叶上菁

(广西博阳电力勘察设计有限公司)

1 直流电源电缆的选择问题

按照以往的电缆接线以及较早前的规程规范,GB 50217—2007《电力工程电缆设计规范》“3.2电力电缆芯数:3.2.6直流供电回路的电缆芯数选择应符合下列规定:1低压直流电源系统宜选用2芯电缆,也可选用单芯电缆。”早前,二次设备的直流电源电缆通常也会选择采用低压铠装电力电缆来进行接线。而近些年来,电网越来越智能化,有关于直流电源、电缆等规范也在不断地更新。电缆材料发展迅速,在变电站中也应用广泛。电力行业的飞速发展,变电站内设备的不断升级以及更新,在变电站中直流电源电缆的选择也有了相应的变化,现在二次设备的直流电源电缆普遍会选择采用控制电缆来进行接线,尤其是用于控制和保护回路的直流电源。

而目前,对于直流电源的电缆选择会出现这种问题:铠装电力电缆与采用控制电缆的优劣性相较而言,这两种电缆哪种更适用于控制和保护回路的直流电源的接线?对于这个问题进行下列分析。

2 电缆屏蔽作用的分析

现行DLT 5044—2014《电力工程直流电源系统设计技术规程》、GB 50217—2018《电力工程电缆设计标准》、GB/T 14285《继电保护和安全自动装置技术规程》等相关规程规范已明确控制和保护回路直流电源电缆应选择屏蔽电缆,因此需明确屏蔽电缆的定义。

关于屏蔽电缆的定义,查阅相关文献资料可了解到屏蔽电缆是使用金属网状编织层把信号线包裹起来的传输线。屏蔽电缆的屏蔽层主要由铜、铝等非磁性材料制成,并且厚度很薄,远小于使用频率上金属材料的集肤深度。金属屏蔽层可以有效地滤除不必要的电磁波,对电磁有一定的抗干扰能力。

对于铠装层电力电缆,根据GB/T 12706.1—2008《额 定 电 压1kV (Um=1.2kV)到35kV (Um=40.5kV)挤包绝缘电力电缆及附件第1部分:额定电压1kV(Um=1.2kV)和3kV(Um=3.6kV)电缆》内关于金属屏蔽的描述以及相关工艺材料的资料查阅,可以了解到带有铠装电缆机械保护层是可以增加电缆的机械强度并提高电缆的防侵蚀能力,而铠装电缆还有着一定的抗外力性能,可以提防老鼠撕咬。GB 50217—2018《电力工程电缆设计标准》中也提到电缆具有钢铠、金属套时,应充分利用其屏蔽功能。如型号为VV22的电力电缆是聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆,这种型号的电缆不带有金属屏蔽功能,对于规范中所明确的电缆选择,严格来说并非适用于控制和保护直流电源回路。若该种型号电力电缆用于控制和保护直流电源回路,对于站内通讯的传输效果也会有所下降。

对于变电站中二次设备来说,控制电缆的应用也比较普遍,型号kvvp2-22的控制电缆全称是铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜带屏蔽钢带铠装控制电缆,这种型号是现变电站中比较常用的控制电缆,带有金属屏蔽功能,抗干扰能力较强,这种控制电缆用于控制和保护直流电源回路,是符合电力行业领域现行规程规范的。选择直流电源控制电缆我们需要注意以下两个要求:①控制电缆金属屏蔽类型的选择,应按可能的电气干扰影响,计入综合抑制干扰措施,并应满足降低干扰或过电压的要求;②控制电缆金属屏蔽的接地也要满足相关的规定。从电缆的屏蔽作用来看,选择带有金属屏蔽功能的控制电缆用于控制和保护直流电源回路的接线,更有利于站内通讯的传输,便于变电站的安全运行以及维护。

3 直流电源电缆在变电站中的应用

在直流电源电缆的选择方面,还需考虑电缆的截面是否满足直流电源的要求。按照直流电源系统相关规程规范,电缆截面应按电缆长期允许载流量和回路允许电压降两个条件选择,而直流电缆选择对直流保护选择性配合的影响很大,在满足电压降的前提下尽可能选择与计算值接近的标准电缆截面。控制电缆的截面比较小,一般最大不超过10平方毫米,而通过相关计算公式可知,控制电缆可满足保护测控回路直流电源接线的相关要求。控制电缆额定电压的选择,应不低于该回路工作电压、满足可能经受的暂态和工频过电压作用要求。

在电力设计中,选择电缆需按相关的规程规范执行。随着智能电网的发展,部分110kV变电站中直流电源系统已开始采用一体化电源设备,以便于变电站的运行管理。而直流电源电缆在变电站中的应用也至关重要。特别是在统计需购买的电缆时,需要对不同型号电缆的材料性能有一定的了解,才能更好地减少采购、施工等过程中会出现的问题。敷设电缆以及站内接线等各方面亦需满足相关的规程规范,才能更好地节省施工过程中所需时间,减少工程中可能会出现的各项问题,保障站内设备的良好运行。对于变电站内设备、材料等各方面进行严格的把控才能对站内的设备以及电缆等材料进行更好的维护和管理,这对于变电站的发展也至关重要。目前国内发电厂直流电源回路电缆都是采用耐火电缆,这是为了保证在外部着火的情况下,直流电缆能够维持一定时间的直流电源供电;而电网系统的变电站等直流电源回路电缆则是采用阻燃电缆。电网技术日渐发展,对于不同电压等级变电站的各方面要求也越来越高,而电缆的阻燃、耐火等级、屏蔽等方面在选择方面也变得越来越重要。因此对于电缆的选择也越来越谨慎,考虑的方面也越来越多。而在做变电站设计方面的时候,我们需要全面考虑各个设备,各种材料,站内环境,特殊场所等等的需求,还需要了解电力行业等各领域内各种相关的明文规范,并执行国家、行业、企业等相关的技术规范以及反事故措施,防范直流电源等各种事故发生,我们才能更有效地把工程做得更好。这不仅有助于提高对于电网的了解认识,还拓展了自身的学习能力。为推进变电站的发展,还需对控制电缆以及电力电缆材料、性能、用途等各方面进行更细致的了解,拓宽自身对于电力行业的知识领域范围,也要全面了解直流电源的知识内容,才能更高效地完成各项工程。此外,我们应多接触,多参与多种形式、多种特殊用途的变电站的设计,拓宽学习领域,增进其他领域知识的了解,对于熟悉各式各样的电力设备以及材料都有一定的帮助。

在实际工程中,为了减少站内的屏蔽电磁干扰,从直流电源馈线输出回路至各电压等级的保护、测控柜的直流电源回路使用带金属屏蔽的控制电缆会更利于站内设备的运行,在后续的工程中也需关注此类问题,也应避免因不及时跟进规范的更新而导致忽略了重要的细节。对于此类问题的关注也可在设计方面减少设计图纸的失误,在施工方面减少施工过程遇到的问题。我们不仅要多翻阅各项电力标准,了解相关的原理知识,也应到施工现场多了解多学习,在现场学会处理各种各样的现场问题,与各单位的人员进行多沟通多交流,多向前辈请教知识经验并与电力同行进行多交流等,才会更好地设计蓝图。只有在工程中不断地进行总结遇到的问题以及了解过程中相关的解决办法,将工程中的方方面面都做好,才能呈现出越来越美好的变电站。

4 结束语

现如今电力行业的规程规范更新越来越快,发展也日新月异,对于设计水平的要求也越来越高。而控制电缆的应用在电力行业的领域是其中重要的一环,特别是在二次专业里应用广泛。对于工程中存在的诸如这类问题,就要求我们需及时了解电力行业内各种规程规范以及规程规范的更新情况。严格来说,控制和保护回路的直流电源电缆采用带金属屏蔽功能的控制电缆较于采用不带有金属屏蔽功能的铠装电力电缆更有利于变电站内设备的安全运行,因此建议使用带金属屏蔽功能的控制电缆来进行控制和保护直流电源回路的相关接线。