PDF《中华人民共和国国家标准》

中华人民共和国国家标准 电力工程电缆设计规范 条文说明 (征求意见稿)

1 目次1? 总则.

1? 2? 术语.2? 3? 电缆型式与截面选择.3? 3.1? 电缆导体材质.3? 3.2? 电缆绝缘水平.5? 3.3? 电缆绝缘类型.6? 3.4? 电缆护层类型.11? 3.5? 电力电缆芯数.13? 3.6? 电力电缆导体截面.15? 3.7? 控制电缆及其金属屏蔽.20? 4? 电缆附件及附属设备的选择与配置 22? 4.1? 一般规定.22? 4.2? 自容式充油电缆的供油系统.34? 5? 电缆敷设.35? 5.1? 一般规定.35? 5.2? 敷设方式选择.36? 5.3? 地下直埋敷设.37? 5.4? 保护管敷设.37? 5.5? 电缆沟敷设.38? 5.6? 电缆隧道敷设.40? 5.7? 电缆夹层敷设.42? 5.8? 电缆竖井敷设.42? 5.9? 其他公用设施中敷设.43? 5.10? 水下敷设.44? 6? 电缆的支持与固定.45? 6.1? 一般规定.45? 6.2? 电缆支架和桥架.45? 7? 电缆防火与阻止延燃.47? 附录 A 常用电力电缆导体的最高允许温度.52?

2 附录 B 10KV 及以下电力电缆经济电流截面选用方法.54? 附录 C 10KV 及以下常用电力电缆允许 100%持续载流量.57? 附录 D 敷设条件不同时电缆允许持续载流量的校正系数.57? 附录 E 按短路热稳定条件计算电缆导体允许最小截面的方法.57? 附录 F 交流系统单芯电缆金属层正常感应电势算式 57? 附录 G 35KV 及以下电缆敷设度量时的附加长度.57? 附录 H 电缆穿管敷设时容许最大管长的计算方法 57?

1 1 总则1.0.2 系原条文 1.0.2 修改条文. 明确本规范的适用和不适用范围. 1.0.3 系原条文 1.0.3 修改条文. 本规范给出发电、输变电、核电厂常规岛及其配套设施等电力生产单位以及 石油、化工、冶金、煤矿、建筑、市政设施等非电力单位的电力工程电缆设计的 共性技术要求. 属于行业系统的特殊性技术要求,由相应的现行国家行业标准如《火力发电 厂与变电站设计防火规范》GB

50229、 《水利水电工程电缆设计规范》SL

344、 《水电工程设计防火规范》GB

50872、 《核电厂常规岛设计规范》GB

50958、 《核 电厂常规岛设计防火规范》GB

50745、 《城市电力电缆线路设计技术规定》DL/T

5221、 《石油化工企业设计防火规范》GB

50160、 《有色金属工程设计防火规范》 GB

50630、 《水利工程设计防火规范》 GB

50987、 《建筑设计防火规范》 GB

50016 等作了具体规定, 工程设计中尚应根据行业特点遵照执行相关现行国家行业标准.

2 2 术语2.0.1~2.0.4 系原术语 2.0.1 条~2.0.4 条修改术语. (1) 术语顺序调整. (2) 阻燃 、 耐火 术语系根据现行国家标准《阻燃和耐火电线电缆通 则》GB/T 19666-2005 修改. (3) 阻燃电缆 、 耐火电缆 术语分别根据现行行业标准《阻燃及耐火 电缆 塑料绝缘阻燃及耐火电缆分级及要求 第1部分:阻燃电缆》GA 306.1-

2007 和 《阻燃及耐火电缆 塑料绝缘阻燃及耐火电缆分级及要求 第2部分: 耐火 电缆》GA 306.2-2007 修改. 2.0.17~2.0.22 系新增术语.

3 3 电缆型式与截面选择 3.1 电缆导体材质 3.1.1 系原条文 3.1.2 修改条文. (1) 在相同条件下铜与铜导体比铝和铜导体连接的接触电阻要小约 10~30 倍,另据美国消费品安全委员会(CPCS)统计的火灾事故率,铜导体电线电缆只 占铝的 1/55,铜导体电缆比铝导体电缆的连接可靠性和安全性高,我国的工程实 践也在一定程度上反映,铝比铜导体的事故率较高. (2) 电源回路一般电流较大,同一回路往往需要多根电缆,采用铝导体电 缆更增加电缆数量,造成柜、盘内连接拥挤,曾多次因连接处发生故障导致严重 事故,在相同条件下,为了减少电缆并联根数和减少端子连接数量,提高连接可 靠性和便于施工安装,应采用铜导体. (3) 耐火电缆需具有在经受 750℃~1000℃作用下维持通电的功能, 铝的熔 融温度为 660℃,而铜可达到 1080℃. (4) 增加海底电缆.水下敷设海底电缆比陆上的费用高许多,铜具有导电 率高,机械强度大,易于加工,易于压延、拉丝和焊接等优点,可以实现较小导 体截面,进而减少外护层如铅、钢丝等材料,目前国内外大多数海底电缆也都选 择了铜,因此,海底电缆采用铜导体对提高供电可靠性、节省施工费用和缩短施 工工期有利. (5) 增加核电厂常规岛及其附属设施,核电厂对可靠性、安全性要求特别 高,根据本规范《核电站常规岛电缆选择与敷设》专题调研报告,我国已建和在 建的主流核电技术路线(包括二代及二代加核电站如 CPR1000 以及三代核电站 AP

1000、EPR1700)的常规岛及 BOP 的电缆均采用铜导体电缆. (6) 我国的铝和铜资源都欠充足, 长期以来均需自国际市场购进 20%以上, 在加入 WTO 以后,电工铜的原材料来源有了较大的改善. 3.1.2 系原条文 3.1.3 修改条文. 产品仅有铜导体的指充油电缆、耐火电缆、矿物绝缘电缆等.根据电缆制造 标准,220kV 及以上高压电缆和海底电缆均推荐采用铜导体.

4 关于近来国内部分行业逐步在低压系统采用铝合金电缆,根据本规范编制大 纲及审查意见要求,编制组开展了《铝合金电缆应用和选择》专题报告,主要结 论如下: (1) 铜电缆和铝合金电缆各有特点: 铝合金电缆从某种意义上可以看做是 对铝导体电缆的升级,就实际性能来看,铝合金电缆虽然并未提高纯铝电缆的导 电性,但其弯曲、抗压蠕变和耐腐蚀等物理、机械性能有较大的提高,但铝合金 电缆的接头施工较铜芯电缆复杂、安装需要使用特殊工具,要求更高,另外采用 铝合金电缆后还可能需要增加电缆构筑物,这样又将增加安装工作量;

运行维护 方面铝合金电缆的导体损耗比铜芯电缆略大,维护成本略高.相比较铜电缆,铝 合金电缆在重量、价格以及工程安装等方面则具备一定的优势;

而铜电缆在载流 量、压降和可靠性方面依然具有其优势,两者在不同的领域都有着各自的应用空 间. (2) 现行国家标准 《电缆的导体》 GB/T 3956-2008 中对电缆的导体规定可 采用铜、铝和铝合金,最新国家标准《电缆导体用铝合金线》GB/T 30552-2014 对用于额定电压 0.6/1kV 交联聚乙烯绝缘电缆采用铝合金导体的产品型号、 规格、 材料、电气和机械性能、试验方法、检验规则、包装及标注等作了详细规定.以 上两项标准表明铜、铝和铝合金可以用作电缆的导体. (3) 35kV 以上的电力电缆,交联电缆占市场主导地位.由于对绝缘的要 求很高,交联聚乙烯绝缘材料在电缆成本中占有较大比例,在此类电力电缆中若 采用铝合金导体代替铜导体,由于电缆截面的增大将导致绝缘材料用量的增加, 进而推高了电缆的成本,其经济性较差.另外 35kV 以上的电力电缆可认为是系 统内的重要供电回路,此类电缆应考虑采用铜导体电缆. (4) 由于国家对安全生产越来越重视,要求越来越高,对于涉及人身安全 的重要回路(如:消防、保安电源回路等) ,为确保供电的安全可靠,应采用铜导 体电缆. (5) 对35kV 及以下一般性负荷回路,即当电缆故障引起中断供电不会对 安全生产造成影响, 不会对公共场所秩序造成混乱和不影响正常生产的负荷回路, 且具有较大经济性优势时,可以根据工程投资、运行习惯等情况采用铜、铝或铝 合金电缆. 3.1.3 系新增条文.

5 现行国家标准《电缆的导体》GB/T 3956-2008 中对电缆采用铜、铝和铝合金 作了相关规定, 《电缆导体用铝合金线》 GB/T 30552-2014 对用于额定电压 0.6/1kV 交联聚乙烯绝缘电缆采用铝合金导体的产品型号、规格、材料、电气和机械性能、 试验方法、检验规则、包装及标志等作了详细规定.电缆导体作为电缆的主体材 料,导体的结构和性能参数指标对保证电缆的质量至关重要,因此强调电缆导体 的结构和性能参数应符合现行国家标准《电缆的导体》GB/T

3956 和《电缆导体 用铝合金线》GB/T

30552 的规定. 3.2 电缆绝缘水平 3.2.2 系原条文 3.3.2 保留条文. 中性点不直接接地系统的电缆导体与金属层之间额定电压级的选择要求,根 据供电系统一些曾采用相电压 U0 级(如10kV 系统 U0 为6kV 的标称 6/10kV)电缆,运行中曾屡有发生绝缘击穿故障,造成巨大损失现象,分析是缘于单相接地 引起健全相电压升高,且持续时间较长,故需采用比 U0 高一档的电压级(如8.7/10kV 等)以增强安全. 有报导某行业系统使用 6/10kV 级XLPE 电缆运行

14 年来,累计发生单相接 地80 余次,接地持续时间有达 2h 15min,累计接地持续时间有超过 7h 15min;

在46 次电缆故障中, 电缆绝缘击穿占 65%, 充分显示了 U0 级电缆不能可靠运行. 3.2.4 系原条文 3.3.4 保留条文. 高压输电用直流电缆,由于不存在电容电流,输送有功功率不受距离限制, 且导体直流电阻比交流电阻小,又无金属套电阻损耗和介质、涡流、磁滞损耗, 从而具有比交流电缆较大的载流量.通常 100kV 以上输电超过约 30km,尤其是 海底敷设时,多倾向用直流电缆,目前世界上直流海底电缆使用较多的有不滴流 浸渍(Mass Impregnated Non Draining,简称 MIND 或MI)层状绝缘或自容式充 油电缆两类型,现已有部分工程采用挤包绝缘直流海底电缆,最高电压等级± 320kV 直流电缆. 直流电缆的电场分布特性,依赖绝缘电阻率(?) ,且受空间电荷影响,由于 ?是温度的函数,电缆最大场强的部位就随负荷大小改变,故绝缘特性与交流电 缆有显著不同.若使用现行交流 XLPE 电缆,其交联残渣因素,在高温时影响电 荷积聚会形成局部高场强,从而导致绝缘击穿强度降低.

6 自2000 年以来,国内、外正在研制适用于直流输电的 XLPE 电缆.国内外先 后研制成功了±80kV、±150kV、±200kV 和±320kV 直流电缆,并以投入实际 工程应用. 日本±250kV 直流 XLPE 电缆连接北海道-本州(HVDC)联络线已于

2012 年12 月成功投入运行, 是迄今世界上第一条最高电压的挤包绝缘电缆用于直流输 电线路,已开发成功的一种直流交联聚乙烯(DC-XLPE)绝缘料,用于高压直 流输电系统, 具有十分良好的直流电压性能, 特别是具有十分低的空间电荷累积, 这种 DC-XLPE 电缆也可应用在直流的联络线,不但可以采用电压源换流器 (Viltage Source Converter VSC)技术,又可采用线路整流器(Line Commutated Converter LCC)技术包括极性逆转,导体温度可达到 90℃.[参见《电缆技术》 , 2015,No.4] 3.3 电缆绝缘类型 3.3.1 系原条文 3.4.1 修改条文. 条文不只是针对现行电缆,也适合不久或将有新型绝缘电缆之应用.如高温 (指在低温范畴意义上比以往极低温有大幅提高)超导电缆正进入工业性试运行 阶段,我国在世界上也位于前列,其传输大容量时的能耗显著较小,应用前景看 好;

又如,超高压输电使用压缩气体管道绝缘线(GIL)已在一些国家已成功实 践,我国正在进行设计建造的世界上首个 1000kV 特高压 GIL 输电工程――苏通 GIL 管廊跨江工程, 预计

2019 年投入运行. 另一方面近年曾有新型绝缘电缆的推 出,虽示出其独特优点,但需以满足条文第

1 款的试验论证,来规范引导其健康 发展.此外,按条文第

2 款来评估,有的新型绝缘电缆虽具备部分优越特性,但 对工程条件并不适用(如易着火,毒性大等) ,这一规范性制约就具有积极意义. (1) 电缆绝缘在一定条件下的常规预期使用寿命,不少于 30~50 年,它 与电缆应通过的标准性老化试验,实质对应. (2) 同一使用条件的不同类型绝缘电缆,有的安装与维护管理较麻烦,但 经历长期实践其运行可靠性易于把握;

有的造价虽较低,但容许最高工作温度不 高从而载流量较低,所需电缆截面较大.在未能兼顾情况下,需视使用条件及其 侧重性来选择. 除矿物绝缘型外的电缆绝缘固体或液体材料,都属可燃物质,由含氯、氟等

7 卤化物构成的绝缘电缆,不能用于有低毒无卤化要求的场所. (3) 二十一世纪全球进入生态协调呼声日益高涨. 日本从上世纪末开始由 政府明令公用事业需使用环保型电缆,日本电线工业协会制订了 JCS 第419 号(1998)控制电缆、JCS 第418 号A(1999)低压电力电缆等环保型产品标准, 主要特征是不用聚氯乙烯(PVC) .欧州的环保活动声势早盛,但在电缆上禁用 PVC 却经历了反复,如瑞典已明确 PVC 的淘汰推迟至

2007 年;

此外,基于 SF6 气体的温室效应相当于 CO2 的2.4 万倍,西门子公司推出具有 80%N2 与20%SF6 混合气体的 500kV GIL,于2001 年在日内瓦的工程成功实践,日本近也步其后尘 开发这种环保型 GIL. 我国电力行业标准 DL/T978―2005 中含 N2/SF6 混和气体构 造,显示了适应环保之考虑.由此可见,电缆的绝缘用材或构造有适应环保化趋 向. 环保型电缆具有的特征: a) 使用期间对周围生态环境和人体安全不致产生危害;

b) 废弃处理焚烧时不会有二口恶英等致癌物质扩散,或掩埋时不会有铅 (如用于塑料的稳定剂)之类流失危害;

c) 材料将有再生循环利用可能. 本规范根据需要采用环保型电缆时,其电缆采用的主要材料的含有毒有害物 质、 设计的基本原则、 电缆燃烧释放的烟气毒性等级等还应符合现行国家标准 《电 线电缆环境意识设计导则》GB/T

29782 和《电缆及光缆燃烧性能分级》GB

31247 的有关规定. 3.3.2 系原条文 3.4.2 修改条文. 本条文中的 常用 是指在工业与民用范围已广泛应用. (1) 关于本规范条文中 低压电缆 、 高压电缆 名称的说明,按照我国电 压等级的习惯称呼,1kV 及以下为低压,3kV、6kV、10kV、20kV、35kV、66kV 称为中压,110kV、220kV 为高压,330kV、500kV、750kV 为超高压,特高压指 1000kV 及以上(含直流电压 800kV) ,而国家标准《标准电压》GB/T

156 的规定 中电压等级的划分,只有低压与高压之分,1kV 及以下为低压,1kV 以上电压为 ........