单芯10KV电力电缆安全运行的几点心得
单芯10KV电力电缆安全运行的几点心得
河北金牛旭阳化工有限公司李燕峰
引言；随着工厂单套产能越来越大，用电负荷也随之增大。设计电缆的截面也越来越大。用三芯电缆的截面需要做的很大，重量，和弯曲半径也随之增加很多，受场地环境，施工敷设方法，人工，机械的限制。给运输和施工带来许多困难，增加了许多工作量，也增加了安全隐患。采用同截面单芯电缆，重量减少65%，弯曲半径缩短到原来的一半以下。在很大程度降低了人工强度，给施工带来很大的便利。单芯电缆多用于为重要的电源或重要设备供电，发生事故造成影响和损失是很大的，修复需要的时间长。而如何做好电缆的安全运行有一些问题需要非常注意不可忽视。
关键词：单芯电缆长期持续允许载流量环境温度单芯电缆的选型。考虑各种因素影响确定载流量选择截面。单芯电缆的持续允许载流量实在约定条件下单独敷设运行，线芯温度不超过按电缆使用寿命确定的温度值所通过的最大工作电流。约定条件：在空气中敷设运行环境温度40度；直埋敷设运行土壤温度25度；土壤热阻系数120℃cm/W..在实际中敷设条件和运行环境与约定条件会有差异。在不同的敷设方式条件和运行环境中必须按照相关规范要求进行校正
一.环境温度的差异。1.1.确定电缆的持续允许载流量应按照本地区气象温度多年最高温度的平均值，计入实际环境的温度影响
例如，在邢台地区，极端最高气温41.8℃，极端最低气温-22.4℃，平均气温12.9℃。户外空气中，电缆沟取值最热月日最高温度平均值32℃.户内电缆沟另加5℃
附表1.持续允许载流量环境的温度确定电缆敷设场所有、无机械通风选取的环境温度土中直埋//深埋处最热月平均地温水下//最热月日最高水温平均值户外空气中，电缆沟//最热月日最高温度平均值有热源设备的厂房有通风设计温度无最热月的日最高温度平均值另加5℃一般性厂房，室内，有通风设计温度无最热月日最高温度平均值户内电缆沟无最热月的日最高温度平均值另加5℃隧道隧道有通风设计温度注：重要回路按照散热较差的区段条件选择。
1.2.直埋时土壤热阻系数和空气中温度差异。在土壤中直埋时周围土壤吸热和传导热量的能力决定着电缆的温升，也就是土壤的性质特征和水分均含量决定的。引入表征坏境热阻的土壤热阻系数
电缆周围坏境热阻G越大，电缆的散热越差。电缆的长期持续允许载流量就越小。附表2不同的土壤特征，热阻系数，载流量修正系数值K2土壤特征土壤热阻系数℃cm/W载流量修正系数K2高湿土壤：湿度≥9%的沙土，湿度≥14%的砂粘土801.05等正常土壤：湿度≥7%-9%的沙土，湿度≥12%-14%1201.00的砂粘土等低湿度土壤：湿度≥4%-7%的沙土，湿度≥201*.878%-12%的砂粘土等干土壤：湿度≤4%的沙3000.75土，沙砾土等华北地区的土壤热阻系数为100--200℃cm/W；山区和丘陵地区属于干燥地区土壤热阻系数在200--300℃cm/W.在上表内可以找到相对应的修正系数。在上表内可以看到若其他条件相同敷设在土壤热阻系数较大地区电缆的长期持续允许载流量较小；反之较大。土质对电缆的散热有很大的影响作用。我们经常看到直埋土层下大截面电缆在挖开时电缆周围有2-3厘米沙土非常干燥，很明显的一圈干土。如果是湿粘土电缆周围的土壤干燥程度变化不大。沙土地直埋电缆时或电缆沟埋沙又无经常性水分补充时应按沙质情况考虑土壤热阻系数必须≥200℃cm/W。直埋干燥或潮湿土壤中，未采取避免水分迁移的措施选取土壤热阻系数必须≥200℃cm/W.在正常情况下选取的电缆允许载流量必须降容，根据周围温度降10%-20%。来保证电缆温升在允许范围内。
1.3.除土壤热阻修正系数外，当电缆周围温度。发生变化时电缆的长期持续允许载流量也随之发生变化。周围温度。越高电缆载流量越小，就是说电缆的载流量在冬天和在夏天是不一样。按冬天条件选择电缆在夏天会过负荷运行会温度过高带来隐患。
附表3不同土壤和空气温度下的载流量修正系数K3【YJV电缆长期允许工作温度90℃】空气温101520253035404550度土壤温101520253035------度修正系1.26、1.221.181.141.091.041.000.940.89数1.111.071.041.000.960.92在空气中敷设周围温度决定着电缆的温升。不同空气温度要对应修正系数来进行修正
1.4.多根电缆并列的影响。电缆并列敷设时运行时产生的热量相对单根更难发散，载流量较单根要小些。并列敷设的越多则允许载流量就越小。由下表可以看出电缆并列敷设时间距最好大于300cm（或电缆直径5倍以上）来保证电缆散热和故障时减少对其他电缆的影响。
附表4直埋时并列载流量修正系数K4电缆并列根2345678间距数100cm0.900.850.800.780.750.730.72200cm0.920.880.840.820.810.800.79300cm0.930.900.870.860.850.840.84大致可以得出电缆实际载流量I°＝I"K2K3K4[I"为约定条件下单根允许载流量]，这样基本可以认定。实际应用中还有其他因素加以考虑。
另外，避免电缆户外架空敷设无遮阳时的日光直射。夏季阳光直射电缆，使电缆表面温升很高[40度以上]造成线芯散热困难，绝缘温度过高，危及电缆安全运行。紫外线对塑料的老化作用，缩短了电缆的使用寿命。
二.电缆电压等级的选择。根据单相接地时系统中出现的最高电压的有效值确定。第一类，用于单相接地时间每次不超过一分钟，或最长不超过8小时，每年累计不超过125小时的系统。电压等级6.0\\10.0KV,绝缘厚度3.4毫米。用于不重要的一般性负荷。第二类，用于单相接地时间更长的系统及对电缆绝缘性能要求高的场合。电压等级8.7\\15.0KV，绝缘厚度4.5毫米。重要的电源，发电机出线等。在不确定的情况下建议采用第二类电压等级，投资增加不会超过5%，但使整个系统对过电压的耐受程度提高了一个等级，预防了不可预知情况下产生的过电压和更长时间的过电压。
三.单芯电缆的金属护层{铜屏蔽}接地。三芯电缆是由于三个线芯通过三相交流电，磁势抵消，磁链平衡。.在正常状态下电缆的金属护层是没有电流通过的。而单芯电缆的线芯与金属护层可以看做变压器初级与次级的关系。当线芯通过交流电时产生的磁力线与金属护层交链，时金属护层产生感应电压，大小与电缆长度和电流成正比。如果单芯电缆的金属护层两端同时接地运行，就会在单芯电缆的金属护层形成环流。线芯和金属护层同时发热升温，加速了绝缘老化，缩短了电缆寿命。另，单芯电缆金属护层两端的接地网不是同一个而又未进行等电位连接，两个接地网之间就会存在电位差；会在金属护层流过电流{环流}，使金属护层发热升温。
所以考虑采用引入电缆护层保护器。在电缆距离较长时采用一端经护层保护器接地，另一端直接接地的方式[要求未采取防触碰措施的电缆金属护层任一点的电压小于50V;采取防触碰措施的电缆金属护层任一点的电压小于100V;]。平时护层保护器对地绝缘相当一个断开点使金属护层电流形不成环流。当系统过电压时金属护层感应的电压达到一定值时，保护器动作接地释放电流。保证电缆金
属护层不产生过电压和外护套绝缘良好不击穿，达到安全运行的要求。
四.同一相多根电缆的并列使用，同一相单芯电缆的并列除考虑并列系数修正之外还有其他要素。要求并列的电缆为同一厂家.同一批次生产的同型号规格的电缆。而且单芯电缆的直流电阻必须相同，所截用单芯电缆的长度也必须相同。在单芯电缆的终端头制作.线芯与设备接引上严格控制工艺要求。这些要求和措施来保证并列的每根电缆的电阻相同，使电流在并列的每根电缆均匀分配。否则由于每根电缆电阻不同，造成电流分配不均，使电阻小的电缆过负荷，温度升高.损坏绝缘.报废电缆。
五.单芯电缆在地沟内的敷设要求。作为重要设备和供电电源的电缆最好单独敷设。不同回路在地沟内的两侧支架排列，距离最好不小于1米。地沟高度不小于1.5米为益便于施工.检修和故障处理室外地沟必须考虑雨季排水，排水坡度不小于5%.不能积水长时间在沟内积聚浸泡电缆，电缆非常忌讳长时间雨水浸泡。水分会从护套的破损处【薄弱处】进入，侵蚀护套.腐蚀屏蔽层，进而侵入交联绝缘逐渐在绝缘内形成水树枝。在电压的作用下进一步演变成电树枝；最后击穿绝缘，缩短电缆寿命，造成电缆损坏和接地事故。电缆在支架上摆放每根之间的距离要大于10厘米，上下层之间电缆交叉之间摆放，层与层之间≥40厘米。我公司进线电缆层与层之间为15厘米共三层，相邻电缆距离在2-3厘米。在09年7月发生单相接地事故4小时，接地点底层电缆放电燃烧烧毁，将相邻电缆烧毁.绝缘损坏；将上层电缆烧毁.绝缘损坏；将顶层的电缆护套烧坏。所以我们要采用比规范更大的距离和更高的标准，来保证事故范围不扩大。
结束语：单芯电缆施工和使用比三芯电缆有更高的要求；结构上的防护低于三芯电缆。在各方面要更加重视和加强。
作为生产装置传输能量和动力的电缆是一经投资长期运行的产品，对可靠性和使用寿命方面有较高的要求。严格按照产品的适用性和使用规范进行合理选型.正确设计和无缺陷施工具有重要意义
文献参考：GB50217-94电力工程电缆设计规范
GB50168-201*电气装置安装工程电缆施工及验收规范
电力电缆实用技术中国水利电力出版社于景丰赵峰201*上海胜华电缆选型手册201*河北劲超电缆选型手册201*
扩展阅读：10kV电力电缆施工问题研究
10kV电力电缆施工问题研究
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作者：赵永林
摘要：电力电缆同架空线路一样，是输送和分配电能的。由于受安全方面，市容市貌及环境位置限制等特殊情况约束，需采用电力电缆输送电能。下面就电力电缆(以10kV电缆为例)在选型、敷设、安装等方面加以说明。就10kV电缆施工中的几个方面，作简略介绍。
关键词：10kV电缆；施工问题
中图分类号：TE42文献标识码：A文章编号：1009-9166（201*）10-0000-01
由于电力电缆能与周围环境相协调，且运行环境相对稳定，受外界影响小，故被越来越广泛使用。如何做好10kv电力电缆施工？笔者结合实践经验谈几点看法。一、10kV电缆的选型
常用的电力电缆有油浸、聚氯乙烯绝缘和交联聚乙烯电缆等。目前多采用交联聚乙烯电缆。据使用场合不同，结合具体施工情况，电缆型号又有多种选择。如采用直埋敷设时，应考虑使用铠装电缆；电缆桥架内、架空敷设、穿管敷设及电缆竖井内敷设时，应考虑使用无铠装电缆；变电站内及有特殊防火要求的场所敷设电缆时，宜考虑使用阻燃电缆等
二、10kV电缆敷设方式
有直埋、穿管、浅槽、电缆沟、电缆隧道和架空敷设等几种。直埋敷设由于最节省投资又施工简便，一直被广泛采用。
直埋敷设适用于市区人行道、绿地及建筑物边缘地带，在市区敷设时应注意：（1）表面距地面距离不小于0.7m，缆沟底部无硬质杂物，沟底铺100mm厚软土细砂，电缆敷设于沟中后，应松弛一些成波浪形，松弛长度约为全长的0.5-1%，敷设后再加盖100mm厚软土或细砂，并加盖电缆保护板，覆盖宽度超过电缆两侧各50mm。缆沟回填至沟深一半时，铺一层带警示标志的电缆标志带，回填土应分层夯实。回填完成后，在直线段每隔50-100m处、电缆接头处、转弯处、进入建筑物处、与其它管线交叉处设标志，以防外力破坏。（2）电缆穿越公路时，应敷于坚固保护管内；有的重要道路不能破路，采用非开挖技术，敷设高密度聚乙烯（HDPE）电缆导管。电缆敷设在长度较短的桥梁两侧时，也可采用涂塑钢管。电缆保护管的两端宜伸出道路路基两边各2m。管口应无毛刺和尖锐棱角，两端应做成喇叭形，无涂层金属管应在外表涂防腐漆，管内径与电缆外径之比不得小于1.5。（3）地下并列敷设的电缆，接头位置相互错开，防止接头事故损伤其它接头，可设置电缆接头井，将各接头错开摆放在托条上。直埋敷设安全性较差，易受外力破坏，且不利于维护和检修。一些发达国家的城市中，考虑公用隧道敷设方式，运行效果良好，降低了重复投资次数和反复开挖路面现象，便于检修维护，但初期投资大。三、电缆头制作
运行经验表明，除外力原因，大部分电缆故障的故障点都在电缆终端头和中间接头部位，且大部分故障原因是密封不良，潮气侵入而造成的绝缘程度下降。在电缆头施工中应注意：（1）注意环境湿度及粉尘情况，水分和杂质是非常有害的，容易引起局放的发生，所以施工前将环境卫生打扫干净，接头施工人员应戴手套，如果环境湿度大于70%可提高环境温度或加热电缆，严禁在雾或雨中施工。（2）制作电缆头，从剥切电缆开始应连续操作直至完成，缩短绝缘暴露时间，剥切电缆时不应损伤线芯和保留的绝缘层，附加绝缘的包绕、装配、热缩冷缩套件等应清洁。（3）电缆头应采取加强绝缘、密封防潮、机械保护等措施。10kV三芯电力电缆中间头两侧的电缆金属屏蔽层、铠装层应分别连接良好，不得中断。直埋电缆接头的金属外壳及电缆金属护层应做防腐处理。（4）10kV三芯电缆终端处的金属护层须接地良好，塑料电缆每相铜屏蔽和钢铠应锡焊接地线，电缆接地线应采用铜绞线或镀锡铜编织线。施工质量要符合国家施工验收规范要求。
四、大电流电力电缆引发的涡流问题
电力电缆在施工中，有采用钢支架的，有采用钢质保护管的，有采用电缆卡与架空敷设的，凡是在电力电缆周围形成钢（铁）性闭合回路的，均有可能形成涡流，特别是在大电流电力电缆系统中，涡流更大。譬如：某地曾有一段约0.4km的10kV架空电缆，采用钢绞线作为架空支撑物，用电缆卡子固定电缆，投运后不久发生接地故障，经检查为电缆卡子与钢绞线形成闭合涡流回路，起热后把电缆绝缘层烧坏，引起接地故障。经分析试验，在电缆卡子与钢绞线结合处用绝缘层（如剥开的电缆绝缘外皮）隔离后，不再有涡流现象，以后运行多年正常，未发生类似故障。由此可见，在电力电缆施工时，必须采取措施，使电缆周围不能形成钢（铁）性闭合回路，防止电缆引起涡流现象发生。
五、电缆的机械性损伤问题
由于10kV电力电缆外径较大（施工中多使用截面240mm2），运输、敷设都较为困难，电力电缆对转弯半径的要求也比较严格（交联电缆弯曲半径不小于电缆直径的15倍）。在施工中，如果转弯角度过大，可能使导体内部受到机械损伤，而机械损伤因被电缆绝缘层掩盖而无法看到，即使测量回路电阻，绝缘和泄露试验也很难发现缺陷，运行时则在受损处过热使电缆绝缘强度下降，直到出现故障。运行中发现多次电缆头故障的原因是在制作电缆头时引起的，三根电缆头长度一致，与设备连接时由于受地形限制，中相电缆头偏长而成为拱形，电缆头根部受损放电。后采取措施，根据不同设备的连接，适当缩短中相电缆头连接长度，使三相电缆头均不受外力，实践证明运行效果良好。由此可见，电缆施工过程中，要尽可能减少电缆受到的扭力，在电缆转弯时预留电缆，让电缆处于自然弯曲，杜绝内部机械损伤现象。六、电力电缆防潮问题
潮气或水分一旦从电缆头或外护层进入电缆绝缘后，就有可能从绝缘外铜丝屏蔽的间隙或从导体的间隙纵向渗透，危及整个电缆系统。因此必须从运输、敷设、安装、试验各个环节做好防潮方案。敷设电缆前要确认电缆端部密封完好，敷设过程要避免外力破坏电缆，且敷设后要及时检查电缆牵引头和电缆主体有否损伤，发现受潮要马上处理。由于中、低压电力电缆网多采用树枝状供电方式，电缆接头数量较多，因此把好电缆终端头和中间接头堵漏密封关是保证电缆安全可靠运行的重要措施之一。包含以上提到的电缆施工的几个方面，电缆施工均应严格按照《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》的国家标准执行。
第三节电力电缆的选择
电力电缆的选择包括：正确选择电缆的型号、电压等级和线芯截面等。这对电缆投入使用后能否确保安全运行十分重要。
一、电缆的型号及电压等级的选择
电力电缆的额定电压必须大于或等于其运行的网络额定电压；电缆的最高运行电压不得超过其额定电压的15%。这就是电力电缆电压等级选择的两个原则。
对电缆型号的选择，应在满足电缆敷设场合技术要求的前提下，兼顾我国电缆工业
发展的技术政策。即：线芯以铝代铜、绝缘层以橡塑代油浸纸、金属护套以铝代铅以及在外护层上发展橡塑护套或组合护套等。综合以上诸多因素，电力电缆选择的一般原则如下：
（$）对有剧烈震动的柴油机房、空压机房、锻工车间等处以及移动机械的供电，应选用铜芯电缆；对其他地点应首先考虑选用铝芯电缆。
（!）地下直埋电缆，一般应选用裸塑料护套电缆，当电缆需要穿过铁路、公路，跨越桥梁、隧道等有可能受到机械损伤的处所时，应选用具有钢带铠装的电缆，必要处还应采取穿管等防护措施。
（.）在大型调度中心、通信中心、微机站等重要部门室内、夹层或易燃易爆场所敷设的电力电缆，应选用难燃或阻燃电缆。
（#）在电缆线路不可避免地要穿过具有化学腐蚀、直流泄漏区域时，应选用塑料电缆或具有裸塑料护套的电缆。
（,）在需要承受拉力的沼泽地带、水中或竖直敷设的电缆，应选用整根的、能承受拉!/(
第二篇电力电缆的结构、材料及性能
力的钢丝铠装电缆。但通过小溪流时，可选用一般具有铠装及外护层的电缆。
（!）当整个电缆线路在其周围具有几种完全不同的介质条件时，电缆的型号应按其中最不利的条件选择。电力电缆的外护一般采用塑套护层，要求密封，防腐蚀，机械强度等性能良好，保护绝缘不受媒介作用和外力破坏，目前常用的护套材料有聚氯乙烯!"#、聚乙烯!$、聚氯乙烯!"#，阻燃性能好、防水性能差，聚乙烯!$，防水性能好、阻燃性能差，交联聚氯乙烯%&!$、电缆用聚氯乙烯!"#护套材料较多，敷设电缆时应注意不得损坏护套。
（三）悬挂型
电缆架空敷设或架空电缆都可以不受道路方向的制约，能充分利用空间，按最短直线距离安装。因此悬挂型电缆线路的路径选择比软管更灵活，尤其适宜用于临时性工程。因此这种类型的电缆线路的优点是：
（&）敷设方便，由于安装时不需要瓷横担和针式绝缘子，降低了电缆线路敷设投资。（!）导线之间距离缩小以后，架空线的电感比原来的系统要小，从而使单位长度的电压降减少。
（$）同一电杆上可同时架设其它种类的电线或电话线。
（’）电缆线路通过稠密的城市中心，不需要整修大量树木，也不会因台风、暴雨等导致短路和停电事故。
（(）维护和保养费用也较少。
（)）灵活性高，可以拆除后再用，特别便于用在临时设施或建筑工地。
（*）极大地减少了因线路故障而引起的停电次数，保障了城市工业生产的正常供电，而且成本与地下电缆相比至少可降低(倍。
（+）架空电缆的电气性能要求与地下电缆完全相同。
电缆
在6-35KV中低压电力电缆线路中，国际上多数选用交联聚氯乙烯电缆，我国主要选用不滴流电缆或交联聚氯乙烯电力电缆。由于乙丙橡胶电缆不但电性能和热性能都比较好，与交联聚氯乙烯电缆相似，而且柔软性、耐)射线辐照和抗水树枝性能好，因此适宜在矿井、水下和核电站内使用。其缺点是价格较昂贵和介质损耗因数较大。
九、悬吊敷设电缆的技术要求
在钢索上悬吊敷设电缆的固定点距离，水平敷设不超过0.75米；垂直敷设不超过1.5米。
十、电缆穿越建筑物引出地面时的技术要求
电缆穿越路面和建筑物或引出地面时，均应穿管保护。一根保护管只准穿一根电
缆，但单芯电缆不允许穿套在钢质保护管内。保护管内径应不小于电缆外径的1.5倍。
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