運(yùn)行中單芯高壓電纜金屬護(hù)套感應(yīng)電壓規(guī)定值提升的意義及討論

查傳忠

(遠(yuǎn)東電纜有限公司，江蘇 宜興214257)

0 引言

修訂后的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50217—2007已于2008年4月1日正式實(shí)施［1］。新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定交流系統(tǒng)中單芯電力電纜金屬護(hù)套(或護(hù)層)正常感應(yīng)電壓從100 V提高到300 V，引起電纜線路設(shè)計(jì)部門、使用單位、電纜制造企業(yè)廣泛關(guān)注。本文試圖對(duì)提升后的相關(guān)問(wèn)題作一些分析探討，以期能給線纜制造企業(yè)及相關(guān)單位和部門有所啟迪。

1 國(guó)內(nèi)外感應(yīng)電壓規(guī)定值的不同規(guī)定

對(duì)35 kV及以上高壓電力電纜線路來(lái)說(shuō)，我國(guó)目前普遍采用單芯結(jié)構(gòu)，然而高壓?jiǎn)涡倦娎|絕緣線芯又各自專用一個(gè)金屬護(hù)套(或護(hù)層)，運(yùn)行中在磁力線作用下，金屬護(hù)套會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，其電壓的大小與電纜線路的長(zhǎng)度、流經(jīng)導(dǎo)體的電流以及電纜排列方式、中心距等有關(guān)。這就必須限制感應(yīng)電壓的數(shù)值滿足安全要求。50 V是交流系統(tǒng)中人體接觸帶電設(shè)備裝置的安全允許值，是基于IEC 61936—1標(biāo)準(zhǔn)中所示人體安全允許電壓50～80 V;IEC 61200—413標(biāo)準(zhǔn)按通過(guò)人體不危及生命安全的允許電流29 mA和人體電阻1725 Ω計(jì)算，推薦在帶電接觸時(shí)允許電壓。

GB 50217新版標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)交流單芯電力電纜線路金屬護(hù)套上正常感應(yīng)電壓保留了50 V(指未有防護(hù))的規(guī)定，而取消在使用有效絕緣防護(hù)用具情況下100 V，改為300 V。應(yīng)該說(shuō)，感應(yīng)電壓超出50 V，無(wú)論100 V還是300 V都屬于人體不能任意接觸的，需要防護(hù)的范疇。按我國(guó)《帶電作業(yè)用絕緣墊》DL/T 853—2004標(biāo)準(zhǔn)，100 V與300 V電壓絕緣墊產(chǎn)品適用等級(jí)是一樣的，也就是說(shuō)帶電接觸300 V與100 V，并無(wú)實(shí)質(zhì)差異。因此新版標(biāo)準(zhǔn)將感應(yīng)電壓最大值從100 V提高到300 V是符合我國(guó)現(xiàn)行電力行業(yè)相關(guān)要求且有現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。

檢索國(guó)外有關(guān)資料和標(biāo)準(zhǔn)，單芯高壓電纜金屬護(hù)套感應(yīng)電壓提升已在日本、歐洲等國(guó)家工程中多次實(shí)踐，且已納入規(guī)程規(guī)定。如2000年CIGRE大會(huì)上《關(guān)于大容量輸電的400 kV XLPE電纜線路的新技術(shù)進(jìn)展》專題論述，明確提出感應(yīng)電壓最大值可達(dá)400 V。對(duì)照日本JEAC 6021《地中送電規(guī)程》70年代版本和2000年改版后的新版《地中送電規(guī)程》JEAC 6021也修改成:“在帶電接觸電纜金屬層采取有效絕緣防護(hù)時(shí)不超出300 V(原版100 V)。”顯然，此次國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)將金屬護(hù)套感應(yīng)電壓最大值提升是主動(dòng)跟進(jìn)先進(jìn)國(guó)家的體現(xiàn)。

2 感應(yīng)電壓規(guī)定值提升的積極意義

感應(yīng)電壓允許最大值提升3倍后，意味著我國(guó)今后工程設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)距離接地點(diǎn)沿金屬護(hù)層電氣通路的允許長(zhǎng)度，比過(guò)去可增加3倍。有助于簡(jiǎn)化工程，減少線路絕緣接頭，縮短工程工期，帶來(lái)既能降低投資又能增強(qiáng)電纜線路運(yùn)行可靠性的有利局面。

不長(zhǎng)的電纜線路，按過(guò)去需采取交叉互聯(lián)接地方式，如今就可能只需一點(diǎn)接地，省去了絕緣接頭和施工接頭工井。

對(duì)較長(zhǎng)采用交叉互聯(lián)的電纜線路，按提升后感應(yīng)電壓允許最大值設(shè)計(jì)，相比以往所需交叉互聯(lián)單元將減少為原來(lái)的三分之一。

如今110～500 kV大截面(2000～2500mm2)電纜線路在我國(guó)北京、上海等大城市投入使用的雖然不少，但隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展，城市電網(wǎng)會(huì)越來(lái)越多使用大截面高壓電纜較長(zhǎng)輸電線路，預(yù)計(jì)不久在規(guī)模和數(shù)量上將超過(guò)歐洲和日本。僅提升金屬護(hù)層感應(yīng)電壓降低工程造價(jià)，估計(jì)每年能給國(guó)家和集體節(jié)省投資上千萬(wàn)甚至上億元之多，帶來(lái)巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

3 相關(guān)問(wèn)題的討論

3.1 護(hù)層過(guò)電壓保護(hù)器的選擇和使用

單芯高壓電纜護(hù)層保護(hù)器工作特性有兩點(diǎn)，其一是大氣過(guò)電壓作用下，保護(hù)器動(dòng)作后的殘壓(Ur)應(yīng)不大于電纜外護(hù)層絕緣的保護(hù)水平(UL)，UL又由電纜外護(hù)層耐壓特性決定;其二系統(tǒng)中出現(xiàn)接地故障產(chǎn)生工頻過(guò)電壓(UOV)時(shí)，保護(hù)器在暫態(tài)時(shí)間下(tk)的工頻耐壓(UR)應(yīng)不小于UOV，以保持繼續(xù)長(zhǎng)期運(yùn)行［2］。

感應(yīng)電壓提升至300 V后，將使電纜護(hù)層保護(hù)器運(yùn)行面臨新的特征，無(wú)論單點(diǎn)接地方式，還是交叉互聯(lián)接地方式中電纜長(zhǎng)度均比以往增大3倍，導(dǎo)致電纜護(hù)層保護(hù)器承受的UOV增大3倍，從而使UR≥UOV要求或許會(huì)有困難。對(duì)此應(yīng)設(shè)法重新組合保護(hù)器［3］或者研制新型高性能保護(hù)器。［4］

3.2 電纜制造、裝盤和運(yùn)輸

多年來(lái)我國(guó)高壓電纜制造交貨長(zhǎng)度一般都在數(shù)百米之內(nèi)，其主要原因是受單芯電纜金屬護(hù)層感應(yīng)電壓100 V的條件限制。如今GB 50217—2007《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》將金屬護(hù)層感應(yīng)電壓提升至300 V，電纜制造交貨長(zhǎng)度達(dá)千米及以上，將會(huì)給生產(chǎn)、制造和運(yùn)輸產(chǎn)生一些變革和影響:

(1)電纜成品耐壓和局部放電試驗(yàn)設(shè)備容量問(wèn)題。電纜制造長(zhǎng)度增加3倍后，帶來(lái)電纜電容增加，原有試驗(yàn)變壓器容量是否有此裕度，是電纜制造企業(yè)可能遇到的問(wèn)題之一。

(2)目前行業(yè)執(zhí)行的JB/T 8137—1999《電線電纜交貨盤》無(wú)法滿足長(zhǎng)度達(dá)千米及以上大截面、長(zhǎng)距離電纜交貨要求，行業(yè)主管部門也應(yīng)及時(shí)跟進(jìn)修改，適應(yīng)這一變化要求。鑒于陸地上裝載運(yùn)輸受高度的限制，電纜盤直徑幾乎沒有再增加的可能性，建議可采用長(zhǎng)軸電纜盤(在原有基礎(chǔ)上增大軸向距離)交貨。

(3)對(duì)于電纜生產(chǎn)制造企業(yè)來(lái)說(shuō)，還必須考慮由于電纜盤變化、重量增加引起交聯(lián)生產(chǎn)線上收放線裝置、起重裝置等更新和改造。

(4)電纜盤及其陸地上運(yùn)輸裝載的原有方式，注定不能滿足長(zhǎng)度達(dá)千米及以上的大截面高壓電纜要求。研制配套低車身專用重型運(yùn)輸車輛，滿足交通運(yùn)輸是又一需要解決的問(wèn)題。

4 結(jié)束語(yǔ)

如今，GB 50217—2007《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》與GB 50217—1994相比所示感應(yīng)電壓最大值提升至300 V，與世界上歐美、日本等先進(jìn)國(guó)家相近。既降低線路工程造價(jià)，又有利于增強(qiáng)線路系統(tǒng)的可靠性，電壓等級(jí)越高，其經(jīng)濟(jì)效益越明顯。作為電纜制造企業(yè)及相關(guān)單位和部門應(yīng)急早面對(duì)變化，主動(dòng)更新和改造，滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求。

［1］GB 50217—2007 電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］羅俊華.單芯電力電纜金屬護(hù)層過(guò)電壓保護(hù)器參數(shù)設(shè)計(jì)［J］.高電壓技術(shù)，2008(2):355-358。

［3］李熙謀.新近日本66 kV長(zhǎng)距離電纜線路工程設(shè)計(jì)的問(wèn)題及其對(duì)策概要［J］.廣東電纜技術(shù)，2007(2):39-40.

［4］朱愛鈞.超高壓長(zhǎng)距離大截面電纜的護(hù)層感應(yīng)電壓［J］.供用電，2006(6):7-9.