变电站内软导线选型国内外标准对比

发表时间:2020/7/15   来源:《电力设备》2020年第9期   作者:徐厚圣
[导读] 摘要:中国企业的国际电力工程承包业务逐渐增多,国外较多地区的业主只接受国际标准。
        (青岛鸿瑞电力工程咨询有限公司  山东青岛  邮编266100)
        摘要:中国企业的国际电力工程承包业务逐渐增多,国外较多地区的业主只接受国际标准。本文以约旦某变电站132kV配电装置为例,重点介绍了关于变电站内软导线基于国际标准(IEC标准跟IEEE标准)进行选型与基于国内标准进行选型的对比。
        关键词:软导线,热稳定校验,国际工程,IEEE 605,IEC 61597,DL/T 5222
        引言
        随着中国的发展,越来越多的中国电力企业选择“走出去”,踏出国门,在世界各地的不同国家及地区开展EPC总承包业务。因为国外项目与国外项目的设计理念、经验及工程建设体系的不同,在很多国家及地区国内规范不被业主认可,造成中国电力企业在项目设计、施工过程中遇到了各种各样的难题。随着国际化程度的不断提高,中国企业若想在国际市场上占得一份份额,就要求在设计、施工方面必须打破原有的习惯及思路,从国内规程规范中走出来,更多的去了解、熟悉国际规程规范的要求,甚至当地规程规范的要求。IEC规范、IEEE规范是中国电力企业走出国门必须要正视及熟悉的规范。
        对变电站来说,软导线既能应用于设备之间的连接,又能作为主母线。因此软导线的选型是变电站设计的最基本的一项工作。合理选择软导线,是后面的构架设计、绝缘子串、金具等选型的基础。因工程建设理念不同,国外项目业主必须要出具对应的选型计算书。因中国规范在国外大部分地区不被认可,采用国际标准进行软导线选型是说服业主最简单有效的一种方式。本文针对软导线基于国外标准的选型与基于国内标准的选型进行各方面对比,寻找其共通性,以便设计人员在以后工程设计中熟练运用。
        1计算输入条件
       
        2基于国际标准的软导线选型计算
        软导线的选型计算,主要用到的国际标准为IEEE 605,IEC 61597。现基于以上规范,对软导线进行选型计算。
        2.1 基于短路热稳定的最小截面选择
        软导线需进行热稳定校验,其截面应能耐受短路工况下的短路电流。软导线的最小截面应满足如下:
       
        根据以上计算结果,所选软导线截面不得低于491.75mm2。
        2.2 基于额定电流量选取截面
        软导线的额定载流量需满足不小于流过软导线的电流值。软导线的额定载流量与最高环境温度、太阳辐射强度等关系较大。根据以上计算,暂选取钢芯铝绞线型号为LGJ-500/45进行载流量校验。
        2.3 软导线的弧垂计算
        软导线的弧垂与环境温度、导体所受拉力、跨距等有关。在冬季时,软导线的弧垂值最小。
        2.4 软导线电晕电压的校验
        当导体表面的电场强度引起空气电离时,就会发生放电。为避免产生电晕,在软导线选型时需进行电晕电压校验,并应满足导体的电晕起始电位梯度大于导体安装处的最高电位梯度。
        2.4.1 电晕起始电位梯度
        电晕起始电位梯度:
       
        2.4.2 导线最大电位梯度
        软导线最大运行相电压V1=83.72kV
        软导线到地面的等效距离为148.6cm
        平均电位梯度为10.56kv/cm
        软导线通流时产生的最高电位梯度:
       
        根据计算结果,最大电位梯度小于电晕起始电位梯度。故,所选软导线不会发生电晕。
        2.5 基于国际标准的软导线选型结果
        根据以上计算选型,基于国际标准最终所选的软导线型号为钢芯铝绞线LGJ-500/45。
        3 基于国内标准的软导线选型计算
        软导线的选型计算,主要用到的国内标准为DL/T 5222-2005《导体和电器选择设计技术规定》。现基于以上规范,对软导线进行选型计算。
        3.1 基于短路热稳定的最小截面选择
        软导线需进行热稳定校验,其截面应能耐受短路工况下的短路电流。根据公式计算得,所选软导线截面不得低于478.9mm2。
        3.2 基于额定电流量选取截面
        软导线的额定载流量需满足不小于流过软导线的电流值。软导线需在最高环境温度50℃下满足载流量不低于800A的要求。
        根据规范,倒推软导线在环境温度校正前需能满足的载流量为I=1159A查厂家资料可得,可满足此载流量的钢芯铝绞线型号为LGJ-630/45。
        LGJ-630/45经温度校正后的载流量为815.6A
        3.3 软导线的电晕校验
        根据规范,在海拔高度不超过1000m的地区,因该软导线截面630mm2远大于300mm2(220kV系统可不用校验电晕的电缆截面)。故软导线LGJ-630/45可不用校验电晕,能满足要求。也可根据相关公式计算电晕临界电压,计算结果与导体安装处最高工作电压对比,需保证电晕临界电压应大于导体安装处的最高工作电压。基于国内标准的电晕临界电压计算得284.5kV根据计算结果,电晕临界电压284.5kV远大于最高工作电压145kV。故不会发生电晕,与规范给的不用校验电晕的电缆截面推荐值对比结果相同。
        3.4 基于国际标准的软导线选型结果
        根据以上计算选型,基于国内标准最终所选的软导线型号为钢芯铝绞线LGJ-630/45。
        4 国际标准与国内标准的比较分析
        根据以上算例的选型计算,基于国内外标准所选最终软导线选型结果如下:
       
        由此可见,对于相同输入条件,在进行软导线热稳定截面校验时,基于国际标准所得的最终截面会略大于国内标准计算结果。在软导线额定载流量方面,国际标准计算程序为根据输入条件计算出最终导体载流量,但是所需的输入条件较多,且过程相对繁琐;国内标准计算过程相对简洁,直接根据厂家所提供数据经综合校正系数给出最终载流量。电晕校验方面,国内标准给出了无需校验电晕的推荐值,也给出了相关电晕校验的计算公式,在工程实践上,国内标准计算过程相对简洁。最终软导线选型结果上看,基于国内标准所选软导线要比基于国际标准所选软导线要保守一些,可靠性高一些,相对经济性略差。
        结语
        随着国际化的需求日益增加,国内电力标准的制定越来越多的参考了IEC标准。而且国际工程中的设计要求往往更加严苛,设计流程与国内工程设计流程的差异较大,对设计过程性文件(如计算书)要求比较比较严格。因为,设计人员不能仅局限于国内标准的规定及设计习惯,我们应顺应潮流,积极掌握更多的国际标准,在保证设计安全可靠的情况下,灵活运用各项标准,以满足国外工程不同业主的要求。只有以国际化的视角来解决国际项目中遇到的问题,我们才能乘风化龙,稳稳地站在国际电力EPC的前列。
        参考文献:
        [1]蔡迈.汽轮发电机静止励磁的轴电压问题分析[J].能源研究与信息,2009,25(3):156-159
        [2]钱文新.汽轮发电机组轴电压产生原因分析与处理[J].内蒙古电力技术,2013,31(2):56-60
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