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

查傳忠

(遠東電纜有限公司，江蘇 宜興214257)

0 引言

修訂后的國家標準《電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》GB 50217—2007已于2008年4月1日正式實施［1］。新標準規(guī)定交流系統(tǒng)中單芯電力電纜金屬護套(或護層)正常感應(yīng)電壓從100 V提高到300 V，引起電纜線路設(shè)計部門、使用單位、電纜制造企業(yè)廣泛關(guān)注。本文試圖對提升后的相關(guān)問題作一些分析探討，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 國內(nèi)外感應(yīng)電壓規(guī)定值的不同規(guī)定

對35 kV及以上高壓電力電纜線路來說，我國目前普遍采用單芯結(jié)構(gòu)，然而高壓單芯電纜絕緣線芯又各自專用一個金屬護套(或護層)，運行中在磁力線作用下，金屬護套會產(chǎn)生感應(yīng)電壓，其電壓的大小與電纜線路的長度、流經(jīng)導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標準中所示人體安全允許電壓50～80 V;IEC 61200—413標準按通過人體不危及生命安全的允許電流29 mA和人體電阻1725 Ω計算，推薦在帶電接觸時允許電壓。

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

檢索國外有關(guān)資料和標準，單芯高壓電纜金屬護套感應(yīng)電壓提升已在日本、歐洲等國家工程中多次實踐，且已納入規(guī)程規(guī)定。如2000年CIGRE大會上《關(guān)于大容量輸電的400 kV XLPE電纜線路的新技術(shù)進展》專題論述，明確提出感應(yīng)電壓最大值可達400 V。對照日本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時不超出300 V(原版100 V)。”顯然，此次國家標準將金屬護套感應(yīng)電壓最大值提升是主動跟進先進國家的體現(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，意味著我國今后工程設(shè)計時，對距離接地點沿金屬護層電氣通路的允許長度，比過去可增加3倍。有助于簡化工程，減少線路絕緣接頭，縮短工程工期，帶來既能降低投資又能增強電纜線路運行可靠性的有利局面。

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

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

如今110～500 kV大截面(2000～2500mm2)電纜線路在我國北京、上海等大城市投入使用的雖然不少，但隨著我國經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展，城市電網(wǎng)會越來越多使用大截面高壓電纜較長輸電線路，預(yù)計不久在規(guī)模和數(shù)量上將超過歐洲和日本。僅提升金屬護層感應(yīng)電壓降低工程造價，估計每年能給國家和集體節(jié)省投資上千萬甚至上億元之多，帶來巨大的社會經(jīng)濟效益。

3 相關(guān)問題的討論

3.1 護層過電壓保護器的選擇和使用

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

感應(yīng)電壓提升至300 V后，將使電纜護層保護器運行面臨新的特征，無論單點接地方式，還是交叉互聯(lián)接地方式中電纜長度均比以往增大3倍，導致電纜護層保護器承受的UOV增大3倍，從而使UR≥UOV要求或許會有困難。對此應(yīng)設(shè)法重新組合保護器［3］或者研制新型高性能保護器。［4］

3.2 電纜制造、裝盤和運輸

多年來我國高壓電纜制造交貨長度一般都在數(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)計規(guī)范》將金屬護層感應(yīng)電壓提升至300 V，電纜制造交貨長度達千米及以上，將會給生產(chǎn)、制造和運輸產(chǎn)生一些變革和影響:

(1)電纜成品耐壓和局部放電試驗設(shè)備容量問題。電纜制造長度增加3倍后，帶來電纜電容增加，原有試驗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》無法滿足長度達千米及以上大截面、長距離電纜交貨要求，行業(yè)主管部門也應(yīng)及時跟進修改，適應(yīng)這一變化要求。鑒于陸地上裝載運輸受高度的限制，電纜盤直徑幾乎沒有再增加的可能性，建議可采用長軸電纜盤(在原有基礎(chǔ)上增大軸向距離)交貨。

(3)對于電纜生產(chǎn)制造企業(yè)來說，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輸裝載的原有方式，注定不能滿足長度達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輸車輛，滿足交通運輸是又一需要解決的問題。

4 結(jié)束語

如今，GB 50217—2007《電力工程電纜設(shè)計規(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、日本等先進國家相近。既降低線路工程造價，又有利于增強線路系統(tǒng)的可靠性，電壓等級越高，其經(jīng)濟效益越明顯。作為電纜制造企業(yè)及相關(guān)單位和部門應(yīng)急早面對變化，主動更新和改造，滿足標準規(guī)定要求。

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

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

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

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