【城市电力电缆线路设计技术规定】发布后的回顾s 5页

万方数据52供用电第26卷第3期2009年6月《城市电力电缆线路设计技术规定》发布后的回顾史传卿1，朱爱钧2，龚尊2(1．上海市电力公司电缆输配电公司，上海200072；2．上海电力设计院有限公司，上海200025)摘要：电力行业标准DL／T5221—2005<<城市电力电缆线路设计技术规定》适用于城市220脚及以下电力电缆线路工程的设计。从参加该标准制定工作的角度，对其发布后的实施情况进行回顾，对该标准的主要特点、制定原则，对路径和敷设方式的选择、电缆及其附件的选择、金属护套接地、电缆隧道工艺及防火设计等问题作了说明。关键词：电力电缆；电缆线路设计；特点’’中图分类号：TM726．4文献标识码：B文章编号：1006—6357(2009)03—5Retrospectionof“TechnicalRulesforDesignofUrbanPowerCableLines”PublishedThereafter．I，。SHIChuanqin91，ZHUAijun2，GONGZun2(1．Shanghaicabletransmissionanddistributioncompany，Shanghai200072，ShanghaiChina；．2．ShanghaielectricpowerdesigninstituteCO．Ltd．，Shanghai200025，ShanghaiChina)Abstract：DL／T5221—2005“TechnieMrulesfordesignofurbanpowercablelines”istheelectricpowertradestandardappliedtothedesignofurban220kVandbelowpowercables．Fromtheviewofdrawingupthisstandard，thepaperreviewstheimplementationafterpublicationoftherules，andpreciselydescribesthemainfeaturesofthestandardandtheprinciplesofitsdrawingup，selectionofrouteandlayoutmanner，selectionofcabletypeanditsaccessories，groundingofmetalsheath，technologyofcabletunnelsanddesignqffireprotection．Keywords：powercable；designofcableline；features本文通过对电力行业标准DL／T5221—2005<<城市电力电缆线路设计技术规定》(以下简称《规定》)发布实施以来的回顾，介绍了《规定》的主要特点、制定原则以及制定各项具体规定时的考虑和出发点，以供广大设计、安装、运行人员更好地理解执行此《规定》。一：：1《规定》的主要特点1)《规定》是电力行业推荐标准，对电力行业更为适用，更有针对性。而国家标准《电力工程电缆设计规范》的适用范围覆盖了电力、冶金、化工等系统的电力工程，是各行业应共同遵循的原则规范。2)《规定》解答了城市电缆线路设计中的一些重要技术问题，提出了电缆线路设计应紧密结合安装施工和运行管理的观点。例如，电缆隧道本文作者为《城市电力电缆线路设计技术规定》主要起草人。设计应考虑照明、通风、排水及出人口等设施，为安装检修施工人员提供合适的工作环境。3)《规定》规定了城市电缆线路设计应遵循的一般原则，在文字表述方面，既有必要的统一规定，又兼顾了我国各地区气候、环境方面的差异，以及各单位长期运行经验的特点，有些条文措辞上留有适当余地，使标准更具可操作性。’4)《规定》力求较全面贯彻国家有关的技术、经济政策，在电力电缆工程用材料方面，应符合环境保护要求。按照城市基础设施建设应符合节约投资、资源共享的精神，在电力电缆跨越江河、海峡时应尽量利用交通隧道和交通桥梁，这是电力电缆通道最经济的选择。5)《规定》中某些条文借鉴了国外同类技术标准，使《规定》内容更充实，更具有先进性。《规定》中为新技术应用与发展留有适当空间。 万方数据史传卿，等：《城市电力电缆线路设计技术规定》发布后的回顾536)《规定》中将电缆线路设计常用计算公式和计算方法作为规范性和资料性附录。2电缆路径和敷设方式的选择2．1电缆路径的选择原则j、。’1)统一规划原则。《规定》中规定了电缆路径应与城市总体规划相结合，应与各种管线和其他市政设施统一安排。2)经济。合理、安全、适用原则。《规定》中规定了电缆跨越水道，应优先考虑利用城市交通桥梁或交通隧道等公共设施，并需征得桥梁或隧道设计管理单位认可，以不影响桥梁或隧道结构为前提条件。。：．3)一次建成原则。为了减少电缆管线施工对城市交通的影响，尽量避免重复开挖道路，《规定》中规定了供敷设电缆的土建设施宜按电网远景规划并预留适当裕度一次建成。2．2电缆敷设允许最小弯曲半径的规定’4：《规定》吸取了国外标准中的成熟经验，提出35kV及以下交联电力电缆的允许最小弯曲半径，单芯电缆为12D(D表示电缆外径)，多芯电缆为10D，以适应小型环网柜安装尺寸较紧凑以及排管工程设计中工作井定位存在较多制约因素的实际情况。66kV及以上电力电缆则维持通常弯曲半径的规定。一。2．3电缆敷设方式的规定一1)直埋敷设。电缆直埋敷设是一种施工周期较短、比较经济的敷设方式。根据城市规划部门对地下管线的统一布局，并考虑电缆运行安全及土壤中电缆散热条件等因素，要求城市电缆线路距地面不应小于0．7m，并应采取防止电缆受机械损伤及其他环境影响的保护措施。2)排管敷设。根据城市电力电缆线路的特点，对电缆排管敷设和电缆隧道敷设提出了以下若干原则规定：(一1)封闭式工作井必须有2个直径为700mm的人孔，以便于安装通风、排水设施、电缆敷设和接头施工，利于井内作业人员的安全；(2)工作井长度应考虑排管中电缆热胀冷缩所需的伸缩弧；”(3)电缆线路设计应和安装施工相结合，电缆线路设计分段长度，除应满足电缆线路感应电压允许值外，还要结合施工方法和机械设备等因紊，使电缆敷设牵引和侧压力不超过允许值。3)电缆沟敷设。规定了以下具体要求：(1)电缆沟深度应按远景规划敷设电缆根数确定，但沟深不宜大于1．5m；(2)净深小于0．6m的电缆沟，可把电缆敷设在沟底板上而不设支架和施工通道；(3)敷设在电缆沟内的电缆，应按规定固定，并采取防止热伸缩措施。4)桥梁敷设。规定了与桥梁相关的要求：(1)利用交通桥梁敷设电缆，应取得当地桥梁管理部门认可并遵守：①在桥梁上敷设的电缆和附件等重量应在桥梁设计允许承载值之内；，②电缆和附件的安装，不得有损于桥梁结构的稳定性；③在桥梁上敷设的电缆和附件，不得低于桥底距水面高度；④在桥梁上敷设的电缆和附件，不得有损于桥梁的外观；⑤在短跨距桥梁上敷设时，电缆应穿入内壁光滑、耐燃的管子内，在桥墩部位设置电缆伸缩弧，以吸收过桥电缆的热伸缩量。‘(2)在长跨距桥桁内或桥梁人行道下敷设电缆，除上述规定外，还应：①在电缆上采取适当的防火措施，以防外界火源危及电缆；②在桥梁上敷设的电缆应考虑桥梁受风力和车辆行驶时的震动而导致电缆金属护套出现疲劳的保护措施。(3)在桥梁上敷设的110kV以上的大截面电缆，特别是大截面交联聚乙烯电缆，运行温度可达80～95℃，热伸缩和轴向力较大，宜作蛇形敷设，即将电缆按一定的波形节距(一般为6m)和～定的波形宽度(一般为电缆外径的1～1．5倍)，将电缆线路安装成近似正弦波的连续波浪形(如图1所示)，以吸收由于负载变动和环境温度变化产生的电缆热伸缩量。(4)为应对大跨距桥梁伸缩，电缆应设置伸缩弧并采用便于伸缩位移的特种电缆固定装置。图1电缆蛇形敷设 万方数据54史传卿，等：《城市电力电缆线路设计技术规定》发布后的回顾3电缆登杆(塔)与电缆终端站电力电缆与架空线相连接，构成了城市电网中的“电缆一架空线”混合线路，其连接方式有电缆登杆(塔)和设电缆终端站两种。在连接部位，必须确保电缆终端金属部件(含屏敝罩)对地高度和相间净距符合各电压等级户外配电装置安全净距的规定。1)110kV及以上电缆与架空线路的连接，可采用电缆终端站方式，其站址应征得城建规划部门认可，其防护围墙高度应不小于2．5m。2)电缆终端和架空线相连，可通过电缆登杆(塔)与架空线直接连接或经熔断器连接。3)电缆登杆(塔)应设置电缆终端支架(或平台)、避雷器、接地箱及接地引下线。终端支架的定位尺寸必须确保电缆终端各相导体对接地部分和相间距离符合规定，并满足带电导体对地面安全距离。4)在电缆登杆(塔)处，凡露出地面部分的电缆应套入具有一定机械强度的保护管加以保护。露出地面的保护管总长不应小于2．5m，单芯电缆应采用非磁性材料制成的保护管。4电缆及其附件的选择4．1额定电压的选择根据IEC标准，并按DL／T401--2002((高压电缆选用导则》和我国机械行业相关标准，电缆和附件的额定电压以U。／U(Um)表示。其中，U0为设计电压，这是电缆导体和接地的外屏蔽(或金属套)之间的额定工频电压(有效值)。U。的取值与电缆所处电力系统中性点接地方式有关，需按以下3种情况选取。1)在中性点有效接地系统，U。取系统相电压。2)在中性点非有效接地系统，【，。取比系统高一个电压等级的相电压。例如，10kV系统，U。取1EA[兰=8．7kV；35kV系统，U。取兰一26kV。,／3,／33)在中性点非有效接地并且允许单相接地长期运行的电力系统，砜取该系统的线电压。4．2电缆类型的选择’随着交联聚乙烯电缆的大量应用，电缆品种的选择除220kV及以上电压等级需经技术经济比较可在交联聚乙烯和充油电缆两种类型中选择外，110kV及以下电压等级应优先选用交联聚乙烯电缆。4．3电缆附件的选择々对电缆附件选择，除所有组件、部件和材料符合质量可靠、价格合理原则外，《规定》中提出了以下技术要求。1)良好的电气绝缘性能。电缆附件(终端和接头)在绝缘结构上要与电缆本体结合成不可分割的整体。应同时满足电缆长期工频和冲击耐压的绝缘水平，也就是说要具有满足电缆线路安装环境下长期安全运行的绝缘性能，并有一定裕度。其额定电压(包括基本冲击绝缘水平BIL)应不低于电缆本体的额定电压。户外电缆终端外绝缘的泄漏比距一般应不小于25mm／kV，并不低于架空线绝缘子串的泄漏比距。户外终端瓷套管应按最高工作电压设计。绝缘接头的绝缘隔离板，考虑到脉冲波传播到此可能产生反射波叠加的缘故，应能承受所连接电缆护层绝缘水平2倍的电压，即能承受50kV／1min直流耐压试验。2)合理的结构设计，完善的密封性能和足够的机械强度。电缆附件的完善密封和足够机械强度是其绝缘性能保持长期稳定的先决条件和基本保证。电缆附件结构包括导体连接、绝缘、屏蔽和密封4个部分，应力求安装、维护方便。高压电缆户外终端应满足风力和地震等级的要求。固定敷设的电缆接头，其连接点抗拉强度应不低于电缆导体抗拉强度的60％，直埋土壤的接头保护盒应能承受路面荷载的压力，并具有防腐功能。3)电缆终端应满足以下相连接设备和环境的要求：(1)在电力系统中，电缆线路要与多种电气设备相连接。电缆终端的结构型式与所连接设备的特点必须相适应。设备终端和GIS终端应具有符合要求的接口装置，连接金具必须互相配合。充油电缆的GIS终端应选用电缆油和SF。气体完全隔离的全密封结构。用于全密封开关柜的中压电缆终端宜选用可分离式连接器。(2)对于外露于空气中的电缆终端，在不受阳光直接照射和雨淋的室内环境，应选用户内终端；在受阳光直接照射和雨淋的室外环境，应选用 万方数据史传卿，等：《城市电力电缆线路设计技术规定》发布后的回顾55户外终端。户外终端应具有足够的泄漏比距，具有抗电蚀及耐污闪的性能。(3．)电缆终端支架的高度和间距，应确保电缆终端外露导电部分(含屏蔽罩)在不同相之间和各相导体对地之阎的安全净距，户外终端底座垂直于地面的安装高度应不小于2．5m。4)电缆接头装置类型(直通、绝缘、塞止、分支、转换、过渡和软接头)根据电缆线路设计要求选用。电缆接头的结构部件中，增强绝缘包括应力锥和反应力锥，按材料与工艺方法不同有多种结构型式，各俱特色，应因地制宜选用。’5电缆金属护套或金属屏蔽层接地方式5．1三芯电缆正常运行时金属护套的感应电压和接地方式当电缆导体中流过交流电流时，其周围必然产生交变磁场，从而在其邻近的导体(包括电缆的金属护层)和邻近的其他电缆及管道中产生感应电压。用于三相对称电路中的三芯电缆在正常运行时，金属护套的感应电压几乎等于零。在系统中发生短路时，由于三相磁感应不平衡，就会在金属护套内出现较高的感应电压甚至将外护套绝缘击穿。因此，三芯电缆的线路至少应在其两端实施直接接地，如在线路中有中间接头者，应在中间接头处另加设接地。5．2单芯电缆金属护套(或金属屏蔽层)的感应电压、对交流单芯电缆线路，当其金属护套(或金属屏蔽层)构成回路(如护套两端接地)时，在金属护套中将形成环流，导致能量损耗。护套中感应电压数值一般与电缆长度成正比。为了人身安全和防止外护套绝缘在过高感应电压下击穿，必须对感应电压数值加以限制，标准中作了以下规定。1)单芯电缆护套感应电压在未采取防止人员任意接触金属护套或屏蔽层的安全措施时正常满负载下感应电压不大于50V。2)在采取安全措施，正常满负载时感应电压不大于100V(GB50217--2007已改为不得大于300V)。5．3单芯电缆金属护套(或金属屏蔽层)接地方式·对交流单芯电缆线路，在选择金属护套接地方式时，既要考虑其感应电压在允许范围内，又应尽量避免金属护套中形成环流而引起损耗。根据线路实际情况，应按以下4种方式之一对金属护套(或金属屏蔽层)实施接地及设置非线性电阻材料(氧化锌)制造组装而成的电压限制器。。1)一端直接接地，另一端经电压限制器接地如图2(a)所示。线路不长时，可实施这一接地方式，必要时应沿电缆线路平行敷设一根回流线。2)中间一点直接接地，两端经电压限制器接地如图2(b)所示，线路稍长时，可实施这一接地方式，必要时应加设回流线。、i3)交叉互联接地。线路较长，应用绝缘接头将电缆金属护套(或金属屏蔽层)均匀分成3段或3的倍数段，实施交叉互联接地，见图2(c)。4)两端直接接地。长度在200，m以下的短线路或长距离单芯水底电缆线路可实施两端直接接地(或在两岸接头处直接接地)，见图2(d)。(a)一端接地方式彻线路中间一点接地方式(c)交叉互联接=哪I方式二碴∥二f必f“，图2单芯电缆金属护套或金属屏蔽层接地方式6电缆隧道工艺设计电缆隧道在城市电网中有着特别重要的意义。因为电缆隧道中容纳了数量较多(一般有十余条)的重要电力电缆，有些隧道是城市电网中．220kV及500kV输电的主干通道。为了有利于隧道电缆的安装施工和安全运行，为了使进入隧道这一地下构筑物中作业人员有一个较好的工作环境，电缆隧道中应包括电源、照明、排水系统、通风系统、消防设施、通信系统及接地系统等在内的设施和考虑较周全的接口。6．1一般规定1)电缆隧道路径和埋深必须符合电网规划和当地城市规划的要求。并与地下管线或构筑物等取得协调。2)电缆隧道设计使用寿命和安全等级应符 万方数据56史传卿，等：《城市电力电缆线路设计技术规定》发布后的回顾合国家现行有关规范。3)隧道安全进出口间距采用明挖法施工时一般宜取约200m，有利于在隧道使用牵引机敷设电缆和人员进出。采用暗挖法施工时宜根据施工条件、电缆敷设及通风、消防等综合考虑决定。地上部分的建筑设计应与当地市容景观协调。一4)作业人员进出口净尺寸一般应满足作业人员进出和敷设电缆作业所需空间。一．6．2电缆隧道接口。i1)电缆隧道与发电厂、变电站及电缆排管的接口应满足下列要求：、、(1，)电缆敷设作业所需空间；一‘。：，(2)隧道接口处的预留孔应做好防水封堵；。(3)隧道侧应按排管尺寸预留矩形孔；!lI(4)与排管接口在隧道外侧部位应做好防止隧道与排管出现不均匀沉降的措施。2)电缆隧道与直埋电缆的接口应满足：-(1)在隧道内侧应做好防水措施；(2)在隧道外侧应做好防止隧道出现沉降的措施。7电缆防火设计根据城市电力电缆线路的特点，在防火重点部位，如发电厂、变配电站电缆进出线通道、电缆层、电缆层、电缆隧道、竖井等，当一根电缆因自身故障或外界火源被点燃时，可能引燃相邻电缆，如发生火灾影响较大，应设计经济合理的防火安全措施。对此，《规定》中规定了以下主要防火措施。1)阻燃电缆的选用。2)变电站进出线电缆通道宜与主变压器台数相对应，宜分流。，3)进行阻火分隔封堵，如防火墙、防火门、防火隔板、防火包等。4)选用合适的火灾监控报警和固定灭火装置。灭火剂须符合环保规定，卤代烷(1211．1301灭火剂)禁止使用。8结语这几年我国电力电缆应用技术又有了很大发展和进步，取得丰硕成果和宝贵经验。回顾《规定》的发布实施，《规定》的内容也应有相应的调整和充实。我们热忱期望各位专家和同行，针对《规定》在实施中发现的问题，向起草或归口单位提出宝贵意见和建议，对《规定》的修订给予热情指导与大力支持。参考文献[1]，西南电力设计院．GB50217--2007((电力工程电缆设计规范》[S]．北京：中国计划出版社，2008．[2]郑肇骥，王煽明．高压电缆线路[M]．北京：水利电力出版社，1983．[3]上海电力设计院．DL／T5221--2005((城市电力电缆线路设计技术规定》Is]．北京：中国电力出版社，2005．她‘f收稿日期：2009年4月史传卿教授级高级工程师．长期从事电缆应用技术工作朱爱钧高级工程师，从事电力电缆线路设计龚尊高级工程师，上海电力设计院有限公司董事长斗e牛e■电。．e斗辜斗e斗台■e斗窜斗e■e斗辜斗g斗e斗e■窜斗搴斗e斗辜斗雠斗e斗辜斗讯斗辜■皋斗e斗e牛∈。．辜斗辜斗e斗e。．e■e斗绯■皋斗e啊鲁斗e斗撇膏岳哺枣斗e城市供电专委会积极参与中国电力教育大学院(校)长联席会议中国电力教育大学院(校)长2009年度联席会议拟定于2009年9月25～27日在广西南宁召开，会议主题为“电气工程教育和研究的热点问题”，并就电力工业发展面临的热点“智能电网”展开讨论，还将与广西省电机工程学会共同举办大会学术报告会。城市供电专委会秘书处收到会议通知后，非常重视这一学术交流活动，将由专委会副秘书长、《供用电》主编朱良镭同志作为代表参加本次会议，并就相关学术和教育教学专题准备会议交流文稿。(城市供电专委会秘书处供稿)