1、2011 年第 5 期No5 2011电 线 电 缆Electric Wire Cable2011 年 10 月Oct ， 201135 kV电缆设计中三芯与单芯电缆的选择与比较韩立奎 ， 王海涛 ， 韩晓冰( 德州供电公司 ， 山东 德州 253008)摘要 : 电力电缆的三芯与单芯的选取一般遵循如下规律 : 6 10 kV 电缆选择三芯电缆 ， 66 kV 及以上电缆选择单芯电缆 。但是 35 kV 电压等级电缆既有三芯又有单芯 ， 如何正确的选取是广大工程技术人员需要面对的一道难题 。通过对 35 kV 三芯与单芯电缆的分析与比较 ， 明确了各自的适用环境与条件 ， 可以为广大电力技术人
2、员在工程实践中选用电缆提供一定的借鉴与帮助 。关键词 : 电缆线路设计 ; 三芯电缆 ; 单芯电缆 ; 比较 ; 选用中图分类号 : TM2471 文献标识码 : A 文章编号 : 1672-6901( 2011) 05-0015-03Selection and Compare Design 35 kV Three-Core Cable with Single-Core CablesHAN Li-kui， et al( Dezhou Power Supply Company， Dezhou 253008， China)Abstract: Three-core power cables with
3、 single selection generally follow the following rules: 6 10 kV cables usuallyselected three core cable， 66 kV and above the general cable select select single-core cables However， voltage 35kV has three-core and single cable How is the selection of the engineers and technicians need to face a diffi
4、cult prob-lem Based on the three core and single core cables 35 kV analysis and comparison， A clear application of their ownenvironment and conditions for the majority of electricity and technical personnel in engineering practice， has selectedthe cable to provide a reference and helpKey words: desi
5、gn of cable line; three-core cable; single-core cable; comparison; selected收稿日期 : 2011-01-11作者简介 : 韩立奎 ( 1972 ) ， 男 ， 工程师 作者地址 : 山东德州市德城区新湖大街 1237 号 253008 0 引 言随着我国城市化进程的加快 ， 电缆在电力线路中的应用比例越来越高 。电力电缆一般分为两类 :66 kV 及以上的为高压电缆 ; 6 kV 至 35 kV 称为中压电缆 。高压电力电缆因为相间绝缘问题一般采用单芯的型式 。中压电缆因电压较低 ， 相间绝缘已不是瓶颈问题 ， 一般采
6、用三芯的型式 。但是 ， 有一种情况较为特殊 ， 如果负荷容量大 ， 所需电缆截面就特别大 ， 例如 ， 35 kV 电缆如果截面达到 630 mm2及以上 ， 再做成三芯电缆的型式 ， 无论从制造 、运输 、敷设施工方面都存在种种困难 ， 这时电缆就应该做成单芯的了 。以上情况 ， 在电缆设计的一般选择中经常用到 ， 在此笔者不再赘述 。本文研究的问题是 : 在实际 35 kV 电缆工程中经常用到的电缆截面在 400 mm2或 500 mm2时如何选择单芯与三芯电缆 。因为通过查询电缆产品型录 ， 这两种截面的 35 kV 电缆无论三芯与单芯 ， 都可以生产 ， 不存在加工困难的问题 。1
7、相同截面三芯与单芯电缆的比较11 三芯电缆与单芯电缆结构参数比较现以 400 mm2的 35 kV 三芯交联聚乙烯钢带铠装电缆与单芯交联聚乙烯电缆进行比较 。图 1 与图2 分别为三芯电缆与单芯电缆结构图 。表 1 为两种型式的电缆结构参数对照表 。图 1 三芯电缆结构图图 2 单芯电缆结构图由表 1 可以看出 ， 400 mm2的单芯电缆与三芯电缆的导体截面积 、绝缘厚度是一致的 。区别在于外护套厚度 、电缆近似外径和电缆重量 。三芯电缆的外径大约是单芯电缆的 2 倍 ， 重量是单芯电缆的37 倍 。12 三芯电缆与单芯电缆适用性比较下面再比较一下三芯电缆与单芯电缆在工程中的适用情况 ， 见
8、表 2。表 1 三芯电缆与单芯电缆结构参数对照表导体标称截面/mm2导体直径/mm绝缘厚度/mm外护套厚度/mm电缆近似外径/mm电缆重量/( kg/km)三芯 400 235 105 50 1251 23390单芯 400 235 105 29 605 6340表 2 三芯电缆与单芯电缆适用对比表项目 三芯电缆 单芯电缆适用范围与敷设环境室内 、隧道 、电缆沟内 ， 能承受一定机械外力与拉力 ;带铠装可直埋敷设 ; 也可敷设在包含磁性管道的各种管材中室内 、隧道 、电缆沟内 ， 不能承受机械外力 ; 不带铠装 ，不允许直埋敷设 ; 电缆不允许敷设在钢管等磁性管道中制造与运输电缆制造与运输过程
9、中 ， 受电缆盘与电缆自身重量限制 ， 每盘电缆不能做得太长 ， 400 mm2电缆长度一般不超过 500 m因单芯电缆外径较小 ， 重量较轻 ， 因此电缆制造长度可以不受电缆盘与重量限制 ; 400 mm2单芯电缆长度最长可以做到 1000 m占地面积三芯电缆敷设在一根管道中 ， 可有效减少占地面积 ，特别适合于变电站进出线多回线路工程中单芯电缆需要敷设在三根非磁性管道中 ， 管材根数需要较多 ; 变电站多回进出线不方便布置施工与安装( 1) 三芯电缆不便于敷设 ， 但是敷设长度为单芯电缆的 1/3， 总体施工时间较短( 2) 三芯电缆爬多回路电缆终端塔时 ， 便于布置电缆( 3) 三芯电缆
10、接户内配电装置时 ， 三芯电缆终端头便于布置( 1) 单芯电缆便于敷设 ， 但是敷设长度为三芯电缆的 3倍 ， 总体施工时间较长( 2) 单芯电缆爬多回路电缆终端塔时 ， 因根数太多 ， 不方便布置电缆( 3) 单芯电缆接户内配电装置时 ， 因空间狭窄 ， 单芯电缆头容易相碰 ， 电缆终端头不好布置运行情况( 1) 三芯电缆因有钢带铠装保护 ， 对于敷设环境要求较为宽松 ， 对一般外力破坏有一定的防护作用( 2) 三芯电缆因三相包覆在一起 ， 相间依靠绝缘材料进行绝缘 ， 如果绝缘材料发生受潮 、劣化较易引起相间短路( 3) 在长期运行中如发生外护套局部损伤 ， 导致金属屏蔽层发生多处接地后
11、， 电缆仍可保持安全运行 ， 因为三芯电缆的金属屏蔽层正常情况下就需要接地( 1) 单芯电缆因不允许带有磁性的钢带铠装 ， 所以对敷设环境要求更加严格 ， 一般外力破坏即可能对电缆造成损伤( 2) 单芯电缆因三相电缆为独立的三根电缆 ， 相间距离较远 ， 电缆即使发生绝缘材料受潮 、劣化 ， 电缆一般仅发生接地短路 ， 很少发生相间短路( 3) 在长期运行中如发生外护套局部损伤 ， 导致金属屏蔽发生多处接地后 ， 电缆不能保持安全运行 ; 因为单芯电缆的金属屏蔽层正常情况下需要单侧接地或交叉互联接地 ; 如果直接接地 ， 金属屏蔽层会产生很大的环流 ， 从而烧坏电缆载流量 直埋土壤中 675A
12、 直埋土壤中 720A单价 920 元 /m 3 350 元 /m =1050 元 /m2 综合分析根据表 2 的分析 ， 我们可以得到如下结论 : 三芯电缆与单芯电缆在实际工程使用中各有优缺点 。三芯电缆的优点是 : 电缆本身可以加钢带铠装制造 ， 防外力破坏能力强 ; 占地面积较小 ; 可以敷设在各种管材中 ; 施工虽然较为困难 ， 但总体施工时间短 ; 安装时无论爬塔还是进变电站进线间隔都较为方便 ; 长期运行过程中 ， 即使发生几处局部金属屏蔽层接地 ， 也不会影响到线路运行安全 。缺点是 : 受电缆盘与自身重量的限制 ， 一般电缆不能做的太长 ， 运输不方便 ; 太粗的电缆敷设起来也
13、比较困难 ， 不容易弯曲 ; 三芯电缆载流量也比相同截面的单芯电缆小一些 。 ( 下转第 22 页 )612011 年第 5 期No5 2011电 线 电 缆Electric Wire Cable2011 年 10 月Oct ， 201143 结果对比表 3 为计算结果的对比 ， 由于不锈钢铠装的电阻达到了镀锌钢丝铠装电阻的 5 倍 ， 造成金属套和铠装并联的等效电阻也超过了镀锌钢丝铠装结构等效电阻的 2 倍 。铠装损耗比值 2以及损耗值的计算结果都表明 ， 不锈钢铠装结构海缆的载流量明显小于采用镀锌钢丝铠装结构海缆 。表 3 计算结果对比铠装结构铠装电阻/( /m)铠装损耗比值 2铠装损耗/
14、( W/m)不锈钢铠装 0000 563 2048 276镀锌钢丝铠装 0000 132 1155 3135 结束语本文对高压海底电力电缆铠装的选型从机械性能和电气要求上进行了介绍 ， 特别是对不锈钢丝作为铠装进行了分析计算 ， 认为不锈钢丝不宜作为高压海底电力电缆的铠装 。对于具体的工程 ， 必要时还须通过试验验证来确定具体的海缆铠装型式 。参考文献 : 1 Thomas Worzyk Submarine power cables-design， installation， re-pair， environmental aspects M Springer-Verlag Berlin Hei
15、del-berg， 2009 2 额定电压 10 kV( Um=12 kV) 至 110 kV( Um=126 kV) 交联聚乙烯绝缘大长度交流海底电缆及附件 ( 标准报批稿 ) S 3 ICEA No S-57-401 Steel armor associated coverings for im-pregnated paper insulated cables S 4 Methods to prevent mechanical damage to submarine cables C / /presented by Cigre Working Group 21 as Session Pap
16、er 12-21 atthe 1986 Cigre Session， Paris， France 5 Furugen M， et al Completion of submarine cable lines combininglow environmental impact with low cost J Furukawa Review，2002( 21) : 44-49 6 Cigre Electra No171 Recommendations for mechanical tests onsubmarine cables S 7 GB/T 12706 22002 额定电压 1 kV 到 3
17、5 kV 挤包绝缘电力电缆及附件 第 2 部分 额定电压 6 kV 到 30 kV 电缆 S 8 IEC 60287 Electric cables-calculation of the current rating S 9 马国栋 电线电缆载流量 M 北京 : 中国电力出版社 ，檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿2002( 上接第 16 页 )单芯电缆的优点 : 相间绝缘容易保障 ， 不易发生相间短路 ; 电缆运输较为方便 ， 敷设较为容易 ; 一盘电缆可做的比较长 ， 相同截面下单芯电缆载流量大 。缺点 : 电缆因本身不能带铠装防护
18、 ， 抗外力破坏能力较差 ; 电缆根数较多 ， 占地面积大 ; 电缆进出变电站 、户外爬塔不好布置 ; 单位造价比三芯电缆高 ; 特别是单芯电缆长期运行中如发生金属屏蔽层多点接地 ，易造成环流 ， 导致电缆发热 ， 最终烧坏电缆 。3 结束语综合以上分析 ， 对 35 kV 电压等级电缆 ， 除非那种负荷容量特别大 ， 三芯电缆截面载流量不能满足要求的情况下 ， 需要选择单芯大截面电缆 。一般情况下对于 500 mm2及以下截面电缆 ， 还是以选择三芯电缆较为适宜 。因为三芯电缆无论在线路安全性 、单位造价 、占地面积等多方面都具有单芯电缆所没有的优点 ， 是符合电缆线路发展的主要方向的 。参
19、考文献 : 1 GB 502172007 电力工程电缆设计规范 S 2 DL/T 6211997 交流电气装置的接地 S 3 张春旭 ， 李 明 ， 等 外护套环流及接地不良对电力电缆的影响分析 J 山东电力技术 ， 2009( 2) :檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿7-10( 上接第 18 页 )图 8 带风箱的异形导体生产线1异 形导体 2 挤塑机主机 3 绝缘线芯 4 冷却水槽5 风箱移动轮和升降轮 6 风箱 7 控制阀 8 风束3 结束语异形导体结构有利于缩小多芯电缆的外形尺寸 ， 有利于节约材料成本 ， 但是异形导体绝缘最薄点厚度往往达不到标准要求 ， 导致产品不合格 ， 必须剥掉绝缘重新生产 。如果是在后道工序或市场抽检才发现 ， 各种费用和重复劳动将大大增加产品成本 ， 造成巨大损失 。因此 ， 异形导体绝缘生产工艺显得尤为重要 ， 只有合理的工艺才能保证合格的产品 。222011 年第 5 期No5 2011电 线 电 缆Electric Wire Cable2011 年 10 月Oct ， 2011
