

        我國XLPE電纜的大量應用，主要在近10年，但運行經驗的深入總結還不夠。以干式交聯工藝制造的中壓交聯聚乙烯電纜，運行沒幾年就多次出現絕緣故障的事例來看，缺乏外傷、水浸因素又無明顯過負荷或動態過電壓影響，就難以排斥電纜構造上的缺陷。

        為避免重蹈覆轍，借鑒國外經驗，從有助于提高可靠性擬定的本項要求，將有利于交聯聚乙烯電纜的發展應用。再者，與原能源部1989年頒布的《發電廠、變電所電纜選擇與敷設設計規程》(SDJ26—89)要求一致，也體現技術措施的連續性。至于國內制造廠部分僅具備兩層共擠式生產能力的中壓XLPE電纜，尚可用于非重要性回路。

        3．5 電纜外護層類型

        3.5.1 本章采取與《電纜外護層》(GB2952—89)相一致的專有名詞與術語。本條說明分述如下:
        (1)雖然制造時應遵循國家標準，不致出現違背本項要求，但工程實際曾有三芯電纜代用于交流單相情況，因渦流損耗發熱導致電纜溫升過高的事例時有發生。

        (2)裸鉛包電纜直埋于潮濕土壤中出現腐蝕穿孔；外鋼鎧雖有一般性防腐處理，但在化學腐蝕環境年久影響銹蝕的事例較多，故需防范。

        (3)電纜擠塑外套常用聚乙烯(PE)或聚氯乙烯(PVC)。
        聚乙烯(PE)不及聚氯乙烯(PVC)耐環境應力開裂性能好，聚氯乙烯在燃燒時分解的氯有助于阻熄，故一般多采用聚氯乙烯。但是，—20℃以下低溫用普通聚氯乙烯易脆化開裂，而聚乙烯可耐—50~—60℃；對丙酮、二甲苯、三氯甲烷、石油乙醚、雜酚油、氫氧化鈉等化學藥物的耐受性，聚乙烯優于聚氯乙烯；燃燒時聚乙烯不象聚氯乙烯析出含有氯化氫等毒性氣體，這些情況就宜采用聚乙烯作擠塑護套。
 

        (4)XLPE電纜受外部水或化學溶液滲透浸入，形成水樹導致絕緣故障的經驗教訓，應予重視。如：
        日本有多起事故是普通聚氯乙烯外護層的交聯聚乙烯電纜，在經常水份浸泡下形成水樹故障(可參見《電氣學會技術報告(Ⅱ部)》第230號、1990年10月(電氣と工事)等)。德國中壓交聯聚乙烯電纜運行中迭次頻繁發生故障的回路，經剖析就有主要是水份滲入電纜所導致(見1989年供配電會議CIRED資料)。

        電纜的防水構造以鉛包或皺紋鋁包效果，國內外應用于高壓電纜較普遍。如：國外有在地下水位高、水中含有高濃鹽分的地方，考慮直埋地段常有建設上開挖施工的機械性防護，對132kV級交聯聚乙烯電纜采用鉛包。

        我國南方幾個大城市110kV交聯聚乙烯電纜引進時，考慮溝道、直埋均有水浸泡，采用皺紋鋁包，運行8年來均正常。

        金屬塑料復合阻水層的阻水特性，從表2、表3中示出的測試數據，可了解梗概。

        雖然塑料金屬復合阻水層構造的交聯聚乙烯電纜，日本已應用至154kV級，我國近年也制造出110kV級，但終究實踐不長，還難以評估其適用范圍。

        3．5．2 容許高差是根據電纜zui高工作油壓對應確定的。

        3．5．3 直埋敷設采用鋼帶鎧裝等的條件之一，主要是不能滿足本規范第5。3．3條(2)項要求的情況。由于重載車輛通過時傳遞至電纜的壓力較大。借鑒日本電氣設備技術基準，直埋敷設的埋深對載重車經過地段要求大于—1．2m，只是在無重壓情況下埋深可按—0，6m，允許用無鋼帶鎧裝電纜，而本規范對35kV及以下電纜的一般埋深要求為不小于—0．7m，兩相對比或可理解本條(1)項的安全防范意義。

        直埋敷設采用鋼帶鎧裝等的條件之二，是從防止外力破壞考慮的，如位于開發建設區等將開挖施工的地方。

        統計顯示直埋敷設的電纜事故較多，且屬于機械性損傷的比例相當高。如某大城市10kV約2200多公里供電電纜線路，1987～1991年發生故障588次，外力破壞就占242次(見1992年“全國電力系統第四次電力電纜運行經驗交流會”論文)

        3. 5. 4 全塑電纜受鼠害而導致故障的情況屢見不鮮。統計顯示，外徑10～15mm的電纜受害比例zui大。日本鐵道因鼠害導致電氣信號事故，1969～1984年共發生335次，每年達48～62次之多(詳見1991年4月《三菱電線工業時報》第81號、1990年4月號《電設工業)等)。

        (3)項在要求的用詞上采取允許稍有選擇，主要考慮：(A)除地下公共性人流較密的重要場所外，一些大型電子計算機裝置的信號電纜也受鼠害較多，如日本30％以上單位針對性地采取防鼠害對策。(B)擠塑外套中含防鼠劑的電纜，國外已成功應用，我國也在開發；此外，電纜埋砂敷設等也有防鼠害效果。

        本條(6)項的規定，指明一些不適于使用聚氯乙烯外套的情況外，強調宜用聚氯乙烯是考慮到它的機械性較好，且在火災時因氯的釋放有助阻止延燃。

        3. 5. 8 水下電纜主要在水深、水下較長、水流速較大或有波浪、潮汐等綜合作用的受力條件下，僅靠電纜纜芯的耐張力往往不足以滿足要求，需有鋼絲鎧裝且宜預扭或絞向相反式構造。

        此外，江、海等船舶的投錨和海中拖網漁船的漁具等，可能有機械損傷危及時，有時也需電纜具有適當防護特性，在構造上可綜合考慮，即在細、粗鋼絲鎧裝常規型式外，還可能有雙層鋼絲鎧裝、鋼帶加雙層鋼絲鎧裝，或反向卷繞的雙層鋼絲、短節距卷繞的雙層鋼絲，以及鎧裝中含有聚酰胺纖維制的承重線、碳化硅聚氯乙烯護層等多種構造型類，需因地制宜選擇。

        3．6 控制電纜及其金屬屏蔽

        3. 6. 1 本條是從避免同時受到絕緣損壞、機械性損傷、著火或電氣干擾等影響失掉正常工作，以提高安全可靠性所擬。原水電部電力規劃設計院頒《500kV變電所設計暫行技術規定》(SDGJ—85)已含有相同要求。

        3. 6. 2 同一電纜纜芯之間距離較小，耦合性、電磁感應強，較電纜相互間的干擾大，由表4和表5可知梗概。

        某電廠計算機監測系統模擬量低電平信號線與變送器電源線公用一根四芯電纜，引起信號線產生約70V的共模干擾電壓，對以毫伏計的低電平信號回路，顯然影響正常工作。

        某超高壓變電所分相操作斷路器的控制回路，由于三相合用一根電纜，按相操作時的脈沖，使其他相可控硅觸發，誤導致三相聯動，后分用獨立的電纜，就未再誤動。
此類事例曾屢有發生，在于缺乏本項明確要求。

        3．6．3 同一往返導線如果分屬兩根電纜，敷設形成環狀的可能性難避免，在相近電源的電磁線交鏈下會感生電勢，其數量級往往對弱電回路低電平參數的干擾影響較大。

        3．6．4 可參見本規范第3．3．5條(2)項的說明。

        3．6．5 弱電回路控制電纜與電力電纜如果能拉開足夠距離，或敷設在鋼管、鋼制封閉式托盤等情況，可能使外部干擾降至容許限度。否則，一般與電力電纜鄰近并行敷設，或位于高壓配電裝置且近旁有接地干線等情況，干擾幅值往往對無屏蔽的控制電纜所連接的低電平信號回路等，將產生誤動或絕緣擊穿等影響。

        3．6．6 控制電纜含有金屬屏蔽時降低干擾的效果，與屏蔽構造型式相關。同時要看到屏蔽構造要求越高，相應投資也越大。有、無金屬屏蔽的控制電纜造價，約增10％-20％(鋼帶鎧裝、鋼絲編織總屏蔽)或更大的份額。

        如計算機監測系統總投資中，信號回路等控制電纜的造價約占30％；2×30萬千瓦機組工程共需1400—1600km電纜，其中控制電纜達1200km左右，有的工程使用屏蔽電纜占50%以上。

        此外，晶體管保護、計算機監測系統等裝置實現抗干擾已達一定水平，還將進一步完善。

        因此，本條要求的首要原則是，避免在降低干擾措施上的重疊、保守。其次，就通常應用且較成熟的經驗，給出一般性規定。

        3．6．6．1 高壓配電裝置中控制電纜，未有金屬屏蔽時，經由靜電、電磁感應和接地線地電位升高等作用，干擾電壓往往較大。從表6和表7可略知梗概。一般采用總屏蔽型，可望顯著改善，但當電壓較高和500kV配電裝置情況，測試表明，需雙層式總屏蔽才獲所要求的抑制干擾效果。
 

        3. 6. 6. 2 計算機監測系統信號回路控制電纜的分類特征：(1)開關量信號，小于60V或小于0.2A；(2)高電平模擬信號，大于±1V或0～50mA；(3)低電平模擬信號，不大于±IV。
 

        分類選擇的規定，是基于工程實踐的分析總結(可參見《電力技術)第20卷第1期，第42-44頁；原能源部電力建設研究所1990年編寫的《火電廠計算機監測系統抗干擾措施研究報告》等)，并借鑒國外經驗，如日本就數字信號回路的抗干擾，曾調查到65次干擾事故，其中含有因外部干擾經電纜侵入的事例[詳見1991年2月《電氣學會技術報告》(Ⅱ部第363號))，也有就發電廠計算機監測系統的抗干擾措施采用電纜屏蔽和對絞線芯分屏蔽等要求(參見《OHM》電氣雜志1985年5期)。

         對絞線芯分屏蔽控制電纜，雖在GB9330—88標準中未反映，但國內已有生產且大量應用于工程。日本1986年修訂《屏蔽控制電纜標準)JCS第258號時，特增補了這種屏蔽構造。

        本項要求與原能源部電力規劃設計管理局已頒布的有關規定原則一致。

        3. 6. 7 控制電纜擇1芯接地時，干擾電壓幅值可降低到50％一25％或更甚，且實施簡便，增加電纜造價甚微。

        3. 6. 8 電子裝置數字信號回路的控制電纜屏蔽接地，應使在接地線上的電壓降干擾影響盡量小，基于計算機這類僅1V左右的干擾電壓，就可能引起邏輯錯誤，因而強調了對計算機監控系統的模擬信號回路控制電纜抑制干擾的要求，應實行一點接地，而一點接地可有多種實施方式，現以計算機監測系統情況，指明是滿足避免接地環流出現的條件下，集中式的一點接地。

        配電裝置中接地電網的電流分布，曾測得有接地電流的13％，而110—500kV電壓級短路電流已達35-18kA。過去曾發生因短路電流流過接地網引起電位升高、使電纜金屬屏蔽出現大的電流而燒斷事例(1987．3《高電壓技術》第45卷第3期，第49頁)。故需避免接地環流的出現。

        3．7 電力電纜截面

        3.7.1 工程實踐的經驗教訓，充分顯示了電力電纜纜芯截面選擇不當時，造成影響可靠運行或縮短使用壽命乃至危害安全以及帶來經濟損失等弊病，不容忽視。本條款較全面地概括了防范對策。

        3.7.1.1 電纜纜芯持續工作溫度，關連著電纜絕緣的耐熱壽命，一般按30～40年使用壽命，并依不同絕緣材料特性確定相應纜芯工作溫度允許值。當工作溫度較允許值增大時，就相應影響使用壽命的縮短，如交聯聚乙烯工作溫度較允許值增加約8℃或15℃(對應載流量增加7%或12%），則使用壽命降低一半或減為1／4。

        電纜芯持續工作溫度，還涉及影響纜芯導體連接的可靠性，需考慮工程實際可能的導體連接工藝條件來擬定允許工作溫度。

        附錄A所列數值，與我國電纜制造遵循的標準大多一致，但粘性浸漬紙絕緣35kV級，交聯聚乙烯絕緣10kV以上電壓級，未見有提高允許工作溫度的論證，仍沿用《電力電纜運行規程》和《發電廠、變電所電纜選擇與敷設設計規程》。

        至于聚氯乙烯絕緣不沿用上述工程標準而較之提高了允許工作溫度，是基于我國制造行業已開發70℃聚氯乙烯絕緣料取代了65℃絕緣料(詳見《電線電纜)1988年第6期)。

        3．7．1．2 短路電流作用于纜芯產生的熱效應，滿足不影響電纜絕緣的暫態物理性能維持繼續正常使用，且使含有電纜接頭的導體連接能可靠工作，以及對分相統包電纜在電動力作用下不致危及電纜構造的正常運行，這就統稱為符合熱穩定條件。

        早在1959年西北電力設計院曾進行電纜在短路電流作用下的試驗考察：未符合熱穩定要求而使用截面偏小的電纜，出現了油紙絕緣鉛包被炸裂、絕緣紙燒焦、電纜芯被彈出、電纜端部冒煙等，已驗證說明滿足熱穩定選擇纜芯截面是必要的。

        再者，工程實踐中由于未按熱穩定選擇截面導致的事故，屢有發生，近年如某鋼廠有三次電纜事故就均緣于此因(參見《電纜與附件應用》1990年第2期)。

        附錄A所列短路允許溫度，除重要回路鋁芯電纜沿用《電力電纜運行規程》和《發電廠、變電所電纜選擇與敷設設計規程》外，其他與我國電纜制造行業所遵循標準一致。主要考慮鋁導體連接狀態下經受短路作用的可靠性尚待驗證，對重要回路，以策安全。

        3．7．1．4 “年費用支出zui小”原則的評定方法，是參照原水電部(82)電計字第44號文頒發“電力工程經濟分析暫行條例”，該條例推薦的年費用支出B的表達式如下：
        B=0．11Z+1．11N （1）
        式中 Z——投資；
        N——年運行費。
        系數是基于取經濟使用年限為25年和施工年數按一年來計。

        3．7．1．5 限制鋁芯小截面的使用，是基于過去工程實踐中采用小于4～6mm2易出現損傷折斷的緣故。

        3．7．1．6 有的水下電纜受力條件較單一，藉助纜芯導體的耐張力，可不需鋼絲鎧裝。而即或較持續容許載流量所需截面增大一些，也可能在經濟上是合理的。按相差一個級差截面的電纜出廠價比，鋼絲鎧裝較貴。工程實踐中曾有成功地采取這種方式。

        3．7．2 本條指明10kV及以下電壓常用型電纜在一般敷設方式，可運用附錄B、附錄C來簡捷確定纜芯截面對應的允許載流量值。

        附錄B的建議性系列值，是依照我國電纜構造及其參數，按IEC287標準算法，并結合典型測試分析所得。該系列值，除lkV交聯聚乙烯電纜外，實質上與原能源部1989年頒布的《發電廠、變電所電纜選擇與敷設設計規程)(SDl26—89)一致，該規程頒布5年來，尚未發現對電纜載流量值有不妥的反映。

        附錄C列出的一般敷設使用電纜的基本校正內容，是基于實踐經驗總結、測試結果以及對國外標準辨析借鑒的綜合所得。主要依據于西南電力設計院已完成的《不同敷設條件下電纜載流量的校正和實用算法》科研成果。

        對35kV及以下電纜，因△θd數值較小可省略，但110kV及以上電壓級電纜的△θd較大，故應計入。

        按影響土壤熱阻系數的主要因素，列出依土壤特性和雨量為特征的分類含義及其對應熱阻系數，該數值的規律性與測試數據驗證較吻合，且與原蘇聯1985年頒布的《電氣安裝規程》基本一致，和IEC287標準也相近。

        根據我國測試結果歸納擬定，已納入化工企業等工程設計標準中指導應用。與日本JCS第168號D(1980)標準相比，校正系數值要較大些，與瑞典ASEA公司1981年技術規范部分相近條件相比，大致相近。

        按統一的日照量0．1W／cm2計算歸納擬定，考慮了我國廣大地域雖有日照時間長短差異較大，但從多處觀測數據顯示夏季短時日照強度相差甚微的特點看，擇取同一的日照強度即可表征。計算方法借鑒日本JCS等168號D(1980)標準。

        3. 7. 3 對35kV以上高壓單芯電纜、未納入附錄B列示的常用型電纜或電纜使用方式造成附加發熱、散熱變差且在附錄c中不顯示校正的情況，一般宜直接用計算或測試方式來確定允許載流量。

        在尚未制訂我國的電纜允許截流量計算標準前，可引用IEC287、JCS第168號D等*的性標準。

        測試應具有科學性的主要特征是：電纜在穩定地持續電流作用下，反映測試特點的條件，應足以等效實際工況的有關影響因素，包含其環境溫度應基本穩定。上海電纜研究所具備符合這一要求的測試裝置設施。

        以下再就本條各項分別說明：
        (1)以400-500Hz中頻勵磁系統自動調節回路用的電纜為例，計入中頻情況比工頻時鄰近效應與集膚效應較為增大影響，要比同截面在工頻時的載流量降低至0．68—0．99倍；截面大時降低程度較顯。

        (2)單芯高壓電纜交叉互聯接地方式，其單元系統的三個區段，在工程實踐中往往難以均等，—般可按下列公式計入金屬護層的附加損耗影響。
        Ps=△Ws(△L／L)2 (3)
        式中 Ps一電纜金屬護層的附加損耗率；
        △Ws一電纜金屬護層兩端*接地時的金屬護層環流損耗占纜芯導體損耗的比值；
        △L一該單元系統劃分三區段中zui大與zui小長度之差； ．
        L一該單元系統三個區段長度之和。
        如在某66kV電纜線路工程中有L=770m、△L=160m的情況，Ps占Ws的4．4％。

        (3)塑料管較金屬管的管材熱阻系數大，且表面散熱性差，用作電纜保護管時，對截流量的影響不容忽視。如小截面(1．6—2．6mm2)電纜穿于保護管在空氣中時，測試得出截流量較正系數列于表8(引自日本《電設工業》1971年7月號)，可窺知梗概。

        電纜排管的載流量校正，國外標準有原蘇聯《電氣安裝規程》和日本JCS第168號D可借鑒，也可運用有限元法等求算。

        (4)槽盒內電纜載流量校正系數K隨盒體材料導熱性、壁厚、電纜占積率和結構特征等因素而異。如國外對由玻纖棉或硅酸鈣構成耐火型封閉式鋼制槽盒，日本取K=0.6或0.7，美國在盒體尺寸(寬×高×厚)73×600×1．5mm電纜占積率38％一68％條件下，測得K=0.7～0．74；國內有透氣式耐火鋼制槽盒測得K=0．79～0．84；半封閉式鋼制槽盒有的K=0.9以上。另由玻纖增強塑料、增強無機材料構成封閉式難燃、耐火槽盒的不同型類，測試有K=0．78～0．87。

        鑒于尚未對這類糟盒制訂統一標準，不同廠家產品的材質、厚薄等結構參數差異，無條件在本規范中列出K值，需由選用時確定。

        (5)防火涂料、包帶用于阻止電纜延燃時，覆蓋層厚度一般在1．5mm以內，測試K值在0．95～0．97以上，故可忽略，但涂料、包帶用作耐火防護時，或者采用石棉泥、防火包等構成較厚實的耐火層情況，伴隨的熱阻增大影響則不容忽視。

        (6)電纜溝內埋砂時，砂的熱阻系數不僅與砂粒的粗細以及其中土、細石等含量有關，還受含水量影響，但含水量不能只按初始條件，應考慮運行溫度較高時的水份遷移影響。

        曾測得干燥砂的熱阻系數為4．0℃·m／W左右；西北某水電廠高壓電纜埋砂為3.9-4．7℃·m／W。

        日本JCS第168號D標準，對溝內埋砂的熱阻系數，按含水程度并考慮使用環境條件水分變動的影響，推薦按戶外與戶內(含隧道)兩種情況，分別采取2．0℃·m／W與3．0℃·m／W，可資借鑒。

        3．7．4 依據絕緣材料特性確定的電纜纜芯允許工作溫度，有些超過70℃工作溫度的電纜如XLPE絕緣等，誠然可有較高的載流量，但用于下列兩類情況時，應計入相關的實效因素，因而其理論上的允許載流能力可能受到一定程度的抑制。

        (1)隧道中未設置機力通風，是我國過去工程中較廣泛的應用方式，以往使用允許工作溫度不超過70℃的油浸紙絕緣電纜，電纜表皮溫度在50℃以內，熱交換引起環境溫升影響不大。近10多年來XLPE電纜使用情況下，有按纜芯允許工作溫度80～90℃選擇截面，電纜表皮的運行溫度達60～70℃，就導致環境溫升顯增，即實際的環境溫度遠大于設計假定的環境溫度(如直接用氣象環境溫度或計入僅5℃附加溫升)，長此運行，必然影響電纜使用壽命的縮短，或導致絕緣老化事故。

        這樣，除非增設機力通風，且對于伴隨著一旦火災時關閉通風的實現可靠性需有所認識，否則，若仍采取不設置機力通風的隧道，當XLPE電纜等數量較多時，計入對環境溫升影響的實質，即需限制纜芯工作不達到允許zui大溫度的條件來選擇截面。

        (2)國內外工程實踐都曾顯示，纜芯工作溫度大于70℃的電纜直埋敷設運行一段時間后，由于電纜表皮溫度在約50℃情況下，電纜近旁水份將逐漸遷移而呈干燥狀態，導致熱阻增大，出現纜芯工作溫度超過額定值的惡性循環，影響電纜絕緣老化加速，以致發生絕緣擊穿事故。
        直埋敷設路徑位于水泥或石板的路面下，其保水性對防止土壤水份遷移有相當作用。但沿通道近旁若有植樹時，樹根的吸水因素又易造成土壤干燥。

        —般對缺乏保水覆蓋層情況的防止水份遷移對策，可采取經常性澆水或并行設置冷卻水管，但經濟上不一定合算；也可實施換土即選用恰當比例的砂與水泥等拌合進行回填方式，已在工程應用實踐中顯示了土壤熱阻系數保持在1．2℃·m／W以下的成效。

        上述情況外，計入水份遷移因素的電纜載流量計算，可借鑒IEC287—1989修訂草案所載公式:
        鑒于上述公式在
        設計階段難以應用，經分析，沿用IEC287—1989前的標準算式時，對初始條件土壤即或潮濕情況，考慮運行中水份遷移因素，按干燥后土壤的熱阻系數不低于2.0℃·m／W來計，可接近實際。

        3. 7. 5 氣象溫度的歷年變化有分散性，宜以不少于10年左右的統計值表征。
環境溫度不取zui高溫度，是基于電纜允許短時超過zui高工作溫度，具有過負荷能力，而zui高與zui熱月的日zui高溫度平均值相差在5～8℃以內，高溫持續多不超過數小時，累積所占使用總時數的比例更微小，就“電纜使用壽命按持續工作下溫度超過8℃（XLPE電纜)、55℃(PVC電纜)減半”而論，顯然不致影響。反之，若按高溫計，則將不經濟。
 

        土壤的熱容性，造成地中日溫度變化顯著小于氣溫，且實測顯示，地坪—0．6m以下的日溫變化就不大(可參見1991年7月《電設工業》第98頁等)，這與直埋敷設一般深度也相合，故對直埋時環境溫度的擇取，不同于空氣中的要求。

        直埋敷設時環境溫度，明確需取埋深處的對應值，是基于不同埋深層次的溫度差別較大。如某地20年氣象記錄的平均值有：zui熱月的地下—0．5m、—1．0m、—2．0m處zui高月平均溫度，分別比同一地面月平均氣溫低3℃、4℃、7℃。

        在環境溫度基礎上要求計入實際工程環境溫升的影響，至為重要。

        如某火電廠1．8m寬隧道單側配置電纜，夏季實測隧道內溫度高達45℃，經改善自然通風后才降至與大氣環溫35℃相近(詳見《華東電力》1993年第1期)；日本對電纜隧道運行中的監測，也顯示有隧道內高于氣象溫度10℃左右的溫升(詳見1991年9月《OHM》電氣雜志)。

        實際環境溫升影響還可能有廠房內其他熱源、溝道蓋板受日照吸熱等。

        如某鋼鐵聯合企業供電隧道中配置10余根大截面XLPE電纜，未設機械通風時，按纜芯工作溫度90℃計，電纜發熱引起隧道內的環境溫升達30℃(可參見《電纜與附件安裝運行》1984年第2期)。可見，如果僅按增加環境溫升5℃的一般性考慮，出入過大就遠不足以反映實際。

        3．7．6 電纜線路通過不同散熱條件區段時，同一纜芯截面下各區段的纜芯工作溫度可能出現差異。實踐中靠近高溫管道、鍋爐的電纜區段，因過熱而導致局部絕緣老化或燒壞的事例頻繁，又如電纜貫穿阻火墻305mm厚度實行封堵時，經試驗測得墻中心部位較墻外電纜纜芯溫度升高可達13℃(參見IEEEPAS，第100卷第11期)。反之，按電纜允許工作溫度對不同區段散熱條件來確定相應的允許zui小截面，將可能呈現差異，如水下電纜截面往往比陸上段按持續發熱所需截面要小。

        本條款的規定，是兼顧重要回路的可靠與一般情況下的經濟性。與原蘇聯《電氣安裝規程》有部分相同。

        3．7．8 實踐反映繼電保護裝置拒動時有發生，本條要求非直饋線的供電回路，配備有按分段時限特征的后備保護，以策安全。

        3．7．9 照明負荷為主的供電線路，不平衡電流往往較大，乃至有接近相電流值，過去曾因中性線截面偏小，反映供電質量和線路過載問題，故明確以氣體放電燈為主要負荷的線路截面選擇要求，以利改善。

        換流設備和電弧爐等非線性用電設備、無功補償裝置等接入電網后，產生諧波電流，其電流不平衡率往往不可忽視。

        3. 7. 10 奉條要求與IEC364—3相協調，與我國(低壓配電設計規范)國家標準一致。

        3. 7. 11 交流回路并聯的電流分配，不僅與阻抗相關，還依賴于有功與無功負荷。當供電線路含有多種受電設備時，其所含有功與無功負荷的變化，在設計階段難以把握，況多不呈同步，若并聯電纜截面不等，則難望實現合理分配。如果從安全計放大截面，投資過增，如果偏于緊湊，就難免出現過負荷。

        3. 7. 12 電纜金屬屏蔽層截面如果偏大，固然較可靠，但投資增加；如果偏小，則不安全。工程實踐中，已發生屏蔽層被電流燒壞的事例；通過對中性點非直接接地系統不同地點兩相接地時接地電流作用燒壞屏蔽層的事故分析，在對策上有建議對10kV、35kV級，宜分別按500A、2500A作用3s條件來選擇。

        GBl2706．3—91標準明確35kV及以下交聯聚乙烯電纜以銅絲屏蔽的系列規格，按16～50mm2 中四種規格，可根據故障電流容量要求選用。GBll017—89標準規定110kV交聯聚乙烯電纜的銅絲編織屏蔽截面為95mm2。后者并不意味著對任何工程條件均滿足要求，系考慮到還可沿電纜另敷設平行回流線解決?？傊?，工程設計需予驗算。

        本條規定與瑞典ASEA公司標準一致。日本JCS第168號D(1982)標準則按外護層允許短路溫度限值來確定，其效果使屏蔽截面過大，隨之電纜造價顯增，顯然不符合我國國情。

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