電力電纜選型分析

　　　架空線路受自然環(huán)境、通道等因素的限制，因此電纜化成為了城市電網(wǎng)建設(shè)的主要方向。筆者在近幾年的建筑管理和規(guī)劃中，積累了豐富的電纜選型經(jīng)驗。本文總結(jié)了在電纜化進程中電纜選型應(yīng)注意的幾個問題，以供大家參考。

　　電力電纜的分類

　　電力電纜按其絕緣層的結(jié)構(gòu)不同可以分為油浸絕緣統(tǒng)包電纜、鉛包電纜、自容式充油電纜、橡皮絕緣電纜、聚氯乙烯絕緣電纜和交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜等幾種類型;根據(jù)額定電壓不同又可分為低壓電纜和高壓電纜;根據(jù)用途不同又可分為：高壓電力電纜、控制電纜、架空絕緣電纜、礦用電纜，分支電纜等。以下對不同的電纜絕緣層結(jié)構(gòu)的電纜進行介紹。

　　(1)油浸紙絕緣統(tǒng)包電纜該類電纜是將電纜線芯先分相包纏上油浸絕緣紙，在線芯之間的空隙內(nèi)填充油浸麻繩或紙帶，然后再用油浸絕緣紙將幾個線芯統(tǒng)包起來。統(tǒng)包紙不但滿足了線芯與外防護層的絕緣要求，而且還起到纏緊各個線芯的作用。電纜線芯統(tǒng)包后，外部再包上防腐蝕和防外力損傷的護套層。

　　(2)分相鉛包電纜該類電纜又稱為單芯電纜。在線芯的外部包纏有兩層半導(dǎo)體紙，用以消除線芯表面平整而引起的電場畸變。半導(dǎo)體層外部包纏絕緣紙，絕緣紙外部纏一層半導(dǎo)體紙，然后包上鉛包護套和防腐層。

　　(3)自容式充油電纜該類電纜在導(dǎo)線芯的中心留有一個油道，油道與外部的供油箱相連接。當電纜溫度升高時，內(nèi)部的浸漬劑受熱脹，多余的浸漬劑通過油道流到供油箱內(nèi);當電纜溫度下降時，浸漬劑收縮，供油箱內(nèi)的油回流到電纜芯油道，保持電纜線芯內(nèi)部始終無間隙，不會發(fā)生游離現(xiàn)象使絕緣層遭到破壞，同時也避免了電纜溫度上升發(fā)生熱膨脹時使內(nèi)部壓力增大，損傷絕緣層和外護套。

　　(4)橡皮電纜該類電纜是在導(dǎo)線線芯外擠壓一層橡皮作為絕緣層，用麻作填料，在線芯外部包纏橡膠布帶或玻璃纖維帶以防止線芯松散。再擠壓一層鉛包層，最外層包上防腐用的鋼帶作為外護套。橡皮電纜也可以采用聚氯乙烯或氯丁橡皮作為密封層。

　　(5)聚氯乙烯電纜該類電纜構(gòu)造與油浸絕緣紙電纜基本相同，它的絕緣層是采用聚氯乙烯材料，此種電纜的外護套有三種形式：無鎧裝、內(nèi)鋼帶或內(nèi)鋼絲鎧裝、裸鋼絲鎧裝。聚氯乙烯電纜具有良好的電氣性能，且化學(xué)性能穩(wěn)定，安裝維護方便。

　　(6)交聯(lián)聚乙烯電纜該類電纜的結(jié)構(gòu)與聚乙烯電纜基本相同，它是在電纜線芯上先擠包一層lmm厚的半導(dǎo)體交聯(lián)聚乙烯，在絕緣層外面也要包一層半導(dǎo)體丁基橡膠或擠包一層半導(dǎo)體層，半導(dǎo)體層外再包一層0.11mm厚的鋼帶。成纜時線間的空隙也用填料填充使其成圓形，再纏內(nèi)襯層將三芯固定，最后再擠壓外護套進行鎧裝。

　　交聯(lián)聚乙烯電纜耐熱性能和絕緣性能好，載流量大，但其價格較高。

　　電纜選型注意事項

　　近年來隨著經(jīng)濟的發(fā)展，大城市交通問題日趨嚴重。為了緩解交通壓力，很多城市先后投入大量資金，進行地鐵建設(shè)。相應(yīng)的地鐵系統(tǒng)中牽引機車進行供電的1500V及低于1500V的低壓直流電力電纜的選選型是否恰當，直接關(guān)系到城市供電系統(tǒng)設(shè)計的合理性。我國目前建成或者在設(shè)計中的地鐵、輕軌，均處于人員密集場所。供電電纜的絕緣層、外護套通常含有鹵族元素，一旦發(fā)生火災(zāi)，產(chǎn)生的有毒氣體將對人體產(chǎn)生危害，而燃燒時產(chǎn)生的濃煙，常常會延誤人員的疏散。因此在設(shè)計選型時，除了電氣性能滿足外，應(yīng)充分考慮電纜的絕緣層、外護套、阻陛能等。

　　(1)絕緣層選擇電纜的絕緣層應(yīng)滿足阻燃、低煙等要求。為降低火災(zāi)的蔓延，選擇絕緣層為無鹵元素材料中添加有抑制火焰添加劑的混合物的電纜。使用不含鹵元素的材料(如交聯(lián)聚乙烯、聚乙烯)作為絕緣材料可以徹底杜絕有毒、腐蝕氣體的產(chǎn)生。添加抑燃混合物[AL(OH3)]可以降低火焰蔓延性。因此我國建成的地鐵，均采用交聯(lián)聚乙烯絕緣。

　　(2)外護套選擇為了防止昆蟲及嚙齒目動物的危害，電纜必須加設(shè)外護套。電纜外護套的材料選擇會影響電纜的燃燒性能。經(jīng)過低煙物鹵產(chǎn)品和低鹵產(chǎn)品的比較可知，低煙無鹵產(chǎn)品的鹵酸含量和透光率均優(yōu)于低鹵產(chǎn)品，而電纜在燃燒時鹵酸含量過高，危害極大。故在地鐵這種人員密集的場所，應(yīng)優(yōu)先采用低煙無鹵外護套材料。且低煙無鹵電纜產(chǎn)品基本實現(xiàn)了國產(chǎn)化，其性價比優(yōu)于其他同類產(chǎn)品。

　　(3)防護層選擇為了防止施工時損傷電纜以及鼠害等，地鐵系統(tǒng)的1500V直流電力電纜應(yīng)采取預(yù)防措施(如設(shè)鎧裝層)。而為了避免產(chǎn)生而外損耗，鎧裝層應(yīng)選用非磁性材料，如銅帶或者不銹鋼帶。地鐵車輛一般位于地下，電纜敷設(shè)與地下電纜溝中，可能長期被水浸泡。因此要考慮電纜的徑向防水性能。一般增加一層內(nèi)防護層作為徑向防水的防水層。對于潮濕多雨地區(qū)，如廣州，隧道內(nèi)長期潮濕的環(huán)境會使水浸入絕緣層，引起絕緣老化，造成故障。因此在潮濕多雨地區(qū)，1500V直流電力電纜應(yīng)具有徑向防水性能。

　　(4)最高允許溫度GB50217—1994電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：電壓等級低于或等于10kV的交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜，在額定負荷時，導(dǎo)體長期允許工作溫度不超過90℃。地鐵每小時的負荷是不均勻的，在每天上下班時列車對數(shù)多，其他時間較少。工程設(shè)計中，將每日列車對數(shù)最多的那個小時(如早上7點～8點)稱為“高峰小時”。此時列車對數(shù)最多，且列車處于滿載甚至超載工況。設(shè)計時，一般取高峰小時時導(dǎo)體最高允許工作溫度不超過90℃;且短路時(最大短路持續(xù)時間5s)導(dǎo)體最高溫度不超過250℃。

　　電纜選型實例

　　目前，我國建成的1500V直流供電地鐵有廣州地鐵1號和2號線和上海明珠線等。廣州地鐵1號線1500V直流電力電纜采用德國西門子公司的N2XIX400 0.6/lkV電力電纜，是單芯銅電纜。電纜絕緣采用交聯(lián)聚乙烯材料;防護層采用無鹵脫硫橡膠材料;護套是乙烯醋酸(EVA)化合物。 

　　廣州地鐵2號線1500V直流電力電纜采用的是國內(nèi)產(chǎn)品，也是單芯銅電纜。正負極絕緣層均采用交聯(lián)聚乙烯材料，防護層由兩層阻燃帶內(nèi)包銅帶構(gòu)成;護套采用無鹵材料，對于防紫外線電纜采用低鹵阻燃護套，阻燃性能滿