建立联立方程而导出 就需对后者采取低于θ 它主要反映直埋或穿管埋地敷设电缆方式 的算式 并应符合表3.6.10-1的规定 另外 第2款规定的情况外 R 参照《电力工程电气设计手册1 I 降低年损耗的同时会引起初投资的增加 7 设计无选择依据 值的理解 然而在我国由于尚未广为知晓而缺乏应用 R1 2 第5-52部分 R 均排斥或拒绝 交联聚乙烯绝缘电缆最大缺点是容易产生水树 R 大电流负荷的供电回路往往由多根单芯大截面电缆并联组成 60287-3-1(2002)《多根单芯电缆并联电流分配及其金属层(套)环流损耗的计算》标准是按照并联电缆的各导体阻抗 1 表3.6.5 电缆直埋敷设在干燥或潮湿土壤中 IEC R2 在采用单芯电缆情况下 其中性导体和保护导体合一的铜导体截面不应小于2.5mm 其λ″ 与仅依λ″ 3 又如今地球“温室效应”日益严重 2 连接回路的电压降不得超过该回路允许值 电缆所有铜导体截面积的总和不应小于10mm 并应符合下列规定 其算法具有公认可行性 熔断器(F)和真空接触器(C)组合供电方式(简称F-C)具有占地少 当中性导体电流大于相导体电流时 而提示θ 1993年IEC 对电动机 或工矿主要用电器具等供电回路的负荷电流 保护接地中性导体或保护导体系统的电缆导体截面选择 海底电缆通常要求具有纵向阻水性能 2 3.3kA及以上短路电流一般熔断器熔断时间约为0.2s以内(对应224A熔断体) 增加了对单电源回路最大短路电流的短路点的选取原则 3.6.9 单相接地故障率为31.4％ 值差异明显而不能忽视(可参见《广东电缆技术》 系新增条款 否则 价格低 并行两回电缆为层叠配置情况 近十多年来 电力电缆截面最佳经济性算法IEC 可用一个较少的降低系数 和70mm 美国电子电气工程师学会IEEE 而参照日本JCS第168号D(1982)标准即按照外护层短路最高允许温度限值确定比较合理和可行 3)首先 R1 认为按日本标准计算会使得屏蔽层截面选择过大 2 只有绝缘型PVC／B护套的热稳定温度才达到200℃) IEC I m 3.6.7 应符合下列规定 中性导体截面不宜小于50％的相导体截面 电缆保护管并不局限塑料材质 R1 16895.6-2014等同采用IEC 其表B.52.14～表8.52.21给出的不同环境温度 都已显示了计入高次谐波的影响 I m R1 f 短路点应选取在通过电缆回路最大短路电流可能发生处 1 水下敷设1kV以上的高压交联聚乙烯绝缘电缆应具有纵向阻水构造 国内某城市2010年对10kV配网电力电缆故障率调查报告中指出 以不失科学严谨性 三相四线制系统的电缆中性导体或保护接地中性导体截面不得小于按线路最大不平衡电流持续工作所需最小截面 m 多芯电力电缆导体最小截面 相同截面的导体 1989) 1 依当时经济发展条件 即常年持续具有日负荷率(L 通过不同散热区段的电缆导体截面选择 为90℃ 7 户外架空敷设无遮阳时的日照影响 R2 3.6.4 顺便指出 16895.6查取电缆载流量 对熔断器保护的下列低压回路 交叉互联接地的高压交流单芯电力电缆 计算各电缆之电流分配必将更烦琐复杂 较为复杂烦琐 3.6.13 应经计算或测试验证 287并非是所有的算式一次性制订完备 电缆沟内电缆埋砂且无经常性水分补充时 求算I 50054-2011第3.2.14条第3款的规定一致 60853(原IEC 尤其是火力发电的CO R2 1 可用更小的降低系数 在并非所有发热因素计全时 短路点选取宜符合下列规定 最大短路电流宜按三相短路或单相接地短路计算的最大值取值 电缆载流量按照其表A.52.3给出的敷设方式从附录B的载流量表格中选取 增大约20％以上 1 但是在电缆首端发生故障时故障电流并不通过电缆本身 与λ″ 动作时间约0.15s～0.5s m 最大工作电流作用下的电缆导体温度不得超过电缆绝缘最高允许值 需把所有涉及发热的因素计全才符合上述原则 10181进行计算验证 I 竖井时 1959标准于1991年首次公示 R2 也没有说明可略而不计 其算法是基于电缆线路初始投资与今后运行期间的能量损耗综合最小 根据现行行业标准《火力发电厂厂用电设计技术规程》DL／T 护套选择取决于电缆设计和运行的机械及热性能限定要求 低压变压器等直馈线 3 从这一意义不妨强调 6 交流供电回路由多根电缆并联组成时 R1 而电缆本体故障率仅为4.4％ 287(1982)或IEC 2)我国现行110kV及以上交联电力电缆制造标准中对电缆外护套温度限值未作明确要求 各电缆的相序排列关系也影响电流分配 R2 1 运行中导体实际温度将超出θ 3 电力电缆导体截面选择应符合下列规定 5 甚至引起火灾而带来较大经济损失 G等10大类敷设方式 算法标准 保证电缆的安全可靠性尤为重要 校核电缆金属屏蔽层或护套的短路耐受值时采用的终止温度有取220℃的 电缆载流量的降低系数 藉此还需指出 1d 且一般遵循IEC 6 ST 否则应采取比该温度降低10℃或其他适当值 比I 其表A.52.3给出73种敷设方式描述 与现行国家标准《低压配电设计规范》GB 1 持续允许载流量计算应符合下列规定 绝缘型PVC／B料的抗开裂温度150℃ 也意味着对于I 最大工作电流作用下 R2 B2 4 保护动作时间应取主保护时间 保护导体截面应满足回路保护电器可靠动作的要求 12次等高次谐波存在时 若仍依固定的θ 东北某电铁牵引变电站的220kV供电电缆工程实践 高于非金属护套短路最高允许耐受温度(如聚氯乙烯ST 国内又缺乏相关规范 4 ②负荷虽持续但并非100％恒定最大 (2)关于电缆外护层的短路最高允许温度几点说明 2 (1)一般1000kW及以下电动机回路和1250kVA及以下变压器回路采用F-C组合供电方式 m 电气一次部分》(中国电力出版社 1d 熔断器由于具有短路电流越大熔断时间越短的特点 不经济 注 2 当L 853)为I 电缆载流量值仍然是基于IEC 铜芯电缆35mm No.4)以及提高载流量的途径(参见《广东电缆技术》 交流供电回路多根电缆并联时的电流分配主要依赖于导体阻抗 宜取在电缆线路第一个接头处 ＝M.I 中性导体 2 短路电流的作用时间应取保护动作时间与断路器开断时间之和 宜取在电缆末端 2002 需着眼于努力降低损耗 电气设备的选择和安装 5153-2014和工程实践 时 电缆长度 其表B.52.1为按敷设方式查找载流量的索引 E 但F-C回路电缆短路最小热稳定截面计算相对复杂 同时还受金属套(有环流时)阻抗的影响 这一影响不可忽视 电子电压调整等装置的负荷有高次谐波 1996修订) 应计入集肤效应和邻近效应增大等附加发热的影响 IEC 如城网供电电缆线路等公用负荷电流 3.6.7 R 气体放电灯为主要负荷的回路 现行国家标准《低压电气装置 此前只有单回电缆涡流损耗率λ″ ＜1时的I 对选择电缆截面过于保守 系原条文3.7.9修改条文 对其他情况 R1 2 本标准现仅示出电缆载流能力中属于I 2 美标准只需计入L 况且 2001 35kV及以上电缆载流量宜根据电缆使用环境条件 3.6.1 R 尚宜按电缆的初始投资与使用寿命期间的运行费用综合经济的原则选择 2 (2)为简化繁杂的计算 应符合本标准附录C和附录D的规定 且宜按工程建成后5年～10年发展规划 系新增条文 也不能保证所有高压电缆回路均设有回流线情况来降低对护套温升的影响 短路电流并不通过电缆本身 且供电回路末端的最小短路电流大于熔断体额定电流的5倍时 低压熔断器保护的回路按发热和电压降选择的电缆截面一般均满足短路最小热稳定截面要求 m E 3.6.6 铜芯和铝芯电缆最小热稳定截面分别按50mm 多年来我国经济持续高速增长下 多根并列敷设时的载流量校正系数 增加低压变压器馈线 ＝I 16的有关规定 3.6.2 增加工程投资 考虑到电缆的金属套 3.6.8 工程应用考虑一定安全裕度是合理的 2 可减少金属屏蔽层截面的因素 Std 为减少电缆进水概率 m ＋1×2.5mm 值确定需留有安全裕度 有的可能是发生单相接地短路情况 如按照现行国家标准《低压电气装置 显然不应被误解为I 的基本要求 敷设于保护管中的电缆应计入热阻影响 *当属于本标准第3.6.4条第1款的情况时 工程实践中 4芯或5芯电缆内中性导体与相导体材料相同和截面相等时 1 在日本电线工业协会标准JCS第168号E(1995)《电力电缆的容许电流(之一)》中 敷设于水下的高压交联聚乙烯绝缘电缆应具有纵向阻水构造 就满足不了本款要求 与当前我国经济发展强调安全生产的形势不适 沟或排管敷设电缆方式 由于中压真空接触器和熔断器产品技术日趋成熟 如复合式玻纤增强塑料 No.4) 系原条文3.7.12修改条文 ”的规定一致 另根据原电力部组织各电力设计院编写的《赴美国依柏斯公司实习报告》(1982.3) 本次增加敷设方式一致 含有高次谐波负荷的供电回路电缆或中频负荷回路使用的非同轴电缆 )需满足不得超过θ I 其λ″ 值的择取作一辨析 回路总长度未超过电缆制造长度时 至于经济截面比按载流量选择截面增大后 50054和《民用建筑电气设计规范》JGJ 对电缆承受的短路发热越有利 持续工作回路的电缆导体工作温度应符合本标准附录A的规定 系原条文3.7.3修改条文 2 当I 2 并联各电缆的长度以及导体 1kV及以下电源中性点直接接地时 计算涉及电缆存在的全部热性数据充分已知 值 导体截面应符合下列规定 需要强调的是 No.4 电气化铁道等 当1kV及以下供电回路装有限流作用的保护电器时 R 就需要考虑电缆的经济截面 配置中性导体 最大短路电流不一定是发生三相短路情况 D 电缆持续允许载流量的环境温度 明确最大工作电流(I 2 但一些地区仍感电力不足 R2 应按砂质情况选取大于2.0K·m／W的热阻系数计入电缆热阻增大的影响 3.6.8 计算的I 归并为A1 直埋或穿管埋地(包括排管)敷设的电缆 按100％持续工作电流确定电缆导体允许最小截面时 并应采用相同材质 的M算法标准 限流熔断器和60A以下的普通熔断器在大短路电流下的限流性能显著 敷设方式宜一致 尺寸等因素对热阻增大的影响 应符合下列规定 对非熔断器保护回路 60287-1-1(1995)不再像1968年初版时示出各类电缆的θ 1 不应小于10mm 使导体电流分配均匀 故要以计算方式确定各电流分配的电流值 占有相当大比例 除本标准第3.6.2条规定外 60287-3-2(1995 也是为了使同相导体阻抗尽可能一致 排管中不同孔位的电缆还应分别计入互热因素的影响 1d 4 运行时屡因电流分配不均而出现电缆过热乃至影响继续供电 50054-2011第3.2.14条第5款第3项“当铜保护导体与铜相导体在一根多芯电缆中时 电力电缆导体截面 回路总长度超过电缆制造长度时 编织层 系原条文3.7.7修改条文 充油电缆和黏性浸渍纸绝缘海底电缆具有纵向阻水性能 可按抗拉要求选择截面 按现行行业标准《电缆载流量计算》JB／T 5 1 2 2 表3.6.9 而λ″ 与现行国家标准《低压配电设计规范》GB 这样计算的金属屏蔽层截面是偏安全的 电缆导体工作温度大于70℃的电缆 2 随着电力系统的不断发展和网络结构变化 一般I 含变流 也有取200℃的 护套和绝缘型PVC／A 这对于辨析地择取θ 从我国宏观经济条件来看 f 1 10kV及以下电力电缆经济电流截面选用方法和经济电流密度曲线宜符合本标准附录B的规定 5 R1 电缆导体载流量的降低系数系取自于国家现行标准《低压配电设计规范民用》GB 金属材质和构造截面也应相同 4 一般可以按照聚氯乙烯护套不超过150℃ 因此 其散热条件比导体内的绝缘材料好 不致超过时 系原条文3.7.1修改条文 表3.6.10-2 直埋敷设时土壤热阻系数差异 ＞λ″ 2 在空气中敷设的电缆 陶瓷等管材 其最小规格可以选择4×2.5mm 只在持续工作电流之首添加100％ 因此 60287-1-2(1993)只适合两回单芯电缆并列配置 R2 我国目前对110kV及以上电缆非金属护层温度限值未予以明确规定 1d 1 3.6.9 853-1 或3×4mm 中性导体截面不宜小于相导体截面 求算I 若短路点选择在电缆首端 有谐波电流影响的回路 金属套截面均等 因此对3kV及以上中压电动机和低压变压器回路采用F-C组合供电方式时 按照瑞典公司规定取绝缘和护层的短路最高允许温度平均值计算 2 非金属外护套大多处于空气或土壤中 当短路电流小于3.3kA(4kA／1.1～1.2)时 3.6.10 853-2虽早已于1985年 再考虑到高压电力电缆线路一般设置有回流线 计算值就会偏大 3.6.11 2 依我国目前的经济发展与20世纪90年代相比 电缆外的保护导体或不与电缆相导体共处于同一外护物的保护导体最小截面应符合表3.6.10-2的规定 应按满足短路热稳定条件确定电缆导体允许最小截面 或缘于该算法需按日负荷曲线分时计算感到烦琐 E 第5-52部分 R1 35kV及以上电缆载流量 F 环境温度差异 应计入其热阻影响 B1 当在相与相之间存在大于50％的不平衡电流时 金属屏蔽层截面若选择不当容易发生电缆烧坏事故 单元系统中三个区段不等长时 如在三相四线制系统中 3 算式 3.6.12 1)铜导体 计算中性导体的电流应计入谐波电流的效应 即常年持续具有L 电缆载流量的降低系数应按表3.6.9的规定确定 2003 对应绝缘耐热使用寿命约为40年 可不校验电缆最小热稳定截面 校验金属屏蔽层的热稳定截面宜按照与其紧密接触的非金属护套短路最高允许耐受温度作为控制条件是合理的 1)重要回路 为此 布线系统》GB／T 算式在该标准中却未给出 仍可按主保护时间选择校验 时 回路全长可选同一截面 1kV及以下电源中性点直接接地时 至于IEC R2 且回路末端最小短路电流大于熔断体额定电流的5倍时 除实施换土处理能避免水分迁移的情况外 采用多芯电缆的干线 按照综合保护配置原理和熔断器时间电流特性曲线 3.6.3 各电缆宜等长 且有一定裕度 因而它不硬性规定单一θ 3.6.5 287-1-2首次公布双回并列电缆的涡流损耗率λ″ XLPE屏蔽电力电缆技术要求》标准中载明 现已能适应 R2 适合工程设计阶段(参见《广东电缆技术》 D2 聚乙烯护套不超过140℃作为控制条件计算金属屏蔽截面 3.6.10 4 施加在电缆上的防火涂料 铜导体不宜小于2.5mm 要使两者相同或相近 当电缆长度未超过200m时 当三相平衡系统中存在谐波电流 可推论若不具备并联电缆各导体阻抗 可对大于10m区段散热条件按段选择截面 (参见《广东电缆技术》 由熔断器开断短路电流 f 2 60287计算的 3.6.1 2001 保护导体允许最小截面(mm 土壤热阻系数取值不宜小于2.0K·m／W 选用起来相对比较复杂些 长距离电力电缆导体截面还应综合考虑输送的有功功率 电缆本体故障率为4.4％ 金属套阻抗均等的条件 电缆多根并列的影响 取其最大值 并应按照本标准附录E的规定计算 终端头故障率为6.6％ R 835(1995)标准均同时含I 和短时应急过载I 当大于3.3kA时 1d 配电干线采用单芯电缆作保护接地中性导体时 3.6.12 IEC 可认为双回并列电缆在依照λ″ 287)为I 电缆相导体截面应按中性导体电流选择 当需导体承受拉力且较合理时 注 并按照下列主要使用条件差异影响计入校正系数 3.6 电缆持续允许载流量的环境温度应按使用地区的气象温度多年平均值确定 CS7(1993)《额定电压69kV至138kV 可供启迪 2 因此 外力破坏故障率为12.4％ 3.6.2 且110kV及以上高压电缆线路使用的越来越多 均有应用 不能直接采取仅加5℃ 算式 Load R1 金属套阻抗均等前提下 高压并联电抗器补偿等因素确定 电缆导体的持续最高允许工作温度(θ 敷设于耐火电缆槽盒中的电缆应计入包含该型材质及其盒体厚度 ①负荷为100％持续(100％ 其表B.52.2～表B.52.13为不同敷设方式下的电缆载流量指导数据 电缆接头和电缆终端故障故障率合计51％以上 3)水下电缆敷设有机械强度要求需增大截面时 分类很细 该算法从工程实用意义上已并不简单 故可不进行最小热稳定截面校验 日本电线工业协会JCS第168号E(1994) 10kV及以下电力电缆截面除应符合本条第1款～第3款的要求外 除本条第1款 1 工程中一般可参照电缆制造商提供的载流量资料并结合使用环境条件进行修正 1)对无电缆中间接头的回路 的算法标准IEC 实际工程曾发生过金属层烧断事故 60287(以往称IEC 分析认为 ＜I 金属箔 敷设于水下的电缆 短路水平越来越高 “由于电缆故障最容易发生在现场施工的电缆接头处 选择短路电流计算条件应符合下列规定 不需要采取附加阻水措施 都留有另行考虑的空间 2 在高压电场作用下产生局部放电进而使绝缘老化甚至损坏 适用频繁操作的特点 电力电缆金属屏蔽层的有效截面应满足在可能的短路电流作用下最高温度不超过外护层的短路最高允许温度 m 电气设备的选择和安装 经按一般电缆使用条件计算分析 不妨就高压单芯电缆I 直埋敷设不同土壤热阻系数 经校正后电缆载流量实际允许值应大于回路的工作电流 系原条文3.7.2修改条文 值 校验是安全的 保护接地中性导体截面应符合本标准第3.6.9条的规定 与θ 计算短路电流时应按故障发生在电缆终端或第一个中间接头处” 2 系原条文3.7.11修改条文 2 3 这虽是沿袭原标准基本内容 )为1时的I f 诸如变频空调 2)铝导体 宜符合下列规定 该回路宜按限流后最大短路电流值校验 在香港的低压配电电缆 由保护装置启动真空接触器开断短路电流 但我国多以隧道 铠装层及接地同心导体等也可作为接地金属屏蔽 1)本标准1994版编制时采纳了瑞典ASEA公司的规定 也可采用现行行业标准《电缆载流量计算》JB／T 最大短路电流和短路时间作用下的电缆导体温度应符合本标准附录A的规定 而是周期性变化 表3.6.10-1 R 铝导体不宜小于4mm 值 ) 计算用系统接线应采用正常运行方式 因此 I 高压电力电缆多为重要输电电缆线路 供设计参考 ) 考虑熔断器熔断具有的分散性特点 但冠以100％的持续工作电流不仅示明归属I 注 已发生了很大变化 认为可以接受 根据发电行业设计经验 存在高次谐波电流时 而日 阻火包带等覆盖层厚度大于1.5mm时 可满足要求 美国爱迪生照明公司联合会(AEIC)制订的AEIC 中性导体的电流应计入谐波电流的效应 R1 ) 可取θ 然而 但每回路不宜多于3种规格 3.6.13 直接取θ 4 宜符合下列规定 各电缆在空间上几何配置的相互关系常难使各阻抗值均等 2 客观存在的发热因素未完全计入 C 导致线损较大 熔断体的额定电流不大于电缆额定载流量的2.5倍 factor) 3.6.3 宜取后备保护时间 当预计有显著(大于10％)的9次 但国内迄今几乎未在工程运用 其次 按热稳定要求的保护导体允许最小截面(mm 故此次修订标准就没有直接示出I 而日本JCS第168号D(1982)标准则是按照外护层短路最高允许温度限值确定 需要配套使用该标准对应的敷设方式下电缆载流量其及校正系数 1 上述1)的条件已不适应现在的情况 S为电缆相导体截面 在国内较多的火力发电工程中得到了广泛应用 电缆中间接头故障率为45.3％ IEC 的θ′ 3.6.11 10kV及以下常用电缆按100％持续工作电流确定电缆导体允许最小截面时 (即未计入并行回路引起涡流损耗增大的影响)求算I 本标准10kV及以下电缆载流量可按本标准附录C和附录D查阅和修正 全长宜按其中散热最差区段条件选择同一截面 2)非重要回路 1 1989年公示 数量较多的该类电缆敷设于未装机械通风的隧道 3 m 2)当电缆线路较长且有中间接头时 这也昭示了IEC 按照变压器保护配置情况 不应小于16mm 10181的规定计算 2 也可取在电缆首端 求算时θ 我国长期以来工程实践只计I 1d 2009 综合保护装置闭锁接触器 7 1 m 如发电厂中持续满发机组及其辅机 2～12) 其载流量应考虑敷设方式的影响 No.3) 2 按理论计算 结合配置完善的综合保护装置分析总结如下 系原条文3.7.8修改条文 m 系原条文3.7.10修改条文 虽有延时但对应短路电流很小 以往一般只按载流量紧凑地选择电缆截面 用限流熔断器或额定电流为60A以下的熔断器保护回路 其过流Ⅱ段后备保护对应电流为低压侧短路时的电流 R 减少电源增长(火力发电厂一直占有较大份额)带来温室效应的加剧 布线系统》GB／T 是实现电缆预期使用寿命的要素 3.6 3 m 2 后又纳入电缆额定电流计算标准系列IEC 1 5 需要指出的是 确保θ 60364-5-52 值计 m 对单电源回路 A2 具有金属套的电缆 60287 并应符合表3.6.5的规定 2 在这一形势下 (1)条文中可能的短路电流包括中性点不直接接地系统中不同地点的两相接地短路 m 排放影响 是使电流能均匀分配的必要条件 对存在高次谐波电流回路 却示明包含2层及其以上层迭配置单芯电缆的λ″ 应计入金属套的附加损耗发热的影响 当选择中性导体与保护导体合一的4芯铜芯电缆时 宜按区段选择电缆导体截面 因此对于较长的电缆应尽量避免中间接头 随着电力系统网络发展规模越来越大 发供电随着用电需求虽在不断迅猛发展 故对低压变压器回路电缆 或当熔断体的额定电流不大于电缆额定载流量的2.5倍 IEC等标准关于电缆的持续允许工作电流算法分两类 应计入对环境温升的影响 约为0.7左右时 m 宜按三相短路和单相接地短路计算 电力电缆导体截面 求算I 4