低温高海拔地区直埋敷设10kV电缆选型

作者:未知

  摘 要:以长白山地区某工程为例,介绍了一种10kV电缆在低温高海拔地区采用直埋敷设方式时的选型方法,为其他同等地区及气象条件下直埋敷设10kV电缆工程提供了参考。
  关键词:低温高海拔;中压电缆;电缆选型
  1 前言
  随着国民经济的飞速发展,电缆已经在城市配电网络中被广泛应用,但在城市以外的广大地区,中压(10kV)电缆的应用凤毛菱角。如今,电缆的应用已不局限于城市的应用,在特殊地区,电缆已取代架空线路成为送电的重要形式。本文以长白山地区某工程为例介绍低温高海拔地区10kV电缆及附件选型的方法。
  2 电缆的选型
  2.1 电缆线芯材质和芯数
  根据《电力电缆设计规范》GB50217-2007中3.1~3.2的规定,3~35kV三相供电回路的电缆芯数的选择除了工作电流较大的回路或电缆敷设于水下时,每回可选用3根单芯电缆外,应选用三芯电缆。对于电机励磁、重要电源、移动式电气设备等需保持连接具有高可靠性的回路,震动剧烈、有爆炸危险或对铝有腐蚀等严酷工作环境,紧靠高温设备布置,安全性要求高的公共设施,工作电流较大这几种情况应选用铜导体,除上述几种情况外,可选用铝导体。长白山景区内用电负荷不高,工作电流较小,无高温设备,且人烟稀少,远离安全性要求高的公共设施,为便于山区运输及施工,降低整体建设成本,本工程采用铝导体三芯电缆。
  2.2 电缆截面
  电缆载流量是电缆运行中受环境条件影响和负荷影响的重要动态运行参数,其重要性涉及输电线路的安全可靠、经济合理的运行以及电缆寿命等问题。电缆的传输容量是由它的最高允许温度确定的。电缆的最高允许温度主要取决于所用绝缘材料的热老化性能。当电缆各部分温度升高而使导体的温度等于电缆最高允许长期工作温度时,该负载电流称为电缆的长期允许载流量。
  2.3 电缆绝缘类型
  电缆常用的绝缘材料有四种,分别为聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、交联聚乙烯(XLPE)和乙丙橡胶(EPR)
  2.3.1聚氯乙烯
  聚氯乙烯绝缘电缆耐电压和绝缘电阻较高,且具有阻燃、耐油、耐候、耐药品、耐电晕和耐水性能。制造工艺简便,没有辐射高差限制,重量轻,弯曲性能好,接头制作简便,价格便宜。缺点是介电常数和介质损耗较大,耐寒性较差,低温时变硬变脆。高温或日照下,增塑剂易挥发导致绝缘加速老化。普通型聚氯乙烯绝缘电缆的适用温度范围为+60~-15℃之间。可用于1kV及以下电线电缆和护套。
  2.3.2聚乙烯
  聚乙烯绝缘电阻高,耐电压性能好,特别是介电常数和介质损耗很小,且受温度和频率的影响很小。有良好的物理力学性能和耐水、耐溶剂、耐药品性能。摩擦系数小。但易燃,耐气候性差。
  2.3.3交联聚乙烯
  交聯聚乙烯是用射线辐照的物理交联方法或有机过氧化物的高温高压、硅烷的温水交联(化学交联)方法,使聚乙烯分子间星辰网状结构,进而从热塑态转变为橡胶态。电气特性与聚乙烯一样优良。敷设方便,不受高差限制。耐热性高,不熔融,耐应力开裂和耐药品性也有改善。但易燃,经改进可制成阻燃、耐高温、耐电晕、耐漏电痕迹品种。普通的交联聚乙烯材料不含卤素,不具备阻燃性能,但燃烧时不会产生大量毒气及盐雾。用它制造的电线、电缆称为“清洁电线、电缆”。若要兼备阻燃性能,需在绝缘材料中添加阻燃剂,但这样会使机械及电气性能下降。可用于低压至高压电力电缆绝缘、半导体屏蔽、阻燃护套。
  2.3.4乙丙橡胶
  乙丙橡胶绝缘电缆具有耐氧、耐臭氧的稳定性和局部放电和稳定性,也具有优异的耐寒特性,即使在-50℃时,仍保持良好的柔韧性。此外,它还有优良的抗风化和光照的稳定性。特别是不含卤素,又有阻燃特性。缺点:质量重,造价高。长白山地区冬季漫长处于极寒环境中,聚氯乙烯低温易脆不适合采用,乙丙橡胶绝缘电缆价格昂贵,不适合远距离输电,综合使用条件与经济性考虑,适合采用交联聚乙烯绝缘。
  2.4 外护套的选择
  根据《电缆型号规格》GB/T12706.2的规定常用的外护套有聚氯乙烯护套和聚乙烯护套两种。结合实际情况,为适应长白山低温多雨多雪、森林茂密,防虫害鼠害等气候条件与自然环境的特点,聚氯乙烯外护套低温环境下容易变脆,不适合本工程采用,因此该工程适合采用聚乙烯绝缘护套。此工程所在长白山地区冬季漫长处于极寒环境中,因此耐寒性能是电缆选型中第一要考虑的因素;其次,由于长白山夏季雨水多、湿度高,防水性能优劣程度直接影响电缆质量为第二考虑因素;第三,长白山森林茂密,植被丰富,有较高的生物多样性,对白蚁、老鼠等破坏性较强的生物需要防范。
  综合上述,交联聚乙烯绝缘电缆和橡胶绝缘电缆综合性能优越,适合此工程采用,考虑到单位长度的橡胶绝缘电缆重量大于交联聚乙烯电缆,不易运输。因此,此工程采用交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚乙烯护套电力电缆。
  3 总结
  10kV电缆的选型应在满足国家标准规范的基础上,充分考虑到当地气候环境,运维条件,施工周期,设备运输等多种因素,经过对比得到最优方案。
  参考文献:
  [1]刘屏周.工业与民用供配电设计手册[M].北京:中国电力出版社,2017.
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