GB 50217 电力工程电缆设计规范 （条文说明）.doc

电力工程电缆设计规范 （条文说明）中华人民共和国国家标准电力工程电缆设计规范GB 5021794条文说明主编单位：电力部西南电力设计院1 总 则1.0.2 一般性技术要求，是指各行业系统电力工程具有共性的内容。仅属行业系统特点的特殊性技术要求，另由相关的工程建设行业标准载明。2 术 语在电工名词术语电线电缆(GB29001084)和有关国家标准未载明，而本规范需明确定义的专业性术语，现列示于本章中。3 电缆型式与截面选择31 电缆芯线材质3.1.1 控制和信号电缆导体截面一般较小，使用铝芯在安装时的弯折常有损伤，与铜导体或端子的连接往往出现接触电阻过大，且铝材具有蠕动属性，连接的可靠性较差，故统一明确采用铜芯。3.1.2、3.1.3 电力电缆导体材质的选择，既需考虑其较大截面特点和包含连接部位的可靠安全性，又要统筹兼顾经济性，宜区别对待。同样条件下铜与铜导体比铝与铜导体连接的接触电阻要小约1030倍，据美国消费品安全委员会(CPCS)统计的火灾事故率，铜芯线缆占铝芯线缆的155，可确认铜芯电缆比铝芯电缆的连接可靠和安全性较高。此外，电源回路一般电流较大，同一回路往往需多根电缆，采用铝芯更增加电缆数量，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。现明确重要的电源回路需用铜芯，可提高电缆回路的整体安全可靠性。耐火电缆需具有在经受7501000作用下维持通电的功能。铝的熔融温度为660，而铜可达1080。水下敷设比陆上的费用高许多，采用铜芯有助于减少电缆根数时，一般从经济性和加快工程来看将显然有利。3.1.4 我国铜、铝材长期供不应求，自给率约占80，电线电缆耗铜、铝约占总量的50%左右，因而受国际市场铜、铝价格波动影响，近几年铜较铝价上扬较快，趋势难望逆转，故以减少铜的进口量仍具有积极意义。同截面电缆用铜芯比铝芯允许载流量虽增大约30，但计入容重差异的耗材量约增2倍，按近年电缆出厂价计要贵1422倍。显然宜继续采取以铝代铜的技术经济政策。32 电力电缆芯数321、322 交流lkV及以下电源中性点直接接地系统，按设有中性线、保护接地线，中性线与保护接地线独立分开或功能合一等不同接线方式，在供电系统中已客观存在着不同类别。故需相应明确电缆芯数的选择要求。323 大电流回路采用单芯电缆，较三芯电缆可改善柜、盘内密集的终端连接部位电气安全间距；对长线路情况可减免接头，利于提高线路工作可靠性。水下电缆线路采用单芯较三芯能减少或避免有接头时，也同样获此有利效果。多年电缆运行实践显示了接头故障率占电缆事故中相当高的比例，基于电缆密集汇聚于柜、盘中因电气间距等因素容易导致事故的经验教训，因而在综合评价时，不应只注意单芯与三芯的投资差异，还要注重技术性。33 电缆绝缘水平332 中性点不直接接地系统，单相故障接地时能继续运行，但伴随有健全相的电压升高，若lmin内能切除接地故障，该电压升高对绝缘的影响一般可不计。然而，按我国系统现有自动装置和运行水平，切除含单相接地故障的馈电线路多数难lmin内实现。我国635kV系统一般为中性点不直接接地。过去有些工程的电缆仅按额定线电压选择，实践中有些电缆“相对地”电压为额定相电压值的绝缘水平，运行时屡有源此发生的绝缘击穿事故，造成巨大损失。而采用高一档额定相电压的电缆，相对安全可靠性获得提高。鉴于设计阶段难预料故障切除时间，故就一般情况下明确对供电系统宜增强绝缘，但对有的行业系统采用额定相电压值后运行实践尚无问题的情况，可允许区别对待。至于133相电压和8h的界限，与已颁发SDJ2689、DL40191、SD28988标准一致，且与美国ASTMD47081、IECl83也相近，但没有美国AEICCS582保守。发电机回路重要，切除故障时间较长，电缆长度有限，宜取173相电压。334 直流输电系统的电缆绝缘层中最大电场强度，不仅依赖于外施电压，还与缆芯负载相关，运行中若改变电能传输方向，伴随着电缆极性倒换，其内部电场强度可能显增。335 分项说明：(1)较长的高压电缆线路，常配置纵差保护、监测信号等需有控制电缆且紧邻并行敷设。一次系统单相接地时，感应在控制电缆上的工频过电压，可能超出常用控制电缆的绝缘水平。如英国在12km275kV电缆线路旁并行敷设的控制电缆上，测得工频感应过电压(对应一次系统单相短路电流25kA)分别达：2125kV(控制电缆有铜带铠装)、12155kV(铅包)，并通过试验判明了常用的5kV和15kV级控制电缆不合所需；即或使用15kV级控制电缆，就需使所接信号设备实行不共同接地的绝缘隔离。我国某城市3km长100kV电缆线路旁，并行的控制电缆，在一次系统单相短路电流15kA作用下的工频感应过电压，即或采取备用芯接地，使电力电缆改为铅包两端接地、增设并列接地线等，经验算仍不能抑制在常用控制电缆的绝缘水平下，需用不低于10kV级的控制电缆。这种控制电缆俗称导引电缆，国内现已有15kV级产品且曾在工程中应用。(2)高压配电装置中，空载切合、雷电波侵入的暂态和不对称短路的工频等情况，伴随由电磁、静电感应以及接地网电位升高诸途径作用，控制电缆上可能产生较高干扰电压。国内在一些220-330kV变电所，通过实地测试，控制电缆上的暂态干扰有的达25004000v；具有金属屏蔽或备用芯接地时，则降低至60以下。工频过电压的影响往往较暂态过电压更甚。某220kV变电所曾在一次系统短路时，由于接地网电位升高，导致控制电缆绝缘击穿。有曾作过变电所接地电网的电位分布计算，以南方某市土壤电阻率约50·m，按典型接地网配置条件，算得对应于工频短路电流5kA的地网电位可达4200V(见高压电技术1991年第2期)。如果以500kV变电所近旁单相接地可能达4050kA，且变电所分配的接地电流相应达15-20kA的发展形势(可参见电气计算第47卷第5期，第29页)，则可推算地电位升高幅值将显增。从而在邻近接地网的控制电缆上将产生较高干扰电压。中南某水电厂110kV和220kV电缆联络线与控制电缆并行约100m，相互间距153m，按单相接地12kA，算得接地网电位升高达6100V。为此而设置均压线，降低对控制电缆上的干扰幅值以限制不超过约3000V的控制电缆工频耐压。日本在11个110kV变电所64处控制电缆回路设自动装置，测得各种干扰电压，累积一年半统计的几率分布结果，显示47007500V可达40年发生一次。考虑到系统电压的增高，其数量级影响还将增大。80年代即提出了在低压回路不宜设置避雷器，而把绝缘水平划分有适应不同范围的3kV、4kV、7kV的工频试验电压标准(详见电气评论1981年第4期第364-398页)。我国1988年颁布的塑料绝缘控制电缆国标规定的额定电压为450750V，德国等已列有600/1000V级常规控制电缆标准系列。国内制造厂现也推出6001000V系列控制电缆。综合可认为，本项所拟规定将有助于提高安全可靠性，同时具有可行性。这也是在原水电部电力规划设计院1985年颁布的500kV变电所设计暂行技术规定基础上的肯定与全面性考虑。(3) 电气干扰影响较小的情况，如控制信号电缆具有良好的金属屏蔽，与电力电缆并行不长或相距较大，没有并行电力电缆等，工程实际中有采用300500V控制电缆，或对弱电信号回路控制电缆使用250V、100V级额定电压等。本项强调以电气干扰影响很小情况作为前提，可避免单纯以工作回路的电压来考虑，尤其在弱电信号回路情况下需予注意。34 电缆绝缘类型34. 1 允许高差限制值规定的下限，是基于运行实践经验教训总结采取较可靠的安全值，上限则与GB9326标准给出的允许稳态最高油压大致对应。342 与六氟化硫全封闭电器直接相连的自容式充油电缆终端，当油气隔离不严实时，若工作油压低于全封闭电器气压时，将有六氟化硫气体逸出溶于电缆油中，可能引起在气相附近的界电强度下发生杂乱的局部放电，以致损坏绝缘的后果。日本70年代中期前投产的工程，有以023kgcm2油压充油电缆与2-6kgcm2气压的六氟化硫全封闭电器直连方式，运行810年后从终端内抽取油样，测得溶于油中的气体量达081体积，个别最大为185体积，已超过按40年绝缘寿命制订的允许含气量不超过25体积的指标；对于超量情况，管理对策是实施终端解体检查、滤油、对密封环的粗糙面进行精度研磨等，这就不仅增添运行维修的麻烦，还将影响该回路持续供电，宜引以为鉴。345 普通聚氯乙烯(简称PVC)绝缘允许最高工作温度为70，曾测得电力电缆缆芯70时，与电缆外皮的温差梯度为1015，可知电缆位于60以上环境缆芯温度将超过允许值，故即以60起划分为高温。适应高温的绝缘材料可能有多种，所列仅常用类型。如耐热普通聚氯乙烯可达90；交联聚乙烯(简称XLPE)通常非辐照制作工艺时为90；辐照交联聚乙烯可达105；乙丙橡胶(简称EPR)为90；金属管氧化镁绝缘可达250以上。346 普通聚氯乙烯电缆绝缘耐寒性较差，所列是按普通型拟定的。347 普通聚氯乙烯料在燃烧时逸出氯化氢气体量达300mgg，火灾事故中暴露出PVC电缆含有浓烈的毒性烟气，是妨碍消防活动、延长加剧火势蔓延的主因，且弥蔓烟气的沉淀物，有导电和腐蚀性，对电气装置还产生“二次危害”。348 6kV级PVC绝缘电缆于70年代问世曾有批量应用，实践后反映发热较突出，泄漏电流变化大且三相不平衡系数常超过容许值15。此外，能生产PVC电缆的厂家众多。其中有的质量保证条件差，从整体意义上的可靠性，不及XLPE电缆。PVC单价虽较低，但计入它与XLPE的容重差别、允许工作温度和短路温度较XLPE低，就意味着同样条件下，选用PVC要较XLPE增大13级截面，现择例列示对比电缆单价于表1，可了解梗概。6kV以上电压级不用普通聚氯乙烯电缆，是基于其介电率和介质损耗正切值均较高，随电压平方变化的有功损耗就将显增，且耐电特性不及交联聚乙烯。3. 4. 9 交联聚乙烯电缆在国外于60年代开发应用，迄今已很广泛。长期实践和测试表明，交联聚乙烯电缆的水树现象及其防止，是提高可靠性的症结。水树的基本对策是：尽量消除绝缘材料中的水分、杂质；避免或改善电缆构造上电场的局部集中采用水树难以发展的组份材料制作，或实行电缆的阻水构造。实现，首要是采取干式交联工艺，它较水蒸气交联方式，可降低含水量10倍以上；实现，在于采取内、外半导电层与绝缘层的所谓三层共挤制作工艺，以使其表面光滑化。高压XLPE电缆实际多具有这两项特性。然而中压级、尤其对6kV的XLPE电缆，在项对策上经历了认识过程的深化提高。如：日本中压交联聚乙烯电缆的半导电层构造，先后有三种型式：A内、外半导电层为包带（简称TT型)；B内半导电与绝缘层同时挤出但外半导电层为包带，即两层共挤式(ET型）；C. 内、外半导电与绝缘层同时挤出，即三层共挤式(EE型)。其6kV级XLPE电缆，19721976年前为TT型，此后至19821986年前改为ET型，80年代中期后演进为EE型。2233kV级1983年前部分厂为ET型，部分厂按EE型，1983年后均为EE型。近年，电缆事故统计显示了6kV比2233kV XLPE电缆事故次数高10倍以上，达200-250次/年，尤以水树原因占相当大的比例，其中按电缆半导电构造特征分类统计的年事故率，分别有TT型2-4次100km·年和ET型0204次100km·年，而EE型尚未发生事故(详见电气学会技术报告(部)第404号、1990年10月电气上工事等)。这或许正是日本1991年增订JCS第395号"6kV三层共挤式XLPE电缆”标准的缘由。瑞典较美、日为早地采取两层共挤式，且从1975年起对中压级XLPE电缆均按三层共挤式，但在电缆的阻水构造上仅采用粉末充填于导体的方式，没有其他防水构造。运行10年后的电缆事故统计，缘于水树引起的故障按产品制造年份分类，1975年前生产的9000km电缆出现107次，1975年后生产的27000km电缆，却仅有7次。这也在一定程度上显示了三层共挤式有助极大地提高交联聚乙烯电缆运行可靠性。随着共挤式构造，曾出现在实施接头时剥离不易的困难，如今由于可用易剥离的半导电混合物，能减小半导电与绝缘层之间粘合力，应不再属缺点。我国XLPE电缆的大量应用，主要在近10年，但运行经验的深入总结还不够。以干式交联工艺制造的中压交联聚乙烯电缆，运行没几年就多次出现绝缘故障的事例来看，缺乏外伤、水浸因素又无明显过负荷或动态过电压影响，就难以排斥电缆构造上的缺陷。为避免重蹈覆辙，借鉴国外经验，从有助于提高可靠性拟定的本项要求，将有利于交联聚乙烯电缆的发展应用。再者，与原能源部1989年颁布的发电厂、变电所电缆选择与敷设设计规程(SDJ2689)要求一致，也体现技术措施的连续性。至于国内制造厂部分仅具备两层共挤式生产能力的中压XLPE电缆，尚可用于非重要性回路。35 电缆外护层类型3.5.1 本章采取与电缆外护层(GB295289)相一致的专有名词与术语。本条说明分述如下:(1)虽然制造时应遵循国家标准，不致出现违背本项要求，但工程实际曾有三芯电缆代用于交流单相情况，因涡流损耗发热导致电缆温升过高的事例时有发生。(2)裸铅包电缆直埋于潮湿土壤中出现腐蚀穿孔；外钢铠虽有一般性防腐处理，但在化学腐蚀环境年久影响锈蚀的事例较多，故需防范。(3)电缆挤塑外套常用聚乙烯(PE)或聚氯乙烯(PVC)。聚乙烯(PE)不及聚氯乙烯(PVC)耐环境应力开裂性能好，聚氯乙烯在燃烧时分解的氯有助于阻熄，故一般多采用聚氯乙烯。但是，20以下低温用普通聚氯乙烯易脆化开裂，而聚乙烯可耐5060；对丙酮、二甲苯、三氯甲烷、石油乙醚、杂酚油、氢氧化钠等化学药物的耐受性，聚乙烯优于聚氯乙烯；燃烧时聚乙烯不象聚氯乙烯析出含有氯化氢等毒性气体，这些情况就宜采用聚乙烯作挤塑护套。(4)XLPE电缆受外部水或化学溶液渗透浸入，形成水树导致绝缘故障的经验教训，应予重视。如：日本有多起事故是普通聚氯乙烯外护层的交联聚乙烯电缆，在经常水份浸泡下形成水树故障(可参见电气学会技术报告(部)第230号、1990年10月(电气工事)等)。德国中压交联聚乙烯电缆运行中迭次频繁发生故障的回路，经剖析就有主要是水份渗入电缆所导致(见1989年国际供配电会议CIRED资料)。电缆的防水构造以铅包或皱纹铝包效果最好，国内外应用于高压电缆较普遍。如：国外有在地下水位高、水中含有高浓盐分的地方，考虑直埋地段常有建设上开挖施工的机械性防护，对132kV级交联聚乙烯电缆采用铅包。我国南方几个大城市110kV交联聚乙烯电缆引进时，考虑沟道、直埋均有水浸泡，采用皱纹铝包，运行8年来均正常。金属塑料复合阻水层的阻水特性，从表2、表3中示出的测试数据，可了解梗概。虽然塑料金属复合阻水层构造的交联聚乙烯电缆，日本已应用至154kV级，我国近年也制造出110kV级，但终究实践不长，还难以评估其适用范围。352 容许高差是根据电缆最高工作油压对应确定的。353 直埋敷设采用钢带铠装等的条件之一，主要是不能满足本规范第5。33条(2)项要求的情况。由于重载车辆通过时传递至电缆的压力较大。借鉴日本电气设备技术基准，直埋敷设的埋深对载重车经过地段要求大于12m，只是在无重压情况下埋深可按0，6m，允许用无钢带铠装电缆，而本规范对35kV及以下电缆的一般埋深要求为不小于07m，两相对比或可理解本条(1)项的安全防范意义。直埋敷设采用钢带铠装等的条件之二，是从防止外力破坏考虑的，如位于开发建设区等将开挖施工的地方。统计显示直埋敷设的电缆事故较多，且属于机械性损伤的比例相当高。如某大城市10kV约2200多公里供电电缆线路，19871991年发生故障588次，外力破坏就占242次(见1992年“全国电力系统第四次电力电缆运行经验交流会”论文)3. 5. 4 全塑电缆受鼠害而导致故障的情况屡见不鲜。统计显示，外径1015mm的电缆受害比例最大。日本铁道因鼠害导致电气信号事故，19691984年共发生335次，每年达4862次之多(详见1991年4月三菱电线工业时报第81号、1990年4月号电设工业)等)。(3)项在要求的用词上采取允许稍有选择，主要考虑：(A)除地下公共性人流较密的重要场所外，一些大型电子计算机装置的信号电缆也受鼠害较多，如日本30以上单位针对性地采取防鼠害对策。(B)挤塑外套中含防鼠剂的电缆，国外已成功应用，我国也在开发；此外，电缆埋砂敷设等也有防鼠害效果。本条(6)项的规定，指明一些不适于使用聚氯乙烯外套的情况外，强调宜用聚氯乙烯是考虑到它的机械性较好，且在火灾时因氯的释放有助阻止延燃。3. 5. 8 水下电缆主要在水深、水下较长、水流速较大或有波浪、潮汐等综合作用的受力条件下，仅靠电缆缆芯的耐张力往往不足以满足要求，需有钢丝铠装且宜预扭或绞向相反式构造。此外，江、海等船舶的投锚和海中拖网渔船的渔具等，可能有机械损伤危及时，有时也需电缆具有适当防护特性，在构造上可综合考虑，即在细、粗钢丝铠装常规型式外，还可能有双层钢丝铠装、钢带加双层钢丝铠装，或反向卷绕的双层钢丝、短节距卷绕的双层钢丝，以及铠装中含有聚酰胺纤维制的承重线、碳化硅聚氯乙烯护层等多种构造型类，需因地制宜选择。36 控制电缆及其金属屏蔽3. 6. 1 本条是从避免同时受到绝缘损坏、机械性损伤、着火或电气干扰等影响失掉正常工作，以提高安全可靠性所拟。原水电部电力规划设计院颁500kV变电所设计暂行技术规定(SDGJ85)已含有相同要求。3. 6. 2 同一电缆缆芯之间距离较小，耦合性、电磁感应强，较电缆相互间的干扰大，由表4和表5可知梗概。某电厂计算机监测系统模拟量低电平信号线与变送器电源线公用一根四芯电缆，引起信号线产生约70V的共模干扰电压，对以毫伏计的低电平信号回路，显然影响正常工作。某超高压变电所分相操作断路器的控制回路，由于三相合用一根电缆，按相操作时的脉冲，使其他相可控硅触发，误导致三相联动，后分用独立的电缆，就未再误动。此类事例曾屡有发生，在于缺乏本项明确要求。363 同一往返导线如果分属两根电缆，敷设形成环状的可能性难避免，在相近电源的电磁线交链下会感生电势，其数量级往往对弱电回路低电平参数的干扰影响较大。364 可参见本规范第335条(2)项的说明。365 弱电回路控制电缆与电力电缆如果能拉开足够距离，或敷设在钢管、钢制封闭式托盘等情况，可能使外部干扰降至容许限度。否则，一般与电力电缆邻近并行敷设，或位于高压配电装置且近旁有接地干线等情况，干扰幅值往往对无屏蔽的控制电缆所连接的低电平信号回路等，将产生误动或绝缘击穿等影响。366 控制电缆含有金属屏蔽时降低干扰的效果，与屏蔽构造型式相关。同时要看到屏蔽构造要求越高，相应投资也越大。有、无金属屏蔽的控制电缆造价，约增10-20(钢带铠装、钢丝编织总屏蔽)或更大的份额。如计算机监测系统总投资中，信号回路等控制电缆的造价约占30；2×30万千瓦机组工程共需14001600km电缆，其中控制电缆达1200km左右，有的工程使用屏蔽电缆占50%以上。此外，晶体管保护、计算机监测系统等装置实现抗干扰已达一定水平，还将进一步完善。因此，本条要求的首要原则是，避免在降低干扰措施上的重叠、保守。其次，就通常应用且较成熟的经验，给出一般性规定。3661 高压配电装置中控制电缆，未有金属屏蔽时，经由静电、电磁感应和接地线地电位升高等作用，干扰电压往往较大。从表6和表7可略知梗概。一般采用总屏蔽型，可望显著改善，但当电压较高和500kV配电装置情况，测试表明，需双层式总屏蔽才获所要求的抑制干扰效果。3. 6. 6. 2 计算机监测系统信号回路控制电缆的分类特征：(1)开关量信号，小于60V或小于0.2A；(2)高电平模拟信号，大于±1V或050mA；(3)低电平模拟信号，不大于±IV。分类选择的规定，是基于工程实践的分析总结(可参见电力技术)第20卷第1期，第42-44页；原能源部电力建设研究所1990年编写的火电厂计算机监测系统抗干扰措施研究报告等)，并借鉴国外经验，如日本就数字信号回路的抗干扰，曾调查到65次干扰事故，其中含有因外部干扰经电缆侵入的事例详见1991年2月电气学会技术报告(部第363号)，也有就发电厂计算机监测系统的抗干扰措施采用电缆屏蔽和对绞线芯分屏蔽等要求(参见OHM电气杂志1985年5期)。对绞线芯分屏蔽控制电缆，虽在GB933088标准中未反映，但国内已有生产且大量应用于工程。日本1986年修订屏蔽控制电缆标准)JCS第258号时，特增补了这种屏蔽构造。本项要求与原能源部电力规划设计管理局已颁布的有关规定原则一致。3. 6. 7 控制电缆择1芯接地时，干扰电压幅值可降低到50一25或更甚，且实施简便，增加电缆造价甚微。3. 6. 8 电子装置数字信号回路的控制电缆屏蔽接地，应使在接地线上的电压降干扰影响尽量小，基于计算机这类仅1V左右的干扰电压，就可能引起逻辑错误，因而强调了对计算机监控系统的模拟信号回路控制电缆抑制干扰的要求，应实行一点接地，而一点接地可有多种实施方式，现以计算机监测系统情况，指明是满足避免接地环流出现的条件下，集中式的一点接地。配电装置中接地电网的电流分布，曾测得有接地电流的13，而110500kV电压级短路电流已达35-18kA。过去曾发生因短路电流流过接地网引起电位升高、使电缆金属屏蔽出现大的电流而烧断事例(19873高电压技术第45卷第3期，第49页)。故需避免接地环流的出现。37 电力电缆截面3.7.1 工程实践的经验教训，充分显示了电力电缆缆芯截面选择不当时，造成影响可靠运行或缩短使用寿命乃至危害安全以及带来经济损失等弊病，不容忽视。本条款较全面地概括了防范对策。3.7.1.1 电缆缆芯持续工作温度，关连着电缆绝缘的耐热寿命，一般按3040年使用寿命，并依不同绝缘材料特性确定相应缆芯工作温度允许值。当工作温度较允许值增大时，就相应影响使用寿命的缩短，如交联聚乙烯工作温度较允许值增加约8或15(对应载流量增加7%或12%），则使用寿命降低一半或减为14。电缆芯持续工作温度，还涉及影响缆芯导体连接的可靠性，需考虑工程实际可能的导体连接工艺条件来拟定允许工作温度。附录A所列数值，与我国电缆制造遵循的标准大多一致，但粘性浸渍纸绝缘35kV级，交联聚乙烯绝缘10kV以上电压级，未见有提高允许工作温度的论证，仍沿用电力电缆运行规程和发电厂、变电所电缆选择与敷设设计规程。至于聚氯乙烯绝缘不沿用上述工程标准而较之提高了允许工作温度，是基于我国制造行业已开发70聚氯乙烯绝缘料取代了65绝缘料(详见电线电缆)1988年第6期)。3712 短路电流作用于缆芯产生的热效应，满足不影响电缆绝缘的暂态物理性能维持继续正常使用，且使含有电缆接头的导体连接能可靠工作，以及对分相统包电缆在电动力作用下不致危及电缆构造的正常运行，这就统称为符合热稳定条件。早在1959年西北电力设计院曾进行电缆在短路电流作用下的试验考察：未符合热稳定要求而使用截面偏小的电缆，出现了油纸绝缘铅包被炸裂、绝缘纸烧焦、电缆芯被弹出、电缆端部冒烟等，已验证说明满足热稳定选择缆芯截面是必要的。再者，工程实践中由于未按热稳定选择截面导致的事故，屡有发生，近年如某钢厂有三次电缆事故就均缘于此因(参见电缆与附件应用1990年第2期)。附录A所列短路允许温度，除重要回路铝芯电缆沿用电力电缆运行规程和发电厂、变电所电缆选择与敷设设计规程外，其他与我国电缆制造行业所遵循标准一致。主要考虑铝导体连接状态下经受短路作用的可靠性尚待验证，对重要回路，以策安全。3714 “年费用支出最小”原则的评定方法，是参照原水电部(82)电计字第44号文颁发“电力工程经济分析暂行条例”，该条例推荐的年费用支出B的表达式如下：B=011Z+111N （1）式中 Z投资；N年运行费。系数是基于取经济使用年限为25年和施工年数按一年来计。3715 限制铝芯小截面的使用，是基于过去工程实践中采用小于46mm2易出现损伤折断的缘故。3716 有的水下电缆受力条件较单一，藉助缆芯导体的耐张力，可不需钢丝铠装。而即或较持续容许载流量所需截面增大一些，也可能在经济上是合理的。按相差一个级差截面的电缆出厂价比，钢丝铠装较贵。工程实践中曾有成功地采取这种方式。372 本条指明10kV及以下电压常用型电缆在一般敷设方式，可运用附录B、附录C来简捷确定缆芯截面对应的允许载流量值。附录B的建议性系列值，是依照我国电缆构造及其参数，按IEC287标准算法，并结合典型测试分析所得。该系列值，除lkV交联聚乙烯电缆外，实质上与原能源部1989年颁布的发电厂、变电所电缆选择与敷设设计规程)(SDl2689)一致，该规程颁布5年来，尚未发现对电缆载流量值有不妥的反映。附录C列出的一般敷设使用电缆的基本校正内容，是基于实践经验总结、测试结果以及对国外标准辨析借鉴的综合所得。主要依据于西南电力设计院已完成的不同敷设条件下电缆载流量的校正和实用算法科研成果。表C01中(1)式系由下列关系式简化而得：对35kV及以下电缆，因d数值较小可省略，但110kV及以上电压级电缆的d较大，故应计入。表C02按影响土壤热阻系数的主要因素，列出依土壤特性和雨量为特征的分类含义及其对应热阻系数，该数值的规律性与测试数据验证较吻合，且与原苏联1985年颁布的电气安装规程基本一致，和IEC287标准也相近。表C0. 3表C0. 5列出常用敷设方式的校正内容。表C03、表C04沿袭已成功指导应用实践的SDCJ779、SDJ2689工程建设标准。表C. 0. 3与较广泛实践直埋敷设的原苏联所依循的电气安装规程相同，与西德工业标准DIN57298()、英国电气研究协会ERA推荐的6930()标准、瑞典ASEA公司技术规范相比，相同条件下的校正系数要稍大些。表C04与日本电线工业协会JCS第168号D(1980)标准、美国绝缘电力电缆工程师协会IPCEAP54440标准相比，相同条件下的校正系数基陶近且稍偏大，较为合理。表C05根据我国测试结果归纳拟定，已纳入化工企业等工程设计标准中指导应用。与日本JCS第168号D(1980)标准相比，校正系数值要较大些，与瑞典ASEA公司1981年技术规范部分相近条件相比，大致相近。表C. 0. 6 按统一的日照量01Wcm2计算归纳拟定，考虑了我国广大地域虽有日照时间长短差异较大，但从多处观测数据显示夏季短时日照强度相差甚微的特点看，择取同一的日照强度即可表征。计算方法借鉴日本JCS等168号D(1980)标准。3. 7. 3 对35kV以上高压单芯电缆、未纳入附录B列示的常用型电缆或电缆使用方式造成附加发热、散热变差且在附录c中不显示校正的情况，一般宜直接用计算或测试方式来确定允许载流量。在尚未制订我国的电缆允许截流量计算标准前，可引用IEC287、JCS第168号D等公认的权威性标准。测试应具有科学性的主要特征是：电缆在稳定地持续电流作用下，反映测试特点的条件，应足以等效实际工况的有关影响因素，包含其环境温度应基本稳定。上海电缆研究所具备符合这一要求的测试装置设施。以下再就本条各项分别说明：(1)以400-500Hz中频励磁系统自动调节回路用的电缆为例，计入中频情况比工频时邻近效应与集肤效应较为增大影响，要比同截面在工频时的载流量降低至068099倍；截面大时降低程度较显。(2)单芯高压电缆交叉互联接地方式，其单元系统的三个区段，在工程实践中往往难以均等，般可按下列公式计入金属护层的附加损耗影响。Ps=Ws(LL)2 (3)式中 Ps一电缆金属护层的附加损耗率；Ws一电缆金属护层两端完全接地时的金属护层环流损耗占缆芯导体损耗的比值；L一该单元系统划分三区段中最大与最小长度之差； L一该单元系统三个区段长度之和。如在某66kV电缆线路工程中有L=770m、L=160m的情况，Ps占Ws的44。(3)塑料管较金属管的管材热阻系数大，且表面散热性差，用作电缆保护管时，对截流量的影响不容忽视。如小截面(1626mm2)电缆穿于保护管在空气中时，测试得出截流量较正系数列于表8(引自日本电设工业1971年7月号)，可窥知梗概。电缆排管的载流量校正，国外标准有原苏联电气安装规程和日本JCS第168号D可借鉴，也可运用有限元法等求算。(4)槽盒内电缆载流量校正系数K随盒体材料导热性、壁厚、电缆占积率和结构特征等因素而异。如国外对由玻纤棉或硅酸钙构成耐火型封闭式钢制槽盒，日本取K=0.6或0.7，美国在盒体尺寸(宽×高×厚)73×600×15mm电缆占积率38一68条件下，测得K=0.7074；国内有透气式耐火钢制槽盒测得K=079084；半封闭式钢制槽盒有的K=0.9以上。另由玻纤增强塑料、增强无机材料构成封闭式难燃、耐火槽盒的不同型类，测试有K=078087。鉴于尚未对这类糟盒制订统一标准，不同厂家产品的材质、厚薄等结构参数差异，无条件在本规范中列出K值，需由选用时确定。(5)防火涂料、包带用于阻止电缆延燃时，覆盖层厚度一般在15mm以内，测试K值在095097以上，故可忽略，但涂料、包带用作耐火防护时，或者采用石棉泥、防火包等构成较厚实的耐火层情况，伴随的热阻增大影响则不容忽视。(6)电缆沟内埋砂时，砂的热阻系数不仅与砂粒的粗细以及其中土、细石等含量有关，还受含水量影响，但含水量不能只按初始条件，应考虑运行温度较高时的水份迁移影响。曾测得干燥砂的热阻系数为40·mW左右；西北某水电厂高压电缆埋砂为3.9-47·mW。日本JCS第168号D标准，对沟内埋砂的热阻系数，按含水程度并考虑使用环境条件水分变动的影响，推荐按户外与户内(含隧道)两种情况，分别采取20·mW与30·mW，可资借鉴。374 依据绝缘材料特性确定的电缆缆芯允许工作温度，有些超过70工作温度的电缆如XLPE绝缘等，诚然可有较高的载流量，但用于下列两类情况时，应计入相关的实效因素，因而其理论上的允许载流能力可能受到一定程度的抑制。(1)隧道中未设置机力通风，是我国过去工程中较广泛的应用方式，以往使用允许工作温度不超过70的油浸纸绝缘电缆，电缆表皮温度在50以内，热交换引起环境温升影响不大。近10多年来XLPE电缆使用情况下，有按缆芯允许工作温度8090选择截面，电缆表皮的运行温度达6070，就导致环境温升显增，即实际的环境温度远大于设计假定的环境温度(如直接用气象环境温度或计入仅5附加温升)，长此运行，必然影响电缆使用寿命的缩短，或导致绝缘老化事故。这样，除非增设机力通风，且对于伴随着一旦火灾时关闭通风的实现可靠性需有所认识，否则，若仍采取不设置机力通风的隧道，当XLPE电缆等数量较多时，计入对环境温升影响的实质，即需限制缆芯工作不达到允许最大温度的条件来选择截面。(2)国内外工程实践都曾显示，缆芯工作温度大于70的电缆直埋敷设运行一段时间后，由于电缆表皮温度在约50情况下，电缆近旁水份将逐渐迁移而呈干燥状态，导致热阻增大，出现缆芯工作温度超过额定值的恶性循环，影响电缆绝缘老化加速，以致发生绝缘击穿事故。直埋敷设路径位于水泥或石板的路面下，其保水性对防止土壤水份迁移有相当作用。但沿通道近旁若有植树时，树根的吸水因素又易造成土壤干燥。般对缺乏保水覆盖层情况的防止水份迁移对策，可采取经常性浇水或并行设置冷却水管，但经济上不一定合算；也可实施换土即选用恰当比例的砂与水泥等拌合进行回填方式，已在工程应用实践中显示了土壤热阻系数保持在12·mW以下的成效。上述情况外，计入水份迁移因素的电缆载流量计算，可借鉴IEC2871989修订草案所载公式:鉴于上述公式在设计阶段难以应用，经分析，沿用IEC2871989前的标准算式时，对初始条件土壤即或潮湿情况，考虑运行中水份迁移因素，按干燥后土壤的热阻系数不低于2.0·mW来计，可接近实际。3. 7. 5 气象温度的历年变化有分散性，宜以不少于10年左右的统计值表征。环境温度不取极端最高温度，是基于电缆允许短时超过最高工作温度，具有过负荷能力，而极端最高与最热月的日最高温度平均值相差在58以内，极端高温持续多不超过数小时，累积所占使用总时数的比例更微小，就“电缆使用寿命按持续工作下温度超过8（XLPE电缆)、55(PVC电缆)减半”而论，显然不致影响。反之，若按极端高温计，则将不经济。土壤的热容性，造成地中日温度变化显著小于气温，且实测显示，地坪06m以下的日温变化就不大(可参见1991年7月电设工业第98页等)，这与直埋敷设一般深度也相合，故对直埋时环境温度的择取，不同于空气中的要求。直埋敷设时环境温度，明确需取埋深处的对应值，是基于不同埋深层次的温度差别较大。如某地20年气象记录的平均值有：最热月的地下05m、10m、20m处最高月平均温度，分别比同一地面月平均气温低3、4、7。在环境温度基础上要求计入实际工程环境温升的影响，至为重要。如某火电厂18m宽隧道单侧配置电缆，夏季实测隧道内温度高达45，经改善自然通风后才降至与大气环温35相近(详见华东电力1993年第1期)；日本对电缆隧道运行中的监测，也显示有隧道内高于气象温度10左右的温升(详见1991年9月OHM电气杂志)。实际环境温升影响还可能有厂房内其他热源、沟道盖板受日照吸热等，表37. 5所列附加5值，是从实践经验的平均归纳，它并未反映密集敷设XLPE电缆时的情况，特在表注中强调。如某钢铁联合企业供电隧道中配置10余根大截面XLPE电缆，未设机械通风时，按缆芯工作温度90计，电缆发热引起隧道内的环境温升达30(可参见电缆与附件安装运行1984年第2期)。可见，如果仅按增加环境温升5的一般性考虑，出入过大就远不足以反映实际。376 电缆线路通过不同散热条件区段时，同一缆芯截面下各区段的缆芯工作温度可能出现差异。实践中靠近高温管道、锅炉的电缆区段，因过热而导致局部绝缘老化或烧坏的事例频繁，又如电缆贯穿阻火墙305mm厚度实行封堵时，经试验测得墙中心部位较墙外电缆缆芯温度升高可达13(参见IEEEPAS，第100卷第11期)。反之，按电缆允许工作温度对不同区段散热条件来确定相应的允许最小截面，将可能呈现差异，如水下电缆截面往往比陆上段按持续发热所需截面要小。本条款的规定，是兼顾重要回路的可靠与一般情况下的经济性。与原苏联电气安装规程有部分相同。377 对附录D算式的说明如下：D1中算式，计入电缆芯线充填物的热容影响因素(可参见ekpc C1973年第10期和1978年第5