基于電力電纜工程設計與設備選型的研究分析

（浙江省臺州發電廠設備部，浙江 臺州 318016）

基于電力電纜工程設計與設備選型的研究分析

陳愫珠

（浙江省臺州發電廠設備部，浙江 臺州 318016）

電力電纜在發電廠中得到廣泛應用，電力電纜的設計選型直接影響到設備的供電可靠性， 影響到發電廠的穩定運行及經濟性。本文對臺州發電廠廠用電纜選型設計進行分析研究，以期達到總結、交流作用。

發電廠；電纜設計；選型

臺州發電廠位于浙江中部沿海，是浙江省主力火力發電廠之一，原有裝機容量1335MW，分五期建成，臺州第二發電廠2臺1000MW新建火電機組已通過國家發改委核準。臺州發電廠一至五期廠房內電力電纜敷設總計280公里，電壓等級有380/220V、6kV、10kV三種規格，各期廠房、車間的電纜敷設以機組單元控制室下面的電纜夾層、380/220V配電裝置室地下的電纜隧道、6kV配電裝置室下面的電纜夾層為中心，以地面電纜溝、架空電纜橋架為輔，組成一個電纜敷設網絡。

一、廠用設備供電方式

1 6kV系統供電方式及電纜的電容電流計算

主廠房廠用高壓系統采用6kV電壓等級，單元機組的雙套輔機電動機分接于兩段6kV母線上，每期兩臺單元機組的公用設備接在6kV公用段母線上。對于外圍的6kV廠用設備，如輸煤系統皮帶機、輸灰系統柱塞泵、循環水系統循環水泵，因遠離主廠房，設備相對集中，且具有獨立性，在這些外圍輔助廠房分別設置6kV廠用配電裝置，就近供電給6kV輔助設備，比全部集中由主廠房供電經濟、可靠，每期工程可節省6kV電力電纜13.2公里。

表1 塑料電纜的電氣性能要求

根據6kV電力電纜布置，6kV廠用電系統接地電容電流，由高壓廠變6kV側繞組、所連接的6kV聯絡及饋線電纜、6kV電動機及低壓變壓器線圈共同提供，其中以6kV電纜電容為主，其他元件電容值所占比例很小忽略不計。

6kV電纜單位長度電容電流（查手冊）：

根據統計，臺州電廠四期6kV廠用電系統在最大連接方式下，電力電纜總長度10.69km（一至三期和五期工程的6kV廠用電系統的電力電纜長度都小于10.69km）， 其中70mm2電力電纜占75%， 95 mm2及以上電力電纜占25%，95 mm2及以上電力電纜按120 mm2的0.89A/km計算，合計電容電流（考慮1.1的系數）為：

計算結果，6kV系統最大單相接地電容電流小于10A，故6kV廠用電系統采用中性點不接地方式。

6kV系統中性點不接地方式，接線簡單，不需要中性點接地設備，節約投資，因不人為增加單相接地電阻，則流過故障點的電流僅為容性電流，尤其在實際接地電流小于10A時，允許系統帶接地繼續運行2小時，為處理接地故障贏得了時間。

2 低壓系統供電方式

主廠房低壓廠用負荷的供電方式按發電機組單元制接線原則，低壓廠用負荷由接自本機組6kV工作段的低壓廠用變壓器供電，低壓公用負荷如化水、工業水、油處理、廠區、檢修修配、照明、輸煤、除灰、除塵、循環水等系統采用獨立設置的動力中心（PC）和電動機控制中心（MCC）的380/220V供電方式。

3 10kV系統供電方式

溪口水庫淡水泵房和微波站山上分別設置低壓廠用配電裝置，各由2條10kV配電線路降壓至380/220V供電。

表2 電力電纜導線截面積選擇

二、電纜設計選型

1 電力電纜型式選擇

電纜型式根據環境條件、敷設方式、用電設備等選擇。

常用的電力電纜有油浸電纜、聚氯乙烯絕緣電纜、交聯聚乙烯電纜等，根據不同的使用場合，又分為不同種類的特種電纜。隨著生產技術和生產工藝的不斷提高，聚氯乙烯和交聯聚乙烯電纜已經成為使用最廣泛的電纜產品。

聚氯乙烯由聚氯乙烯樹脂與添加劑加工而成，具有優良的電氣性能，耐潮、耐化學性、耐電暈性好，不延燃。交聯聚乙烯還可提高工作溫度10～20℃，并有良好的耐輻照特性。聚氯乙烯絕緣電纜化學性能穩定、耐燃、耐油、沒有高低差限制，可以垂直敷設，安裝維護簡單、方便。故在低壓回路選用阻燃聚氯乙烯絕緣電纜。

對于高壓電力電纜，由于聚氯乙烯絕緣電纜介質損耗大，隨溫度上升介質損耗增加明顯，電纜的電性能和機械性能也明顯下降，聚氯乙烯絕緣電纜運行允許溫度一般不超過65℃。而交聯聚乙烯絕緣電纜耐熱性能好，電纜運行允許溫度可達90℃，電纜載流量大，絕緣性能好，重量輕，也無高差限制，可以垂直敷設，電纜線芯分相屏蔽，不易發生相間短路故障，可減少電纜短路事故。故對6kV和10kV系統電力電纜，選用交聯聚乙烯絕緣電纜。

塑料電纜的電氣性能要求，見表1：

對于電廠事故應急啟用的輔機電纜如直流油泵、消防水泵、蓄電池直流電源電纜、事故照明電源電纜等采用耐火型電纜，可保證在電纜著火情況下也能夠維持設備在一段時間內的正常工作，給事故處理爭取寶貴的時間。

2 電力電纜截面積的選擇

電力電纜截面積的選擇關系到投資、線路損耗和電壓質量、電纜的使用壽命等。選擇合適的截面積，使電力電纜滿足最大工作電流下的纜芯溫度要求和電壓降要求，最大短路電流作用下的熱穩定要求。

電力電纜的導線截面積可按表2選擇

三、電纜敷設設施

由于電廠廠房內大量使用了塑料絕緣電纜，為保持電纜敷設強度，主廠房電力電纜無論是零米以下的地下室電纜隧道，還是零米以上的架空部分，均使用金屬橋架敷設電纜。電纜在橋架上的排列原則是按電壓等級的高低由上而下進行排列的，最上面的是6kV動力電纜，以下依次為1kV動力電纜、控制電纜，最下面敷設熱控電纜和通訊電纜，這樣可以減輕電力電纜發生故障時，對控制電纜和通訊電纜造成的損害。對全廠公用負荷的重要電纜，同一機爐雙套輔機的廠用供電電纜，分開布置在通道兩側電纜橋架上，避免一側通道上的輔機供電電纜發生故障時，影響到另一側通道上的輔機供電電纜的正常運行。

電纜溝及電纜隧道在土建設計時考慮排水措施，電纜溝、電纜隧道內的排水坡度方向一致，統一將雨水排到電纜隧道集水井，再用自動抽水泵將集水井中的雨水抽到電纜隧道外面的蓄水池，確保全廠電纜溝、電纜隧道排水通暢。

四、電纜防火設計

為了防止電纜火災時的火勢迅速蔓延，電力電纜選用阻燃型，對于特別重要的回路如應急電源至消防、火災報警、通風排煙、應急照明等供電回路，采用耐火型電纜。

各單元機組的機、爐電纜采用分道敷設，在電纜豎井及屏盤底部開孔處采用阻燃材料封堵填實，不讓空氣和液體流通。

在主廠房電纜隧道進、出口設置防火門，電纜溝交叉口設置阻火墻，對敷設在電纜隧道、電纜夾層、電纜溝內的電纜，每隔50米采用耐火材料進行阻隔。對主廠房易受外部著火影響和積粉易燃的電纜區段、汽機機頭、鍋爐制粉系統、輸煤棧橋等架空電纜橋架采用耐火電纜槽盒，設置電纜槽盒蓋板。在相鄰機爐的接合部，主廠房通向外部的所有接口、電纜隧道與電纜溝的接口，全廠輔助廠房電纜溝的出入口處、架空橋架穿墻處均用電纜防火材料進行封堵。

各期主廠房電纜豎井、電纜夾層、電纜隧道內設置煙感探測器，并敷設感溫電纜，相應之處設置消防設施，當探測器探測到火災時，自動向集控室發出報警信號，并啟動自動滅火裝置。

[1]胡志光，火電廠電氣設備及運行[M]．北京:中國電力出版社，2001．

[2]Q/CSG10007-2004，電力設備預防性試驗規程[S]．

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