DL401-2002高压电缆选用导则.pdf

DL厅4 0 1 - 2 0 0 2 前言 本标准是非等效采用国际电 工委员会I E C 1 8 3 1 9 8 4 高压电缆选用导则 ， 对原电力工业部1 9 9 1 年3 月颁发的】 L 4 0 1 -1 9 9 1 高压电缆选用导则进行修订。 本标准较修订之前版本的 有如下技术内 容的改变。 1 . 根 据我国电力系统设备的绝缘配合要求， 本标准的表1 按G B 3 1 1 . 1 -1 9 9 7 对系统标准电庄 U N 和设备最高电压 U m 作了 规定， 而电 缆额定电压 U o 则原则上按相关的电缆现行国 家标准 规定。对于6 6 k V电 缆，由于尚 无该产品的国家标准，U 。 则按采用此电压等级的东北地区的规定。对 于2 2 0 k V及D O W 电缆，U u 按I E C 6 0 1 4 1 -1 1 9 9 3 第1 号修改单 1 9 9 5 的规定，以符合国内系 统的实际情况。 2 . 根 据 I E C标准对3 3 0 k V 及以上电力电缆仍应进行操作冲击电压试验。 3 . 删去原第7 章。 4 . 原附录A 参考件 删去。 5 . 对原附录B高压单芯电缆护套绝缘保护方案 参考件 作了删减， 并改为附录A 提示的附 录 。 本标准的附录A是提示的附录。 本标准自 实施之日 起代替D L 4 0 1 -1 9 9 1 . 本标准由电 力行业电力电缆标准化技术委员会提出并归口。 本标准 起草单位 武汉大学、广东省电力设计院。 本标准起草人江日洪唐麓基何三珠。 中华人民共和国电力行业标准 高压 电缆选用导则 G u i d e t o t h e s e le c t i o n o f h i g h - v o l t a g e c a b le s DL/ E 4 0 1 -2 0 0 2 n e q E E C 1 8 3 1 9 8 4 代替DIs 3 0 1 -1 9 9 1 1 范围 本标准适用于交流5 0 H z , 额定电压1 k V以 上三相交流系统的各种类型电 力电缆及其终端。 本标准 就电缆及其附件的 使用条件、 绝缘水平、 结构型 式、导 体截面的 选择 提供指导。 此外， 也概要地提 供了 为选择合适的电缆及其终端所必需的一些资料。 2 引用标准 下列标准所包含的 条文， 通过在本标准中引 用而构 成为 本标准的 条文。本标准出版时， 所示版本均 为有效。 所有标准都会被修订， 使用本标准的 各方应探 讨使用下列标 准最新版本的可能性。 G B 2 9 5 2 -1 9 8 9 电缆外护层 G B / I 3 9 5 6 -1 9 9 7 电 缆的导体 G B 9 3 2 6 -1 9 8 8 交流3 3 0 k V及以下油纸绝缘自 容式充油电缆及附件 G B 1 1 0 1 7 -1 9 8 9 额定电 压 H O W 铜芯铝芯 交联聚乙烯绝 缘电力电缆 G B 1 2 7 0 6 -1 9 9 1 额定电 压3 5 k V及以下铜芯铝芯塑料绝缘电 力电缆 J B 7 8 2 9 -1 9 9 5 额定电压2 6 / 3 5 k V及以 下电力电缆户内型户外型热收缩终端 J B / I 8 5 0 3 . 1 -1 9 9 6 额定电 压2 6 / 3 5 k V及以 下塑料绝缘电 力电 缆户内型、户外型预制件装配式终 端 I E C 6 0 8 4 0 -1 9 9 9 额定电压3 0 k V 呱 3 6 k V 以上至l 5 0 k V U m P O W挤包绝缘电缆及其 附件试验方法和要求 I E E s t d 4 8 -1 9 9 6 2 . 5 k V - 7 6 5 k V交流电 缆终端的 试验方法和要求 3 电缆和附件的额定电压 3 . 1 在 本 标准 中 以U o , U 表 示电 缆 和 附 件的 额 定 电 压， 以U m 表 示电 缆 运 行 最高 电 压; 以U p l 和U a 分别表示其雷电冲 击和 操作冲 击绝缘水平。这些符号的意义如下 U u 设计时采用的电缆和附件的每一导体与屏蔽层或金属套之间的 额定工频电 压; U 设计时采用的电缆和附件的任何两个导体之间的 额定工频电 压; U m 设计时采用的电缆和附件的任何两个导体之间的运行最高电压， 但不包括由 于事故和突然 甩负荷所造成的暂态电 压升高; 注U值仅在设计非径向电场的电缆和附件时才有用。 U p , 设 计时 采用的电 缆 和附件的 每 一导体 与屏 蔽层或 金属 套之间的 雷电 冲击 耐受电 压 之峰 值; U P2 - 设 计时 采 用的电 缆 和附件的 每 一导体 与屏 蔽层或 金属 套之间的 操 作冲 击 耐受电 压之 峰 值。 3 . 2 电缆的额定电 压值 U o / U和U. 的 关系 列于 表 t o 中 华人民共和国国家经济贸易委员会2 0 0 2 - 0 4 - 2 7 批准 2 0 0 2 - 0 9 - 0 1 实施 D L/ T 4 0 1 - 2 0 0 2 表 1 电缆的额定电压值 U O / U和U m 的关系 k V 8 9 1 0 1 1 U o / U 1 . 8 乃 ， 3 乃 3 . 6 / 6 , 6 / 6 6 / 1 0 , 8 . 7 / 1 0 8 . 7 / 1 5 , 1 2 / 1 5 1 2 / 2 0 , 1 8 / 2 0 2 1 / 3 5 , 2 6 / 3 5 5 0 / 6 6 6 4 / 1 1 0 1 2 7 2 2 0 1 9 0 / 3 3 0 2 9 0 / 5 0 0 U. 3 . 5 6. 9 1 1 . 5 1 7 . 5 2 3 . 0 4 0. 5 7 2 . 5 1 2 6 2 5 2 3 6 3 55 0 4 使用条件 为了 确定所选用电 缆是否适用， 需 要以 下使用条 件方面的资料， 并应参阅讨论其中大部分 使用条件 的有关I E C 标准。 4 . 1 运行条件 a 系统额定电压。 b 三相系统的 最高电压。 c 雷电过电压。 d 系 统频率。 e 系统的接地方式以及当中 性点非有效接地系统 包括中 性点不接地和经消弧线圈接地单相接 地故障时的最长允许持续时间和每年总的故障时间。 f 如选用电 缆终端时应给出 环境条件 电 缆终端安装地点海拔超过1 0 0 0 m时的 海拔高度; 户内或户外安装; 预计是否有严重的 大气污染; 电缆与变压器、断路器、电动机等设备连接时所采用的绝缘和设计的安全净距。例如应规 定安全净距离和周围的绝缘。 9 最大额定电 流 1 持续运行最大额 定电流; 2 周期运行最大额 定电流; 3 事故紧急运行或过负荷运行时 最大额定电流。 注确定导体规格时为考虑周期负荷则必须要有负荷曲线。 h 相间或相对地短路时预期流过的对称和不对称的 短路电流。 1短路电 流最大持续时间。 j 电 缆线路压降。 4 . 2 安装资料 4 . 2 . 1 一般资料 a 电缆线路的长度和纵断面图。 b 电缆敷设的排列方式和金属套互联与接地方式。 z DL/ r 4 0 1 - 2 0 0 2 c 特殊敷设条件 如敷设在水中 ， 个别线路需要特殊考虑的问 题。 4 . 2 . 2 地下敷设 a 安装条 件的详细情况 如直 埋、排管敷设等 ， 用以 确定金属套的 组成、 恺装 如需要时的型 式和外护套的型式 ，如防腐、阻燃或防白蚁。 b 埋设深度。 c 沿电缆线路的土壤种类 即沙土、戮土、填土及其热阻系数，且需说明上述资料是实测还是 假设值。 d 在埋设深度上土壤的 最高、 最低和平均温度。 e 附近带负荷的其他电缆或其他热源的详情。 f 电缆沟、 排管或管线的长度， 若有工井则包括工井之间 的距离。 9 排管或管道的数量、内 径和构成材料。 h 排管或管道之间的 距离。 4 . 2 . 3 空气中 敷设 a 最高、最低和平均环境空气温度。 b 敷设方式 即直接敷设在墙上、 支架上等; 单根或成组电 缆;隧道、 排管的尺寸等 。 c 敷设于户内、隧 道或排管中的电缆的通风 情况。 d 阳光是否直接照射在电缆上。 e 特殊条件 ，如火灾危险。 5 电缆绝缘水平选择 5 . 1 电力系统种类 A类 接地故障 能尽可 能快地被清除， 但在任 何情况下不超过l m in 的电 力系统。 B 类 该类仅指在单相接地故障情况下能短时运行的系统。一般情况下， 带故障运行时间 不超过 l h 。 但是， 如果有关电缆产品标准有规定时， 则允许运行更长时间。 注应该认识到在接地故障不能被自动和迅速切除的电力系统中，在接地故障时，在电缆绝缘上过高的电场强度使 电缆寿命有一定程度的缩短。如果预期电力系统经常会出现持久的接电故障，也许将该系统归为下述的 C类是 经济的。 C 类 该类包括不属于A类或B 类的所有系统。 为了使本 标准的推荐能适用于各种型式电缆， 还应参照有关电 缆产品 标准， 如G B 1 1 0 1 7 , G B 1 2 7 0 6 和 G B 1 2 9 7 6 0 5 . 2 U的选择 U值应按等于或大于电缆所在系统的额定电压选择。 5 . 3 U 。 的 选择 U m 值应按等于或大于电 缆所在系统的 最高工作电 压选择。 5 . 4 U P I 的选择 根据线路的冲击绝缘水平、避雷器的保护特性、架空线路和电缆线路的波阻抗、电缆的长度以及雷 击点离电缆终端的距离等因素通过计算后确定， 但不应低于表2 的 规定值。 表 2 电缆的雷电冲击耐受电压k V Uo / U 1 . 8 / 33 . 6 / 66 / 1 08 . 7 / 1 0 , 8 . 7 / 1 5 1 2 201 8 / 2 02 1 / 3 5 _U P I 4 06 07 5 9 51 2 51 7 02 0 0 Uo / U 2 6 / 3 55 0 / 6 66 4 / 1 1 0 1 2 72 2 01 9 0 / 3 3 0 2 9 0 / 5 0 0 U P S 2 5 04 5 0 5 5 01 0 5 01 1 7 51 5 5 0 DL/ I 4 0 1 - 2 0 0 2 5 . 5 U a 的 选 择 对 于3 3 0 k V 和5 5 0 k V 超高 压电 缆 应 考 虑 操 作冲 击 绝 缘 水平， U , 应 与同 电 压级 设 备的 操作冲 击 耐 受电压相适应，表3 列出电缆操作冲击耐受电压值。 表 3 电缆的操作冲击耐受电压k V 认/ U1 9 0 / 3 3 0 2 9 0 / 5 0 0 Ua 9 5 0 1 1 7 5 5 . 6 外护套绝缘水平选择 对于采用金属套一端互联接地或三相金属套交叉互联接地的高 压单芯电 缆，当 电缆线路所在系 统发 生短路故障或遭受雷电冲击和操作冲击电 压作用时， 在金属套的不接地端或交叉互联处会出现过电压， 可能会使外护套绝缘发生击穿。 为此需要装设过电 压限 制器， 此时作用在外护套上的电压主要取决于过 电压限制 器的残压。外护套的雷电冲 击耐受电压按表4 选择。必要时可参照本标准附录A 提示的附 录进行验算。 表4 电缆外护套雷电冲击耐普电压值k V 电缆主绝缘雷电冲击耐受电压 雷 电 冲 击 耐 受 电 压 一一电 缆 主 绝 缘 雷 “ 冲 击 耐 受 电 压雷电冲击耐受电压 3 8 0 - 7 5 0 1 0 5 0 3 7 . 5 4 7. 5 1 1 7 5 一 1 4 25 1 5 5 06272 6 电 缆绝缘种类、导 体截面和结构的选择 6 . 1 绝缘种类选择 6 . 1 . 1 油纸绝缘电 缆具有优良的电 气性能， 使用历史悠久， 一般场合下仍可选用。如电 缆线 路落差较 大时，可选用不滴流电缆。 6 . 1 . 2 聚 氯乙 烯绝缘电 缆的工 作温度低， 特 别是允许短路温度低， 因此载流量小， 不经济， 稍有过载 或 短 路 则 绝 缘 易 变 狱。 故 对1 k V 以 上 的 电 压 等 级 不 应 选 用 聚 抓 乙 烯 绝 缘电 缆 。 6 . 1 . 3 乙 丙橡胶绝缘 E P R 电缆的柔软性好， 耐水， 不会产生水树枝， 耐Y 射线，阻燃性好，低烟 无卤。但其价格昂贵， 故在水底敷设和在核电站中 使用时可考虑选用。 6 . 1 . 4 交联聚乙 烯 X L P E 电 缆具有优良的电气性能和机械性能，施工方便， 是目 前最主要的电缆 品种，可推荐优先选用。对绝缘较厚的电力电缆，不宜选用辐照交联而应选用化学交联生产的交联电 缆。为了尽可能 减小绝缘 偏心的程度， 对H O W 及以上电压等级， 一般宜选用在立塔 V C V 生产线 或长承模生产线 MD C V上生产的交联电缆。 6 . 1 . 5 充油电缆的制造和运行经验丰富，电 气性能优良， 可靠性也高， 但需要供油系统，有时需要塞 止接头。 对于2 2 0 k V及以 上电 压等 级， 经与交联电缆作技术经 济比 较后认为合适时仍可选用充油电缆。 6 . 2 导体截面选择 导体截面应从有关的 电缆产品 标准中 列出的 标称截面中选取。 如果所选的 某种型式的电 缆没有产品 标准， 则导体截面应从G B / C 3 9 5 6 中 第2 种导体的 标称截面中选取。在选择导体截面时应考虑下列因 素 a 在规定的连续负荷、 周期负荷、 事故紧 急负荷以 及短路电 流情况下电 缆导体的最高温度。 注在I E C 6 0 2 8 7 电缆持续载流量 负荷因数1 0 0 的 计算中 提供了 持续载流量的 详细计算方法。 b 在电 缆敷设安装和运行过程中 受到的机械负荷。 c 绝缘中的电场 强度。采用小截面电缆时由于导体直径小导致绝缘中 产生不允许的高电场强度。 n1 . / r 4 0 1 - 2 0 0 2 6 . 3 金属屏蔽层截面的 选择 6 . 3 . 1 对于无金属套的 挤包绝缘的 金属屏蔽层，当 导体截面为2 4 0 . 及以下时可选用铜带屏蔽， 但 当导体截面大于2 4 0 . 时 宜选用铜丝 屏蔽。 金属屏蔽的截面应满足在单相接地故障或不同地点两相同 时发生故障时短路容量的要求。 6 . 3 . 2 对于 有径向防 水要求的电 缆应采用 铅套， 皱纹铝套或皱纹不锈钢套作为径向防 水层。其截面应 满足单相或三相短路故障时短路容量的 要求。 如所选电 缆的 金属套不能满足要求时， 应要求制 造厂采取 增加金属套厚度或在金属套下增加疏绕铜丝的措施。 6 . 4 交联电 缆径向防 水层的 选择 对于3 5 k V及以下交联聚乙烯电缆一般不要求有径向防水层。但HO W 及以上的交联电缆应具有径 向防水层。敷设在干燥场合时可选用综合防水层作为径向防 水层; 敷设在潮湿场合、 地下或 水底时 应选 用金属套径向防水层。 6 . 5 外护套材料的 选择 在一般情况下可按正常运行时导体最高工作温度选择外护套材料，当 导体最高工作温度为8 0 ℃时 可选用P V GS I S T l 型聚氯乙 烯外护套。 导体最高 工作温度为9 0 1C， 应选用P V C - S 2 S T 2 聚抓乙 烯或P E - S 7 S T 7 聚乙烯外护套。在特殊环境下如有需要可选用对人体和环境无害的防白 蚁、鼠啮和 真菌侵蚀的特种外护套。电缆敷设在有火灾危险场所时应选用防火阻燃外护套。 6 . 6 电 缆的 使用环境 为了正确选择电缆的金属套和外护套， 除上述6 . 4 和6 . 5 外， 还要考虑电缆的 使用环 境。电 缆的 使 用环境主要由金属套和外护套的性能决定，因 此一般应符合G B 2 9 5 2 . 2 -1 9 8 9 中 表1 的规定。 6 . 6 . 1 铅套和铝套电 缆除适用于 一般场所外，特 别适用于下列场合 铅套电缆。腐蚀较严重但无硝酸、 醋酸、 有机质 如泥煤 及强碱性腐蚀质， 且受机 械力 拉 力、压力、振动等不大的场所。 铝套电缆。腐蚀不严重和要求承受一定机械力的场所 如直接与变压器连接、 敷设在桥梁上、 桥墩附近和竖井中等 。 不锈钢套电缆。腐蚀较严重或要求承受机械力的 能力比 铝套更强的 场所。 6 . 6 . 2 外护套适用的 场所如下 一 一0 2 型 P V GS I 和P V C - S 2 型聚氛乙烯 外护套主要适用于有一般防火要求和对外护套有一定 绝缘要求的电缆线路。 一 一 - 0 3 型 P E - S 7 型聚乙烯外护套主要适用于对外护套绝缘要求较高直埋敷设的电 缆线路。 7 电缆终端的选择 电缆终端的设计取决于所要求的工频和冲击耐受电压值 可能与电缆所要求的值不同 、大气污染 程度和电缆终端所处位置的海拔高度。 7 . 1 工频和冲 击耐受电 压水平 终端的工频和冲击耐受电压水平应在考虑第5 章、 7 . 2 和7 . 3 后确 定。 7 . 2 大气污染 由大气污染程度确定电缆终端所用套管的型式和最小爬距。 7 . 3 海拔高度 高海 拔处的空气密度比海平面处的 低，因 此降低了 空气的 介电 强度， 从而 适合于海平面处的空气净 距在较高海拔处有可能会不够。电缆终端的击穿强度和内绝缘与油界面间的闪络放电值则不受海拔高度 的 影响。在 标准大 气条件下能符合冲击耐受电压试验要求的 终端均可在不高于1 0 0 0 M的任何海拔高度 使用。为了确 保在 更高海拔处符合使用要求， 应适当 增加在正常条件下规定的空 气净距。 7 . 4 终端型式和性能要求 DL/ f 4 0 1 - 2 0 0 2 对于额定电压2 6 / 3 5 k V及以 下交联电 缆终端推荐选用热收缩式和预制件装配式。可在技术经济比 较后选用。 为了选择全性能符合使用要求的电 缆终端， 这两种终端的 性能除了应符合G B 1 1 0 3 3 规定外， 还必须分别符合各自的 产品 标准J B 7 8 2 9 和J B / I 8 5 0 3 1 的规定。 对于6 4 / 1 1 0 k V及以上的电缆终端目 前尚无国家标准和行业标准， 其性能可参 见 I E C 6 0 8 4 0 和美国 I E E E s t d 4 8 ， 并根据具 体情况加以选 定。 附录 A 提示的附录 单芯电缆外护套过电压保护方案 A l 电缆金属套一端互联接地.另一端接电压限制器 方案一 如图A 1 所示， 外护套所受电 压计算公式见表A l . 表A l 电 缆金属套一端互联接 地时 外护 套所 受电 压 流经限制器的 冲击电流 限制器所受 工 频 电压 外护套所受电压 短路方式计算公式 2 Uo Z J Zj UA S o UA 三 相 短 一UA 一 ，一告 X, Zoo - 2Zoi .1 } ， 言 X 。 一 Z . j A , C 两 相 短 路 } U A - I X ， 一 Z o o 电缆头地 网内短路 A相接地 UA 一 I X, I 2R, 地网外 短路 注1 由于 单相接地电流以大地为回路， 所以金属套两端将感应很高的电 压 1 X , o 注2 加在外护 套和限制器上的电压除金属套两端的 感应电压 X 。 外， 还要叠加地网电位I 2 R , 。当流经地网 短路电流大时，后者可达极高数值。 注3 由于三相和两相短路时短路电流不以大地为回路，其感应电压很低，故外护套和电压限制器所受工频电 压取决于单相接地故障。 A 2 电缆金属套交叉互联.电 压限制 器Y o 接线 方案二 如图A 2所示，外护套所受电压计算公式见表 A g o R H R , 图A l 电缆 金属套一端 互联接线 图A 2 电缆金属套交叉互联，电压 限制器 Y n 接线 表A 2 电 缆金属套交叉互联电 压限制器Y o 接线外护套所受电压 流经限 制器的 冲击电流 限制 器所 受工 频电 压 外护套 所受电压 短路方式计算公式 工频冲击 . 2 运 Z1 Z l U 或 U C U厂 或 U C KUc 或 KU己 三相短路 U c 一 I [ 一 Z X , 、 一 2 Z oi i 2 X 。 一 Z oo , A , C两相短路 Uc一I X 。 一Z o o A相接地 电缆头地 网内短路 U c 一I Z . Z e R 2 R , [ X , R 2 x R 1 Z , I3 一 R i R 2 、 号 Z , 7 2 ] 鱼 R 2 号 Z , . 2 . ， R 2 R 1 x 7 2 地网外 短 路 U c 一I Z . Z a R 2 R l [X ,R i I3 一 R i R 2 普 二 I 2 ] b 部分接地电流以大地为回路 A4符号说明 U , A , U , B , U , C分别为A , B , C相电缆金属套对回 流线的电压， k V ; I 总的短 路电 流， k A ; 几 本变电 所供给的 短路电流， k A ; I o 通过回 流线直接回归的 接地电流， k A ; I , 回 流 线 上 感 应的 电 压 所 形 成的 以 大 地为 回 路 的 循 环 电 流， 几_ R 1 R z Z d , - R , R z Z pp ‘ 一 ‘。 ’ k A; R i , R 2 电缆金属套两端接地电 阻， f l ; U -沿线路传来的雷电波幅值， 等于线路的5 0 放电电压 U s o ; K残工比，K 电压限制器 2 s 工颇耐压值 有效值 X 一电 缆 金 属 套 的 自 感 电 抗 ， X , j2 x 10 - m lln 鬓 ， “ ; Z o i一中 ““金 ”“。， ; ， 一 j2 x 1 0 一 ， w l ln d ， 二 z o o一边 二边 相 。套 的 蟋。， Z oo 一 j2 x 1 0 一 ， w l In 晶 ， 。 ; Z , 交叉互联的三相电缆金属套的等值阻抗, Z , R , j X , R , j z , Z o i Z o o , fl ; R , 电 缆金属套电阻， L Z ; Z ,电 缆导体对金属套的波阻 抗， Z ,架空线路波阻 抗， f l ; R , 回 流 线总 电 阻 ， 氏 Z ,一 27c 11n r , /褥， 。 ; Z A 4 A相电缆金属套和发生接地故障的A相的导体之间以大地为回 路的互感阻抗， Z A A 一 R g j2 x 10 一 ’ad In 月 ， “ ; Z I A , Z C a 分别为B , C相电缆金属套与接地的A相的导体之间以大地为回路的互感阻抗， Z 、 一 * g j2 x 1 0 一 ， w l ln 号 ， Z 。 一 * g j2 x 10 一 ， w l In 晶 ， 。 ; Z r p , Z u s , Z n l 分 别 为回 流 线与A , B 和C 相 金属 套 之 间以 大 地为 回 路 的 互 感 阻 抗， Z p r, R s j 2 x 10 一 ’oil In 瓮 ， Z 。 一 R g j2 x ‘。 一 ’m lln 瓮 ， Z 、 一 R e j2 x 10 一 “ In 晨 ， “ ; O D-伟 Z ,, 回 流 线自 感 阻 抗， Z w , R , R g j 2 x 1 0 - 7 u i l n R e 大 地电 阻， R g R 二 1 ， 而R 妥 , 2 f x 1 0 - , II ; r , 一电 缆金属套半径， m m ; r 1 电缆导体半径， m m ; r p 回 流 线 等 值 半 径， m m ; 1 电缆护套的 长度， m; d 电缆间距离， m ; D 地 中 等 值电 流 的 深 度， D 6 6 0 而万 当f 5 0 H z 时 ， D 9 4 布 ， m ; P 土 壤 电 阻 率， f l - m ; D A , D H , D c 分别为回 流线至A , B , C 相电 缆的间 距， m; P 电缆主绝缘的导磁系数， H / m; 。 电缆主绝缘的介电系数，F / mo