運行中單芯高壓電纜金屬護套感應電壓規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《電力工程電纜設計規范》GB 50217—2007已于2008年4月1日正式實施［1］。新標準規定交流系統中單芯電力電纜金屬護套(或護層)正常感應電壓從100 V提高到300 V，引起電纜線路設計部門、使用單位、電纜制造企業廣泛關注。本文試圖對提升后的相關問題作一些分析探討，以期能給線纜制造企業及相關單位和部門有所啟迪。

1 國內外感應電壓規定值的不同規定

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構，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，金屬護套會產生感應電壓，其電壓的大小與電纜線路的長度、流經導體的電流以及電纜排列方式、中心距等有關。這就必須限制感應電壓的數值滿足安全要求。50 V是交流系統中人體接觸帶電設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電壓保留了50 V(指未有防護)的規定，而取消在使用有效絕緣防護用具情況下100 V，改為300 V。應該說，感應電壓超出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《帶電作業用絕緣墊》DL/T 853—2004標準，100 V與300 V電壓絕緣墊產品適用等級是一樣的，也就是說帶電接觸300 V與100 V，并無實質差異。因此新版標準將感應電壓最大值從100 V提高到300 V是符合我國現行電力行業相關要求且有現實基礎。

檢索國外有關資料和標準，單芯高壓電纜金屬護套感應電壓提升已在日本、歐洲等國家工程中多次實踐，且已納入規程規定。如2000年CIGRE大會上《關于大容量輸電的400 kV XLPE電纜線路的新技術進展》專題論述，明確提出感應電壓最大值可達400 V。對照日本JEAC 6021《地中送電規程》70年代版本和2000年改版后的新版《地中送電規程》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)?！憋@然，此次國家標準將金屬護套感應電壓最大值提升是主動跟進先進國家的體現。

2 感應電壓規定值提升的積極意義

感應電壓允許最大值提升3倍后，意味著我國今后工程設計時，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的電纜線路，按提升后感應電壓允許最大值設計，相比以往所需交叉互聯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，但隨著我國經濟持續高速發展，城市電網會越來越多使用大截面高壓電纜較長輸電線路，預計不久在規模和數量上將超過歐洲和日本。僅提升金屬護層感應電壓降低工程造價，估計每年能給國家和集體節省投資上千萬甚至上億元之多，帶來巨大的社會經濟效益。

3 相關問題的討論

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;其二系統中出現接地故障產生工頻過電壓(UOV)時，保護器在暫態時間下(tk)的工頻耐壓(UR)應不小于UOV，以保持繼續長期運行［2］。

感應電壓提升至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。對此應設法重新組合保護器［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百米之內，其主要原因是受單芯電纜金屬護層感應電壓100 V的條件限制。如今GB 50217—2007《電力工程電纜設計規范》將金屬護層感應電壓提升至300 V，電纜制造交貨長度達千米及以上，將會給生產、制造和運輸產生一些變革和影響:

(1)電纜成品耐壓和局部放電試驗設備容量問題。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，是電纜制造企業可能遇到的問題之一。

(2)目前行業執行的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，行業主管部門也應及時跟進修改，適應這一變化要求。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(在原有基礎上增大軸向距離)交貨。

(3)對于電纜生產制造企業來說，還必須考慮由于電纜盤變化、重量增加引起交聯生產線上收放線裝置、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 結束語

如今，GB 50217—2007《電力工程電纜設計規范》與GB 50217—1994相比所示感應電壓最大值提升至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的可靠性，電壓等級越高，其經濟效益越明顯。作為電纜制造企業及相關單位和部門應急早面對變化，主動更新和改造，滿足標準規定要求。

［1］GB 50217—2007 電力工程電纜設計規范［S］.

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

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

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