《城市電力電纜線路設計技術規定》及電力電纜設計關鍵技術應用1廣東電網公司電網規劃研究中心2014年7月梁愛武文衛QQ/微信17266368主要內容電纜工程基本構成電纜工程設計主要問題電纜在線監測海纜工程2典型電纜工程示意電纜電纜GIS終端GIS終端戶外終端戶外終端絕緣接頭接地箱保護箱交叉互聯箱4電纜材料典型價格：110kV電纜（1200mm2）940元/m*根220kV電纜（2500mm2）2000元/m*根110kV電纜接頭2.3/個220kV電纜接頭9.8萬/個電纜線路工程典型造價：110kV單回電纜工程800萬/km220kV單回電纜工程1700萬/km注：造價隨土建的不同會有較大差異電力隧道典型土建費用3.1m×3.7m大開挖3萬/m3.5m內徑盾構5.5萬/m3.5m內徑頂管4.5萬/m，工井200-300萬/個典型造價主要內容電纜工程基本構成電纜工程設計主要問題電纜在線監測海纜工程5電纜工程設計主要問題路徑選擇敷設方式和兩端電纜和附件選型金屬套接地方式的確定等路徑選擇原則：1、規劃協調；2、路徑長度、敷設方式、施工、運行；3、兼顧各種地下市政管線：已有的，規劃的；4、與城市規劃協調：利用已有橋梁、隧道等。

結合城市規劃，沿現有或規劃道路新建電力隧道沿附近現有道路或規劃道路的人行道或綠化帶，溝槽形式利用附近現有的預留電纜通路管線情況：踏勘目測、收資和管線物探需注意的問題：與規劃道路建設的先后順序；沿線路徑規劃或用途是否穩定，如鄉間小路和塘沿等；沿線地質是否穩定，如回填土等；敷設方式常用敷設方式電纜槽—一般1~2回路，電纜水平排列，可內填河沙。造價較低，施工簡便，可優先選取。預制、磚砌、澆筑。電纜溝—一般2回路以上，電纜可水平、垂直、品字形，可在空氣中敷設。磚砌，澆筑。電纜管道—開挖鋪管和非開挖鋪管，主要用于穿越道路。開挖鋪管一般混凝土包封。載流量受限嚴重。盡量減少。電力隧道—一般6回及以上，適用于規劃要求嚴格且出線緊張的地段，統籌電力規劃和城市規劃來使用。電纜運行條件好，技術復雜，造價高。橋梁敷設—隨交通橋梁時，應征得管理部門同意，并校核荷載；一般橋上不做接頭，做好防振措施；獨立電纜橋時，注意防洪要求。預留空間。選用原則回路數；載流量，規劃要求；實地條件；施工運行。電纜槽電纜槽—一般1~2回路，電纜水平排列，可內填河沙。造價較低，施工簡便，可優先選取。預制、磚砌、澆筑。電纜溝電纜溝—一般2回路以上，電纜可水平、垂直、品字形，可在空氣中敷設。磚砌，澆筑。電纜溝電纜管道電纜管道—開挖鋪管和非開挖鋪管，主要用于穿越道路。開挖鋪管一般混凝土包封。載流量受限嚴重。盡量減少。電纜管道電力隧道電力隧道—一般6回及以上，適用于規劃要求嚴格且出線緊張的地段，統籌電力規劃和城市規劃來使用。電纜運行條件好，技術復雜，造價高。電力隧道電力隧道隧道防水和排水；隧道接地；蛇形敷設：水平，垂直電纜捆扎；載流量計算；通風消防：安全孔/通風口/防火門橋梁敷設橋梁敷設—隨交通橋梁時，應征得管理部門同意，并校核荷載；一般橋上不做接頭，做好防振措施；獨立電纜橋時，注意防洪要求。預留空間。橋梁敷設兩端工程終端場塔上終端平臺柔性干式終端220kV110kV220kV110kV110kV兩端工程終端場塔上終端平臺柔性干式終端220kV110kV220kV110kV110kV兩端工程終端場塔上終端平臺柔性干式終端220kV110kV220kV110kV110kV兩端工程注意的問題引下線的電氣距離電纜終端頭接線排受力沉降防范電纜引上段的隔磁措施終端座處考慮預留施工的足夠空間荷載校驗電纜選型導體截面——輸送容量；載流量（受限于敷設方式等）絕緣形式——一般采用XLPE，海底可考慮用充油金屬護套——一般用皺紋鋁套，海底用鉛套。光滑鋁套的探討？外護套——陸上常用的有PVC護套（阻燃）、HDPE+Termigon復合護套（防腐和白蟻咬噬）。√√載流量如果電纜運行溫度過高，會加速絕緣材料的老化，因此，交聯聚乙烯電纜長期運行溫度不高于90℃。熱源導體發熱——電流，截面絕緣發熱——電壓、絕緣厚度金屬護套發熱——接地方式散熱環境溫度——溫差，熱流動力敷設環境——輻射，對流，熱傳導熱阻——熱阻系數回路內各相之間各回路之間熱影響，電影響常用計算方法經驗系數法IEC推薦的熱阻公式（保守）有限元分析一味增大截面來滿足輸送容量時不恰當的。回路間影響。與架空不同。計算工況的錯誤。載流量載流量計算的一些問題環境溫度土壤熱阻系數回路數品字形、水平、垂直布置是否回填砂隧道內載流量計算多根并聯的電流分配載流量電纜載流量包含長期運行持續額定電流（ContinuousCurrentRating）IR和短時應急（Emergency）容許電流IE。按日負荷變化特征不同，IR可分為2類：當日負荷率（LoadFactor）LF為1時稱為IR1，它適合于發電廠按機組滿發時恒定負荷回路；當LF小于1時稱為IR2，適合于城市電網等公用系統或周期性變化負荷回路。顯然IR2≥IR1。持續額定電流簡稱載流量，我國規程規范中的電纜載流量迄今只有IR1，未示出IR2，也未明示IE及其確定方式。IEC60287（國內JB/T10181.5-2000）給出了IR1的算法，IEC60853則將算法擴展至IR2和IE。采用IEC60853的計算較為繁瑣，若準確計算IR2需要預知日負荷確切變化，但一般在工程階段只知道LF的概值，因此運用IEC60853算法的意義不大。相對IEC，日本JCS第168號E標準和美國IEEEstd835標準列出了只需要獲知LF概值的簡單算法。為避免繁瑣計算，工程階段宜借鑒日、美等算法計算IR2。Lf

≤1，為日負荷率Lf0.70.750.80.850.90.951IR2，（A）邊側電纜912886861838814792771中間電纜908882857833810788767金屬護層接地方式

電力電纜金屬護套或屏蔽層必須按下列規定接地：1、3芯電纜應在線路兩端直接接地；2、交流單芯電纜，線路上至少一點直接接地，且任一點感應電壓在正常滿負載下，采取屏蔽措施時不得大于300V；3、長距離單芯水底電纜線路應在兩岸的接頭處直接接地。交流、單芯金屬層感應電壓正常時危及人身安全，短路時護套打穿接地原則抑制護層感應電壓減小護層電流短路時提供回流保護外護套安全可實施常用接地方式單端接地交叉互聯接地單端接地金屬套一端直接接地、另一端經保護器接地、或加回流線，適用于線路不長時。護套電流為電容電流，無感應環流。直接接地箱保護接地箱直接接地點保護接地點U直接接地點保護接地點I回流線交叉互聯接地絕緣接頭接地箱交叉互聯箱適用于線路較長時（如1km以上）。三小段構成一完整循環，中間絕緣接頭，交叉互聯箱，兩端直接接地。直接接地點直接接地點U交叉互聯點交叉互聯點解決了感應電壓、短路屏蔽等問題。即便各段等長，環流依然存在！交叉互聯接地接地線、回流線、同軸電纜截面。技術經濟比較后選擇接地方式95mm2120mm2240mm2Q=196.71kA2*sQ=313.56kA2*sQ=1245.54kA2*s主要內容電纜工程基本構成電纜工程設計主要問題電纜在線監測海纜工程3132電纜狀態可測狀態量量的提前和處理事故或例行檢修狀態檢修必要性成熟度低中高弱中強問題：理論研究不足，專家系統空缺；部分狀態量提取技術不成熟。理論技術經常提到的幾個問題可靠性：長期運行的防水性能（污水）電源信號傳輸標準DTS分布式光纖測溫通過光纖連續測量電纜表面溫度和線芯電流，實時計算線芯溫度。原理——利用激光在光纖內散射和溫度關系。配置——屏柜（主機、服務器、不間斷電源、顯示器、短信模塊、交換機）+光纖優點——光纖既是傳感器又是信號傳輸線，系統簡單，可靠性高，抗干擾能力強。空間分辨率高。用途：1、實時掌握電纜的輸送裕量，當一回電纜跳閘，希望另一回電纜短時輸送較大的電流，可計算出可過載的時間和過載容量。2、某些附件故障前，伴隨著表面溫度明顯升高，監測附件表面溫度有參考意義。局放監測局部放電是最為靈敏的缺陷測量方法，電纜及附件逐步老化后，會產生電樹枝，電樹枝伴隨著局部放電，開始產生局部放電至擊穿，過程可能長達幾年，因此檢測局部放電，并定位，是避免電纜擊穿的好方法。原理——方法很多，一般的利用電流傳感器或電容效應，捕捉局放的高頻信號。現狀——難點在于信號的提取和抗干擾措施。有工程實例，但也有理論上待解決的問題。同一接頭，用不同廠家產品測得不同結果，關注測量數據相對值及發展趨勢。用途：了解各接頭及附近的局放及發展情況，為狀態檢修提供參考。外護套絕緣監測通過連續檢測金屬護套接地電流來監測護套絕緣，是目前不改變線路連接，不影響運行的唯一可行辦法。原理——電流互感器。配置——CT（大小電流）、前端數據處理和通信模塊、主機屏柜等用途：掌握金屬護套的接地電流大小，判斷外護套的絕緣狀況，如是否已破損(多點接地)、接地線被盜等。在線監測系統層出不窮；存在夸大炒作的現象，成熟、可靠、準確和可驗證性需要檢驗；系統配置冗余繁雜。整體地缺乏統一標準。37在線監測系統主要內容電纜工程基本構成電纜工程設計主要問題電纜在線監測海纜工程電氣計算38海纜工程主要內容海纜結構海纜敷設施工2.1接纜2.2前期準備（掃海）2.3登陸施工2.4水中段敷設施工海纜工程設計39海纜結構海纜結構海纜結構充油電纜海纜結構交流：一般用于短距離、容量不太大，損耗大；直流：一般用于長距離、大容量，損耗小。經濟距離？VICAS（古河+藤倉）、JPS（住友+日立）、LS、耐克森、普瑞斯曼、ABB（干式直流）……45補充：柔性直流柔性直流特點：可長距離、低功率輸電；可向無源負荷或低短路容量的網絡供電；可控性強，無需無功補償；（STATCOM，調節無功）；占地面積小。適用于：中小容量長距離孤島輸電；安全高效靈活的電網互聯；風電等可再生能源接入。美國長島柔性直流工程Shoreham換流站柔性直流換流站德國BorWinAlpha海上平臺46補充：柔性直流序號工程名稱直流電壓容量換流器輸電線路投產時間備注1赫爾斯揚±10kV3MW2電平架空線10公里1997試驗性工程2哥特蘭±80kV50MW2電平電纜70公里1999風電并網3

丹麥風電接入±9kV7.2MW2電平電纜4.4公里2000與交流系統聯網4Directlink±80kV3×60MW2電平電纜6×65公里2000電網互聯5美國墨西哥背靠背±15.9kV36MW3電平——2000背靠背聯網6默里連接工程±150kV220MW3電平電纜180公里2002交流弱網互聯7美國長島±150kV330MW3電平電纜40公里2002電網互聯，電力交易8挪威海上平臺±60kV2×41MW2電平電纜67公里2005海上平臺供電9波羅的海聯網±150kV350MW2電平電纜105公里2007非同步聯網10CapriviLink納米比亞±350kV600MW架空線970公里預計2010年交流弱網互聯11北海海上Valhall油田平臺±150kV78MW2電平電纜292公里預計2010年電機變頻驅動，提高效率12德國海上風電并網±150kV400MW2電平電纜406公里預計2009年世界最大風電場并網13美國TransBay±200kV400MW多電平電纜88公里預計2010年電網互聯，城市供電14上海南匯風電場接入系統±25kV16MW2電平電纜小于14公里2009年底風電場接入，試驗性工程15汕頭南澳風電多端柔性直流±160kV多電平海纜約9km2013年底海纜工程主要內容水下電纜（海底電纜）海纜敷設施工2.1接纜2.2前期準備（掃海）2.3登陸施工2.4水中段敷設施工海纜工程設計47施工過程動畫演示482.2前期準備（掃海）

散裝過纜整體吊裝2.1接纜

492.2前期準備（掃海）

掃海時采用DGPS系統定位導航，掃海范圍在電纜路由軸線左右各50米。海南聯網登陸施工502.3始端登陸施工512.3始端登陸施工海南聯網登陸施工522.3始端登陸施工532.4水中段敷設施工汕頭南澳島110kV海纜施工過程介紹542.4水中段敷設施工汕頭南澳島110kV海纜施工過程介紹552.4水中段敷設施工各型水力機械式埋設機海纜工程主要內容水下電纜（海底電纜）海纜敷設施工2.1接纜2.2前期準備（掃海）2.3登陸施工2.4水中段敷設施工海纜工程設計56573海纜工程設計設