城市電力電纜設(shè)計技術(shù)規(guī)定講解

《城市電力電纜線路設(shè)計技術(shù)規(guī)定》及電力電纜設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用1廣東電網(wǎng)公司電網(wǎng)規(guī)劃研究中心2014年7月梁愛武文衛(wèi)QQ/微信17266368主要內(nèi)容電纜工程基本構(gòu)成電纜工程設(shè)計主要問題電纜在線監(jiān)測海纜工程2典型電纜工程示意電纜電纜GIS終端GIS終端戶外終端戶外終端絕緣接頭接地箱保護箱交叉互聯(lián)箱4電纜材料典型價格：110kV電纜（1200mm2）940元/m*根220kV電纜（2500mm2）2000元/m*根110kV電纜接頭2.3/個220kV電纜接頭9.8萬/個電纜線路工程典型造價：110kV單回電纜工程800萬/km220kV單回電纜工程1700萬/km注：造價隨土建的不同會有較大差異電力隧道典型土建費用3.1m×3.7m大開挖3萬/m3.5m內(nèi)徑盾構(gòu)5.5萬/m3.5m內(nèi)徑頂管4.5萬/m，工井200-300萬/個典型造價主要內(nèi)容電纜工程基本構(gòu)成電纜工程設(shè)計主要問題電纜在線監(jiān)測海纜工程5電纜工程設(shè)計主要問題路徑選擇敷設(shè)方式和兩端電纜和附件選型金屬套接地方式的確定等路徑選擇原則：1、規(guī)劃協(xié)調(diào)；2、路徑長度、敷設(shè)方式、施工、運行；3、兼顧各種地下市政管線：已有的，規(guī)劃的；4、與城市規(guī)劃協(xié)調(diào)：利用已有橋梁、隧道等。

結(jié)合城市規(guī)劃，沿現(xiàn)有或規(guī)劃道路新建電力隧道沿附近現(xiàn)有道路或規(guī)劃道路的人行道或綠化帶，溝槽形式利用附近現(xiàn)有的預(yù)留電纜通路管線情況：踏勘目測、收資和管線物探需注意的問題：與規(guī)劃道路建設(shè)的先后順序；沿線路徑規(guī)劃或用途是否穩(wěn)定，如鄉(xiāng)間小路和塘沿等；沿線地質(zhì)是否穩(wěn)定，如回填土等；敷設(shè)方式常用敷設(shè)方式電纜槽—一般1~2回路，電纜水平排列，可內(nèi)填河沙。造價較低，施工簡便，可優(yōu)先選取。預(yù)制、磚砌、澆筑。電纜溝—一般2回路以上，電纜可水平、垂直、品字形，可在空氣中敷設(shè)。磚砌，澆筑。電纜管道—開挖鋪管和非開挖鋪管，主要用于穿越道路。開挖鋪管一般混凝土包封。載流量受限嚴(yán)重。盡量減少。電力隧道—一般6回及以上，適用于規(guī)劃要求嚴(yán)格且出線緊張的地段，統(tǒng)籌電力規(guī)劃和城市規(guī)劃來使用。電纜運行條件好，技術(shù)復(fù)雜，造價高。橋梁敷設(shè)—隨交通橋梁時，應(yīng)征得管理部門同意，并校核荷載；一般橋上不做接頭，做好防振措施；獨立電纜橋時，注意防洪要求。預(yù)留空間。選用原則回路數(shù)；載流量，規(guī)劃要求；實地條件；施工運行。電纜槽電纜槽—一般1~2回路，電纜水平排列，可內(nèi)填河沙。造價較低，施工簡便，可優(yōu)先選取。預(yù)制、磚砌、澆筑。電纜溝電纜溝—一般2回路以上，電纜可水平、垂直、品字形，可在空氣中敷設(shè)。磚砌，澆筑。電纜溝電纜管道電纜管道—開挖鋪管和非開挖鋪管，主要用于穿越道路。開挖鋪管一般混凝土包封。載流量受限嚴(yán)重。盡量減少。電纜管道電力隧道電力隧道—一般6回及以上，適用于規(guī)劃要求嚴(yán)格且出線緊張的地段，統(tǒng)籌電力規(guī)劃和城市規(guī)劃來使用。電纜運行條件好，技術(shù)復(fù)雜，造價高。電力隧道電力隧道隧道防水和排水；隧道接地；蛇形敷設(shè)：水平，垂直電纜捆扎；載流量計算；通風(fēng)消防：安全孔/通風(fēng)口/防火門橋梁敷設(shè)橋梁敷設(shè)—隨交通橋梁時，應(yīng)征得管理部門同意，并校核荷載；一般橋上不做接頭，做好防振措施；獨立電纜橋時，注意防洪要求。預(yù)留空間。橋梁敷設(shè)兩端工程終端場塔上終端平臺柔性干式終端220kV110kV220kV110kV110kV兩端工程終端場塔上終端平臺柔性干式終端220kV110kV220kV110kV110kV兩端工程終端場塔上終端平臺柔性干式終端220kV110kV220kV110kV110kV兩端工程注意的問題引下線的電氣距離電纜終端頭接線排受力沉降防范電纜引上段的隔磁措施終端座處考慮預(yù)留施工的足夠空間荷載校驗電纜選型導(dǎo)體截面——輸送容量；載流量（受限于敷設(shè)方式等）絕緣形式——一般采用XLPE，海底可考慮用充油金屬護套——一般用皺紋鋁套，海底用鉛套。光滑鋁套的探討？外護套——陸上常用的有PVC護套（阻燃）、HDPE+Termigon復(fù)合護套（防腐和白蟻咬噬）?！獭梯d流量如果電纜運行溫度過高，會加速絕緣材料的老化，因此，交聯(lián)聚乙烯電纜長期運行溫度不高于90℃。熱源導(dǎo)體發(fā)熱——電流，截面絕緣發(fā)熱——電壓、絕緣厚度金屬護套發(fā)熱——接地方式散熱環(huán)境溫度——溫差，熱流動力敷設(shè)環(huán)境——輻射，對流，熱傳導(dǎo)熱阻——熱阻系數(shù)回路內(nèi)各相之間各回路之間熱影響，電影響常用計算方法經(jīng)驗系數(shù)法IEC推薦的熱阻公式（保守）有限元分析一味增大截面來滿足輸送容量時不恰當(dāng)?shù)??；芈烽g影響。與架空不同。計算工況的錯誤。載流量載流量計算的一些問題環(huán)境溫度土壤熱阻系數(shù)回路數(shù)品字形、水平、垂直布置是否回填砂隧道內(nèi)載流量計算多根并聯(lián)的電流分配載流量電纜載流量包含長期運行持續(xù)額定電流（ContinuousCurrentRating）IR和短時應(yīng)急（Emergency）容許電流IE。按日負荷變化特征不同，IR可分為2類：當(dāng)日負荷率（LoadFactor）LF為1時稱為IR1，它適合于發(fā)電廠按機組滿發(fā)時恒定負荷回路；當(dāng)LF小于1時稱為IR2，適合于城市電網(wǎng)等公用系統(tǒng)或周期性變化負荷回路。顯然IR2≥IR1。持續(xù)額定電流簡稱載流量，我國規(guī)程規(guī)范中的電纜載流量迄今只有IR1，未示出IR2，也未明示IE及其確定方式。IEC60287（國內(nèi)JB/T10181.5-2000）給出了IR1的算法，IEC60853則將算法擴展至IR2和IE。采用IEC60853的計算較為繁瑣，若準(zhǔn)確計算IR2需要預(yù)知日負荷確切變化，但一般在工程階段只知道LF的概值，因此運用IEC60853算法的意義不大。相對IEC，日本JCS第168號E標(biāo)準(zhǔn)和美國IEEEstd835標(biāo)準(zhǔn)列出了只需要獲知LF概值的簡單算法。為避免繁瑣計算，工程階段宜借鑒日、美等算法計算IR2。Lf

≤1，為日負荷率Lf0.70.750.80.850.90.951IR2，（A）邊側(cè)電纜912886861838814792771中間電纜908882857833810788767金屬護層接地方式

電力電纜金屬護套或屏蔽層必須按下列規(guī)定接地：1、3芯電纜應(yīng)在線路兩端直接接地；2、交流單芯電纜，線路上至少一點直接接地，且任一點感應(yīng)電壓在正常滿負載下，采取屏蔽措施時不得大于300V；3、長距離單芯水底電纜線路應(yīng)在兩岸的接頭處直接接地。交流、單芯金屬層感應(yīng)電壓正常時危及人身安全，短路時護套打穿接地原則抑制護層感應(yīng)電壓減小護層電流短路時提供回流保護外護套安全可實施常用接地方式單端接地交叉互聯(lián)接地單端接地金屬套一端直接接地、另一端經(jīng)保護器接地、或加回流線，適用于線路不長時。護套電流為電容電流，無感應(yīng)環(huán)流。直接接地箱保護接地箱直接接地點保護接地點U直接接地點保護接地點I回流線交叉互聯(lián)接地絕緣接頭接地箱交叉互聯(lián)箱適用于線路較長時（如1km以上）。三小段構(gòu)成一完整循環(huán)，中間絕緣接頭，交叉互聯(lián)箱，兩端直接接地。直接接地點直接接地點U交叉互聯(lián)點交叉互聯(lián)點解決了感應(yīng)電壓、短路屏蔽等問題。即便各段等長，環(huán)流依然存在！交叉互聯(lián)接地接地線、回流線、同軸電纜截面。技術(shù)經(jīng)濟比較后選擇接地方式95mm2120mm2240mm2Q=196.71kA2*sQ=313.56kA2*sQ=1245.54kA2*s主要內(nèi)容電纜工程基本構(gòu)成電纜工程設(shè)計主要問題電纜在線監(jiān)測海纜工程3132電纜狀態(tài)可測狀態(tài)量量的提前和處理事故或例行檢修狀態(tài)檢修必要性成熟度低中高弱中強問題：理論研究不足，專家系統(tǒng)空缺；部分狀態(tài)量提取技術(shù)不成熟。理論技術(shù)經(jīng)常提到的幾個問題可靠性：長期運行的防水性能（污水）電源信號傳輸標(biāo)準(zhǔn)DTS分布式光纖測溫通過光纖連續(xù)測量電纜表面溫度和線芯電流，實時計算線芯溫度。原理——利用激光在光纖內(nèi)散射和溫度關(guān)系。配置——屏柜（主機、服務(wù)器、不間斷電源、顯示器、短信模塊、交換機）+光纖優(yōu)點——光纖既是傳感器又是信號傳輸線，系統(tǒng)簡單，可靠性高，抗干擾能力強。空間分辨率高。用途：1、實時掌握電纜的輸送裕量，當(dāng)一回電纜跳閘，希望另一回電纜短時輸送較大的電流，可計算出可過載的時間和過載容量。2、某些附件故障前，伴隨著表面溫度明顯升高，監(jiān)測附件表面溫度有參考意義。局放監(jiān)測局部放電是最為靈敏的缺陷測量方法，電纜及附件逐步老化后，會產(chǎn)生電樹枝，電樹枝伴隨著局部放電，開始產(chǎn)生局部放電至擊穿，過程可能長達幾年，因此檢測局部放電，并定位，是避免電纜擊穿的好方法。原理——方法很多，一般的利用電流傳感器或電容效應(yīng)，捕捉局放的高頻信號?，F(xiàn)狀——難點在于信號的提取和抗干擾措施。有工程實例，但也有理論上待解決的問題。同一接頭，用不同廠家產(chǎn)品測得不同結(jié)果，關(guān)注測量數(shù)據(jù)相對值及發(fā)展趨勢。用途：了解各接頭及附近的局放及發(fā)展情況，為狀態(tài)檢修提供參考。外護套絕緣監(jiān)測通過連續(xù)檢測金屬護套接地電流來監(jiān)測護套絕緣，是目前不改變線路連接，不影響運行的唯一可行辦法。原理——電流互感器。配置——CT（大小電流）、前端數(shù)據(jù)處理和通信模塊、主機屏柜等用途：掌握金屬護套的接地電流大小，判斷外護套的絕緣狀況，如是否已破損(多點接地)、接地線被盜等。在線監(jiān)測系統(tǒng)層出不窮；存在夸大炒作的現(xiàn)象，成熟、可靠、準(zhǔn)確和可驗證性需要檢驗；系統(tǒng)配置冗余繁雜。整體地缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。37在線監(jiān)測系統(tǒng)主要內(nèi)容電纜工程基本構(gòu)成電纜工程設(shè)計主要問題電纜在線監(jiān)測海纜工程電氣計算38海纜工程主要內(nèi)容海纜結(jié)構(gòu)海纜敷設(shè)施工2.1接纜2.2前期準(zhǔn)備（掃海）2.3登陸施工2.4水中段敷設(shè)施工海纜工程設(shè)計39海纜結(jié)構(gòu)海纜結(jié)構(gòu)海纜結(jié)構(gòu)充油電纜海纜結(jié)構(gòu)交流：一般用于短距離、容量不太大，損耗大；直流：一般用于長距離、大容量，損耗小。經(jīng)濟距離？VICAS（古河+藤倉）、JPS（住友+日立）、LS、耐克森、普瑞斯曼、ABB（干式直流）……45補充：柔性直流柔性直流特點：可長距離、低功率輸電；可向無源負荷或低短路容量的網(wǎng)絡(luò)供電；可控性強，無需無功補償；（STATCOM，調(diào)節(jié)無功）；占地面積小。適用于：中小容量長距離孤島輸電；安全高效靈活的電網(wǎng)互聯(lián)；風(fēng)電等可再生能源接入。美國長島柔性直流工程Shoreham換流站柔性直流換流站德國BorWinAlpha海上平臺46補充：柔性直流序號工程名稱直流電壓容量換流器輸電線路投產(chǎn)時間備注1赫爾斯揚±10kV3MW2電平架空線10公里1997試驗性工程2哥特蘭±80kV50MW2電平電纜70公里1999風(fēng)電并網(wǎng)3

丹麥風(fēng)電接入±9kV7.2MW2電平電纜4.4公里2000與交流系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)4Directlink±80kV3×60MW2電平電纜6×65公里2000電網(wǎng)互聯(lián)5美國墨西哥背靠背±15.9kV36MW3電平——2000背靠背聯(lián)網(wǎng)6默里連接工程±150kV220MW3電平電纜180公里2002交流弱網(wǎng)互聯(lián)7美國長島±150kV330MW3電平電纜40公里2002電網(wǎng)互聯(lián)，電力交易8挪威海上平臺±60kV2×41MW2電平電纜67公里2005海上平臺供電9波羅的海聯(lián)網(wǎng)±150kV350MW2電平電纜105公里2007非同步聯(lián)網(wǎng)10CapriviLink納米比亞±350kV600MW架空線970公里預(yù)計2010年交流弱網(wǎng)互聯(lián)11北海海上Valhall油田平臺±150kV78MW2電平電纜292公里預(yù)計2010年電機變頻驅(qū)動，提高效率12德國海上風(fēng)電并網(wǎng)±150kV400MW2電平電纜406公里預(yù)計2009年世界最大風(fēng)電場并網(wǎng)13美國TransBay±200kV400MW多電平電纜88公里預(yù)計2010年電網(wǎng)互聯(lián)，城市供電14上海南匯風(fēng)電場接入系統(tǒng)±25kV16MW2電平電纜小于14公里2009年底風(fēng)電場接入，試驗性工程15汕頭南澳風(fēng)電多端柔性直流±160kV多電平海纜約9km2013年底海纜工程主要內(nèi)容水下電纜（海底電纜）海纜敷設(shè)施工2.1接纜2.2前期準(zhǔn)備（掃海）2.3登陸施工2.4水中段敷設(shè)施工海纜工程設(shè)計47施工過程動畫演示482.2前期準(zhǔn)備（掃海）

散裝過纜整體吊裝2.1接纜

492.2前期準(zhǔn)備（掃海）

掃海時采用DGPS系統(tǒng)定位導(dǎo)航，掃海范圍在電纜路由軸線左右各50米。海南聯(lián)網(wǎng)登陸施工502.3始端登陸施工512.3始端登陸施工海南聯(lián)網(wǎng)登陸施工522.3始端登陸施工532.4水中段敷設(shè)施工汕頭南澳島110kV海纜施工過程介紹542.4水中段敷設(shè)施工汕頭南澳島110kV海纜施工過程介紹552.4水中段敷設(shè)施工各型水力機械式埋設(shè)機海纜工程主要內(nèi)容水下電纜（海底電纜）海纜敷設(shè)施工2.1接纜2.2前期準(zhǔn)備（掃海）2.3登陸施工2.4水中段敷設(shè)施工海纜工程設(shè)計56573海纜工程設(shè)計設(shè)