运行中单芯高压电缆金属护套感应电压规定值提升的意义及讨论

查传忠

(远东电缆有限公司，江苏 宜兴214257)

0 引言

修订后的国家标准《电力工程电缆设计规范》GB 50217—2007已于2008年4月1日正式实施［1］。新标准规定交流系统中单芯电力电缆金属护套(或护层)正常感应电压从100 V提高到300 V，引起电缆线路设计部门、使用单位、电缆制造企业广泛关注。本文试图对提升后的相关问题作一些分析探讨，以期能给线缆制造企业及相关单位和部门有所启迪。

1 国内外感应电压规定值的不同规定

对35 kV及以上高压电力电缆线路来说，我国目前普遍采用单芯结构，然而高压单芯电缆绝缘线芯又各自专用一个金属护套(或护层)，运行中在磁力线作用下，金属护套会产生感应电压，其电压的大小与电缆线路的长度、流经导体的电流以及电缆排列方式、中心距等有关。这就必须限制感应电压的数值满足安全要求。50 V是交流系统中人体接触带电设备装置的安全允许值，是基于IEC 61936—1标准中所示人体安全允许电压50～80 V;IEC 61200—413标准按通过人体不危及生命安全的允许电流29 mA和人体电阻1725 Ω计算，推荐在带电接触时允许电压。

GB 50217新版标准中对交流单芯电力电缆线路金属护套上正常感应电压保留了50 V(指未有防护)的规定，而取消在使用有效绝缘防护用具情况下100 V，改为300 V。应该说，感应电压超出50 V，无论100 V还是300 V都属于人体不能任意接触的，需要防护的范畴。按我国《带电作业用绝缘垫》DL/T 853—2004标准，100 V与300 V电压绝缘垫产品适用等级是一样的，也就是说带电接触300 V与100 V，并无实质差异。因此新版标准将感应电压最大值从100 V提高到300 V是符合我国现行电力行业相关要求且有现实基础。

检索国外有关资料和标准，单芯高压电缆金属护套感应电压提升已在日本、欧洲等国家工程中多次实践，且已纳入规程规定。如2000年CIGRE大会上《关于大容量输电的400 kV XLPE电缆线路的新技术进展》专题论述，明确提出感应电压最大值可达400 V。对照日本JEAC 6021《地中送电规程》70年代版本和2000年改版后的新版《地中送电规程》JEAC 6021也修改成:“在带电接触电缆金属层采取有效绝缘防护时不超出300 V(原版100 V)。”显然，此次国家标准将金属护套感应电压最大值提升是主动跟进先进国家的体现。

2 感应电压规定值提升的积极意义

感应电压允许最大值提升3倍后，意味着我国今后工程设计时，对距离接地点沿金属护层电气通路的允许长度，比过去可增加3倍。有助于简化工程，减少线路绝缘接头，缩短工程工期，带来既能降低投资又能增强电缆线路运行可靠性的有利局面。

不长的电缆线路，按过去需采取交叉互联接地方式，如今就可能只需一点接地，省去了绝缘接头和施工接头工井。

对较长采用交叉互联的电缆线路，按提升后感应电压允许最大值设计，相比以往所需交叉互联单元将减少为原来的三分之一。

如今110～500 kV大截面(2000～2500mm2)电缆线路在我国北京、上海等大城市投入使用的虽然不少，但随着我国经济持续高速发展，城市电网会越来越多使用大截面高压电缆较长输电线路，预计不久在规模和数量上将超过欧洲和日本。仅提升金属护层感应电压降低工程造价，估计每年能给国家和集体节省投资上千万甚至上亿元之多，带来巨大的社会经济效益。

3 相关问题的讨论

3.1 护层过电压保护器的选择和使用

单芯高压电缆护层保护器工作特性有两点，其一是大气过电压作用下，保护器动作后的残压(Ur)应不大于电缆外护层绝缘的保护水平(UL)，UL又由电缆外护层耐压特性决定;其二系统中出现接地故障产生工频过电压(UOV)时，保护器在暂态时间下(tk)的工频耐压(UR)应不小于UOV，以保持继续长期运行［2］。

感应电压提升至300 V后，将使电缆护层保护器运行面临新的特征，无论单点接地方式，还是交叉互联接地方式中电缆长度均比以往增大3倍，导致电缆护层保护器承受的UOV增大3倍，从而使UR≥UOV要求或许会有困难。对此应设法重新组合保护器［3］或者研制新型高性能保护器。［4］

3.2 电缆制造、装盘和运输

多年来我国高压电缆制造交货长度一般都在数百米之内，其主要原因是受单芯电缆金属护层感应电压100 V的条件限制。如今GB 50217—2007《电力工程电缆设计规范》将金属护层感应电压提升至300 V，电缆制造交货长度达千米及以上，将会给生产、制造和运输产生一些变革和影响:

(1)电缆成品耐压和局部放电试验设备容量问题。电缆制造长度增加3倍后，带来电缆电容增加，原有试验变压器容量是否有此裕度，是电缆制造企业可能遇到的问题之一。

(2)目前行业执行的JB/T 8137—1999《电线电缆交货盘》无法满足长度达千米及以上大截面、长距离电缆交货要求，行业主管部门也应及时跟进修改，适应这一变化要求。鉴于陆地上装载运输受高度的限制，电缆盘直径几乎没有再增加的可能性，建议可采用长轴电缆盘(在原有基础上增大轴向距离)交货。

(3)对于电缆生产制造企业来说，还必须考虑由于电缆盘变化、重量增加引起交联生产线上收放线装置、起重装置等更新和改造。

(4)电缆盘及其陆地上运输装载的原有方式，注定不能满足长度达千米及以上的大截面高压电缆要求。研制配套低车身专用重型运输车辆，满足交通运输是又一需要解决的问题。

4 结束语

如今，GB 50217—2007《电力工程电缆设计规范》与GB 50217—1994相比所示感应电压最大值提升至300 V，与世界上欧美、日本等先进国家相近。既降低线路工程造价，又有利于增强线路系统的可靠性，电压等级越高，其经济效益越明显。作为电缆制造企业及相关单位和部门应急早面对变化，主动更新和改造，满足标准规定要求。

［1］GB 50217—2007 电力工程电缆设计规范［S］.

［2］罗俊华.单芯电力电缆金属护层过电压保护器参数设计［J］.高电压技术，2008(2):355-358。

［3］李熙谋.新近日本66 kV长距离电缆线路工程设计的问题及其对策概要［J］.广东电缆技术，2007(2):39-40.

［4］朱爱钧.超高压长距离大截面电缆的护层感应电压［J］.供用电，2006(6):7-9.