110kV变电站电缆截面及电缆层接地设计

110kV变电站电缆截面型式选择及接地设计

电缆截面、型式的选择

电缆载流量按以下原则考虑：

i.持续工作回路的电缆导体工作温度，不应超过导体最高连续工作温度（90℃）；

ii.最大短路电流和短路时间作用下的电缆导体温度，不应超过电缆的允许短路温度（250℃）。

iii.最大工作电流作用下连接回路的电压降，不得超过该回路允许值。 以下1个例子分别论述： 例：

i.按持续工作回路的电缆导体工作温升限制，选择电缆截面，要求回路持续工作电流小于电缆的连续负荷载流量

110千伏变电站回路持续工作电流按承担2台50MVA主变的供电，变压器运行率70%计，因此110kV进线电缆最大持续工作电流Ie=2x50*0.7/（1.732 x 110）x103=367A。

经查表1x500电缆排管敷设时的连续负荷载流量724A,考虑土壤热阻3.0时的载流量修正系数0.75以及最热月土壤温度40℃下的载流量修正系数0.92,载流量为724A*0.75*0.92=500A>367A，满足要求。

ii.按短路热稳定条件计算电缆导体允许最小截面

按照《电力工程电缆设计规范》（GB 50217-2007）附录E计算公式，电缆导体允许最小截面S≥√Q/C x102=I*√t C x102

I：最大短路电流，按31.5kA计 t：短路电流持续时间，按1s计

C为与电缆材质、短路前后导体温度相关的参数，C取11876 数据代入上述计算式后， S ≥265mm2。 iii.校核最大工作电流作用下连接回路的电压降

计算容量按100MVA计，计算长度为电缆下地点至变电站距离，本次取3.3km。

ΔU=

PR?QX100?0.8?3.3?0.0489?100?0.6?0.18?3.3==0.3kV 2110U因此，电缆截面选用500 mm2。

电缆护层接地系统设计

1、电缆护层接地方式的选择和护层正常感应电势的计算

在正常工作电流下，交流单芯电缆金属护套层产生感应电势，该电势如过超过限值，则有可能会危及运行和检修人员人身安全，也可能会击穿金属护层，因此，需计算校核正常感应电势。

由于电缆线路较长，且工作电流较大，为降低感应电势，因此按照《电力工程电缆设计技术规范》（GB50217-2007），线路金属护层接地方式采用交叉互联接地方式，将电缆按600米左右划分区段，设置绝缘接头。

电缆在交叉互联处换位，这样可大大减少由于电缆排列的不对称性以及各区段护层长度不等而存在于电缆护层内的循环电流。

敷设条件为：电缆垂直排列，双回电缆等距并列，但相序相反，这样，能最大限度减少感应电势。

工作电流的确定：

1）本期：按1回电缆线路带2台50MVA主变，变压器运行率70%考虑，工作电流为367A

2）终期：按1回电缆线路带3台50MVA主变，变压器运行率70%考虑，工作电流为551A。

计算长度为电缆金属层的电气通路上任一部位与其直接接地处的距离，取最大值，为交叉互联区段，600米。

经计算电缆金属护套的正常感应电势如下： 本期：单回路段 双回路段 终期：双回路段 中间相 27.3V 32.1V 48.2V 边相 33.2V 23.7V 35.6V 由上表可知，本工程电缆线路正常感应电势最大为48.2V，满足《规范》中“未采取能有效防止人员任意接触金属层的安全措施时，不得大于50V”的规定。

2、护层电压限制器的配置及接线

交叉互联线路中每个绝缘接头设置护层电压限制器。电缆线路的架空线终端直接接地；GIS终端的绝缘筒上，跨接护层电压限制器。

护层电压限制器采用带有隔离刀闸的Y0三相接线方式，三相装于一箱；该接线方式下作用于护层电压限制器的系统短路时产生的工频过电压（Uoc.AC）较小，且便于运行中定期进行检测；

3、在电缆线路的架空线下地端配置直接接地箱，以便电缆终端直接接地 4、为限制系统短路是电缆金属层产生的工频感应电压，本工程考虑全线沿线敷设回流线。回流线选择为铝绞线2根，穿管敷设。回流线两端接地，在变电站侧与变电站接地网连通。

电缆附件、型式的选择

额定电压： 126 kV 额定频率：50 Hz

局部放电：96kV（1.5U0）≤5PC 雷电冲击耐受电压： 550±10 kV

密封性能：0.4Mpa 气压2h压力表读数不变化 热循环电压试验：128kV（2U0），20个循环通过试验 工频耐受电压：192kV（2.5U0）4h无绝缘击穿或闪络 额定热稳定电流：40kA 0.1s 。

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