新型农用直埋电力电缆线路综合分析与评价.pdf

2 0 0 6年第 1 期 No 1 20 o 6 电 线 电 缆 El e c tric Wi r e Ca b l e 2 0 0 6年 2月 F e b 2 0 o 6 新型农用直埋电力电缆线路综合分析与评价 钟青云， 潘永伟 ， 蒙忠奎 ， 徐 洪 ( 海南威特电气集团有限公司， 海南 海口 5 7 0 3 1 1 ) 摘要 ： 介 绍 了新型农用直埋 电力 电缆 系列产品与 J B T 2 1 7 1标 准界 定产 品的结构 差异及 特征 。通过 对新 型农 用直埋电力电缆使 用特性和 线路 实际运行 的调研度 综合分析 ， 说 明新 型农用 直埋 电力 电缆 线路 较适 舍农 网 低压 系统应用。进而比较不 同线路 方案的造价 ， 并对新型农用直埋 电力 电缆产品 制造 工艺度 市场前 景进 行评 估， 认为农 网低压 线路 选用新型农用直埋电力 电观可以实现 造价低 、 线损 小、 安全 、 可靠的 目的， 其 已经具备推 广和 实际应用的条件厦 市场前景 。 关键 词 ： 农村 电网低压 线路 ； 新型农用直埋 电力 电缆 ： 优 势； 推广应 用 中图分类号 ： T M 2 4 7 ， 1 文献标 识码 ： A 文章编号 ： 1 6 7 2 6 9 0 1 ( 2 0 0 6 ) O 1 0 0 0 1 0 3 Ge n e r a l Ana l y s i s a n d Ev a l u a t i o n o f a Ne w Ty pe o f Di r e c t l y - Bu r i e d Rur a l Cab l e s Z H O N G Q i n g - y u n ， e t a l ( We i t e E l e c t ri c G r o u p C o ， L t d ， H a i n a n ，H a i k o u 5 7 0 3 1 1 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ：T h i s p a p e r p r e s e n t s t h e d i ff e ren c e s b e t w e e n a n e w t y p e o f d i r e c t l y - b u ri e d r u r a l c a b l e s a n d t h o s e s p e c i fi e d b y J B T 21 71I n v e s t i g a t i o n On t h e pe rf o r ma n c e a n d p rac t i c a l o pe r a t i o n o f t h e n e w c a b l e s s ho ws t h a t t he n e w c a b l e s a r e mo r e s u i t a b l e f o r rur a l L V s y s t e mP r o d u c t i o n c o s t s w e re c o mp a r e d for d i ff e ren t t y pe s o f c a b l e s E v a l u a t i o n w a s ma d e for t h e p roc e s s a n d ma r k e t o f t h e n e w c a b l e s，As a res u l t ，we h o l d t h a t t h e U S e o f t h e n e w c a b l e s i n rur a l LV s y s t e m h a s t h e a d v a n t a g e s o f l o w c o s t ，l o w l o s s ，s a f e t y and rel i a b i l i t y a n d t h a t t h e n e w c a b l e s C an be p o p u l a r i z e d a n d h a s g o o d ma r k e t p ro s pe c t s - Ke y wo r d s：r u r a l LV s y s t e m；n e w t y pe o f d i r e c t l y - bu rie d rur a l c abl e s；a d v a n t a g e s ；po p ul a r i z at i o n 农村电网建设与改造 的目标是解决农村电网电 能损耗高 、 网架结构不合理 、 供 电可靠性低和电能质 量差等问题 ， 建成一个 网络健康 、 布局合理 、 装备较 好 、 管理科学 的农村电网， 达到安全 、 优质 、 高效 、 低 耗的 目的。历经几年的城 乡电网改造 ， 这一预期 目 标 已基 本实 现 。 在农 网建设与改造中， 低压线路有多种选择 ， 包 括采用架空敷设的低压绝缘架空 电缆 、 或架空塑料 绝缘布电线 、 或架空裸导线 ， 也可采用埋地敷设的电 力电缆 、 或布电线 、 或农用直埋电力电缆等。针对具 体情况 ， 各种线路方案不同程度存在着一定 的优势 和不足。通过几年的运行实践证明新型农用直埋电 力电缆线路 比较适合农 网低压系统应用。 1 新型农用直埋 电力 电缆产 品结构 “ 农用地埋线” 产品标准是原电力部农 电司在上 世纪 7 O年代根据我国当时农村 的经济发展状况组 织制订的， 8 O年 代初修 订为 J B 2 1 7 1 8 5 额 定 电压 收稿 日期 ： 2 0 0 5 0 8 2 4 作者简介： 钟青云( 1 9 6 5一) ， 女 ， 湖南沅江人， 工程师 作者地址： 海南海12 1 市海秀大道 l 6号 5 7 0 3 1 1 4 5 0 7 5 0 V及以下农用直埋铝芯塑料绝缘塑料护套 电线 ； 1 9 9 8年复审后标准改为 J B T 2 1 7 1 ， 1 9 9 9 ， 其 内 容上未做变更。 几十年过后 ， 电缆材料和制造技术 已经发生了 很多变化， J B T 2 1 7 1 1 9 9 9标准的基础和依据已经不 能充分反映 目前的科 学 、 技术和经济领域 中的发展 水平 ， 因此 ， 该标准已不能适应当今消费者及市场的 需求 。我公司研制的新 型农用直埋 电力电缆与 J B T 2 1 7 1 标准界定产品的主要区别是 ： ( 1 )根据在 电力 系统中的实际用：途， 将产品的 类别从电气装备用电线电缆类移位 到 电力电缆类 ， 即电缆额定电压由 4 5 0 7 5 0 V改变为 0 6 1 k V。 ( 2 )增加了铜芯 产品 ， 且从水分进 入 电缆的机 理考虑 ， 推荐采用紧压圆型导体 ， 以减小导 电芯中的 空气隙 ， 同时也缩小了外径 ， 节约绝缘和护套材料。 ( 3 )借聚乙烯( P E) 电缆材料的性能改进和高分 子透潮系数 的比较 ， 不推 荐聚氯乙烯 ( P V C ) 绝缘和 护套， 采用聚 乙烯绝缘 ， 聚乙烯护套。 ( 4 )除单芯外 ， 增加了 P E绝缘 P E护套的双芯 平型结构 ， 其最 大规格与 J B 8 7 3 4标 准所规定 的规 格相一致 ， 为 2 1 0 m m 2 ， 且采用单根实芯导体。 ( 5 )鉴于防潮 防水的机理 ， 要求 绝缘 紧包在导 维普资讯 2 0 0 6年第 1 期 No 1 2 0 o 6 电 线 电 缆 E l e c t r i c Wi r e C a b l e 2 0 0 6年 2 月 F e b 。 2 0 o 6 体上 ， 并且借用中、 高压交联聚乙烯 电缆绝缘与绝缘 屏蔽不可剥离 的规定 ， 要求绝缘和护套应粘结 。 ( 6 )移植光缆 和通信电缆的结构及试验方 法 ， 增加 了填充型、 阻水带及铝塑粘结 综合护层 ( L A P ) 等结构与品种。 2 新型农 用直 埋 电缆使用特 性 架空线路需要空中走廊 ， 往往会破坏植被 ， 影响 绿化 ， 另外 ， 伴随着人类要保护生态环境 ， 要构 建天 然园林式新农村的夙 愿， 这种线树 矛盾将 越来 越激 化 。直埋电缆深埋于农村 田边路旁 ， 不 占用耕地 ， 村 子里没有了高耸的输电电杆 和空 中蛛 网式线路 ， 改 善和美化了村容村貌 ， 同时， 也有效 预防了断线及可 能拼发的人身安全事故。 电缆深埋于地下 ， 回避了台风等 自然 的灾害 以 及地面社会活动的影响 ， 不象架空线那样 ， 任何因素 会引发的杆歪 、 杆倒 、 树枝断裂 、 大树倾斜等都可能 压断线缆或产生短路。同时 ， 深 埋于地表下 的电缆 具有一定防止直接和问接雷击的能力 ， 其次 ， 即使有 偶尔的故障也不易伤人害畜。 聚氯乙烯绝缘架空电缆的有效寿命仅为 8 1 0 年 ， 常被当做裸线看待 ， 而且其工作 温度低 ， 耐 气候 和耐紫外线性能差 ， 绝缘层易老化龟裂 ， 甚至脱 落。 其次 ， 在运行时热胀冷缩过程中， 聚氯乙烯绝缘层和 导体的结合力会减小 ， 致绝缘在纵 向产生不均匀收 缩 ， 尤其在金具附近绝缘常会出现裂 口。通常 ， 黑色 耐气候性聚乙烯架空绝缘 电缆 的 自然寿命可 达 l 5 2 O年 ； 而埋于地下的新型农用 直埋电缆则不受地 表气候影响， 自然寿命可达 2 O年 以上。 新型农用直埋电缆较理想地解决 了防潮防水等 技术问题。运行实 际证明， 除具有地埋线路 的共性 外 ， 还具有如下特点 ： ( 1 )新型农用直埋电缆系列产 品着眼于防潮 防 水 ， 以及适应于农 用野外恶劣环境条件 ， 因此 ， 对不 同型号的产品增加 了耐磨损 、 耐 水 、 耐湿热、 防霉和 防白蚁等性能的技术指标 ， 不 同结构 的产品可 以供 不同 自然气候条件及路 由环境选用 ， 适应面广 。 ( 2 )电缆 的绝缘性能优 良且 稳定。一方 面 ， 绝 缘和导体及护层粘结在 一起 ， 无 气 隙， 绝缘结 构 紧 密 ， 因此 ， 相对 的径 向绝缘厚度 大， 绝缘 电阻较大。 另一方面， 电缆敷 设时出 自于对 散热的考虑两单线 可以分离 ， 也可接触 ， 但其线距 较架空线小得多 ， 因 此， 回路等效分布电容较大 ， 阻抗减小。因而 ， 在传 输相同功率情况下线路损耗小。 架空线高分子绝缘层的性能在使用多年后因大 2 气老化等原因而下降或失去 ， 另外 ， 架空导线 的周围 空气介质经常变化 ， 或阴雾迷漫 ， 或大雨滂沱 ， 线 间 绝缘 电阻变化很大 ， 线路损失也较大。 ( 3 )电缆结构紧密 、 质硬 ， 抗压能力较强 。 3运行调 研及 总结 1 9 9 7年海南省文 昌市境 内敷设了单线 长度 6 o 余公里 的新型农用直埋电缆线路 ， 随后几年中， 三相 四线制线路总长增加 到 7 O余公里 。线路上 土壤结 构有高盐碱性沙 土、 粘土、 红土 以及碎石混 合土层； 路 由有穿越小溪 、 道路或森林 ， 多位于田头路边。根 据线路不 同条件 ， 选用 了均为 紧压导体结构 的铝芯 P E绝缘 P E护套 、 铝芯 P E绝缘 防白蚁型 P E护套 、 铜 芯石油胶填充 P E绝缘 P E护 套 和铜芯 P E绝缘铝塑 ( L A P ) 综合护层等新型农用 直埋 电缆 ， 型号分 别为 N L Y Y 、 N L Y Y Y、 N Y Y T 、 N Y Y A， 其 规 格 最 大 为 7 O m l T l 2 ， 最小 1 0 m m 2 ； 还选用了实心铜导体 P E绝缘 、 P E 护套双芯扁平型结构 的新型农用直埋 电缆 ( 型号为 N Y Y B ) ， 规格为 2 X 4 m m 2和 2 X 1 0 1 1 1 1 1 1 2 两种 。在电 缆线路 中有多处地下 接头， 但分支头及其连接盒均 置 于地 表 以上 。 众所周知 ， 海南岛 四面环海 ， 四季酷如夏 、 空气 湿润 、 草丛林茂 ， 然而却有台风暴猛 、 雷雨倾盆 、 盐份 腐蚀 、 白蚁活跃等恶劣环境 。今年的 1 8号 台风疯狂 地袭击 了海南 岛， 给人 民财产造成 巨大损失 。就农 网低压线路而言 ， 灾后抢修 中的文 昌供电公司传 出 的信息是 ： 低压线路凡采用新 型农用直埋电缆基本 未受台风影响 ， 在高压恢 复以后 ， 均能正常供 电； 而 架空线路则均程度不 同地遭到台风破坏。 根据几份调查报告反映 ， 多年来文 昌境 内所有 地埋线路基本没有因任何原因损坏过 ， 也没有维护 检修过 ； 而架空线路每年 的走 廊清理 费和线路 维护 检查费用很高 ， 并 出现过不少次事故伤人情节 。统 计表明 ： 地埋线线 路线损较 小 ， 没有挂线偷 电的可 能 ， 线材也不易被盗， 便于管理 。 现场调查发现， 所有路 由上野草丛生 ， 标识桩完 好 ， 未见任何异常 。主管部门认为地埋线路 比架空 线施工简单 、 方便且施工周期短 。基于对客观现实 和 自然灾害后的比较 ， 村 民更 是对新 型农用直埋电 缆的敷设方案 以及运行结果乐声称颂。 4 线路造价分 析 比较 低压 电缆 的制造成本 主要取决于原材料 ， 其单 位价格近乎单位重量成正 比例增加。新型农用直埋 电缆采用成熟的通用性 电缆材料 ， 价格不会与 同类 维普资讯 2 0 0 6年第 1 期 No 1 2 o 0 6 电 线 电 缆 El e c t r i c Wi r e& Ca b l e 2 0 0 6年 2月 F e b ， 2 0 0 6 结构产品有悬殊差异 ， 其与 同规格布电线和绝缘架 空 电缆相 比， 由于增加了护套 ， 因而单价显高。 新型农用直埋 电缆与架空电缆线路的主要区别 是 ： 前者挖沟埋设 ， 线路材料少 ， 施工费用较低 ； 后者 需要电杆 、 金具 、 绝缘子等线路材料 ， 工程费用较高。 就线缆规格为 9 5 m m 及 以下的三相 四线制农 网低 压电力线路单位造价 而言， 同规格各类架空线路除 导线外的线路器材费用和施工费用相差不大 ， 规格 增大时总的造价会增加， 但幅度较小 ； 而地埋线路工 程土方量和施工费用基本不随线规增大而变化。不 同敷设方式线路的线缆费用占建设总费用的比例均 随导体截面增大同步递增。 根据上述 内在的函数关系可知 ： 传输功率越小 ， 选择地埋线路的单位造价 比同规格架空线路越低。 按材料现行市场价对三种可 比性较大的常用线路的 初始造价进行 比较 ， 其中以 N L Y Y为基数 1 0 0 ， 相对 比较的结果见表 1 。 表 1 架空线路与地埋线路单 位长 度造 价的 比较 注 ； B L V为 铝 塑 布 电线 ； j K I 为架 空 绝 缘 电 缆 。 从表中可知， 导线截面 9 5 m m 及以下电力线路 中 ， B L V架空的初装费较小 ， 但仍高出新型农用舂埋 电缆线路 ； 且正常使用 寿命约 N L Y Y及 J K L Y的一 半， 考虑逾期换线成本 ， 着眼长期效应 ， 选择 B L V则 不如 J K L Y架空， 也远不如 N L Y Y直埋线路经济。 稳定运行情况下， 非干燥 土壤 ( 考虑水分迁移) 中和空气中敷设的相近类型同种导体同规格绝缘电 缆允许通过的最大电流略有差距。J K L Y取用 H 9的 硬铝导体 ， 抗拉强度增大 ， 但 电阻率 比 B L V及 N L Y Y 取用 H 4的软导体要大 ， 同规格下传输能力会减小。 潮湿土壤热导系数和散热系数较大时 N L Y Y直埋的 载流量及线路传输能力更具明显优势。 综上所述， 新型农用直埋电缆线路不用空中走 廊， 因此 ， 占有耕 田少 、 投资低 、 传输能力较大 、 线损 小， 且 日常维护费用低 ， 因此 ， 投资的效果较好。 5 应用推广可能性 产品推广应用的可能性不仅取决 于其科技含量 和实用性， 而且还在于采用的原材料 、 工艺设备和工 业制造水平的成熟度 ， 以及价格 、 社会经济和意识形 态的接受能力 、 市场 容量等多种因素有关。从市场 经济学观点来看 ， 交易价格较性能价格 比更为重要 ， 使用价值很高的商品 ， 其价值脱离社 会的接受能力 仍很少会有市场。 新型农用直埋电缆系列产 品引用 了制造 中 、 高 压 电力电缆和制造通信 电缆 的成 熟工艺技术 ， 采用 常规通用的电缆材料 ； 从工艺设 备上来看 ， 最好采取 双机串列式塑料挤出机组或共挤机头一次性完成绝 缘层和护层的挤出， 不仅能保证产品质量 ， 同时生产 效率较高。对于众多具有 l O k V级绝缘架空电缆生 产能力和资质的制造商来说 ， 勿需增加或改制设备 ， 大批量生产能力容易形成 ， 而且 可利用已具备 的软 硬件资源， 产品质量和成本较容易控制。 新型农用直埋电缆的性能和实用结果说明该 系 列产品适用于热带亚热带海洋性气候环境。进而推 之 ， 其具有防潮防水特性并可用于深埋地下 ， 也能适 应沿海地区及我国内陆温带季风气候并具有埋设条 件的大部分农村 ， 这样 的埋地敷设 的方法和产生 的 后果易被客户接受 ， 因此 ， 具有较宽广 的市场环境和 市场容量 。 6 结束语 新型农用直埋 电力电缆系列产品主要解决的技 术问题是电缆防潮防水。分析认为并经实践证 明其 结构合理 、 工艺成熟 ， 制造商易形成大规模持续制造 合格产品的能力。 新型农用直埋电力电缆线路造价较低 、 少维修 、 易管理 、 利环保 ， 社会 和市场接受 能力强， 能够满足 农网低压线路建设 和改造 的 目标要 求 ， 而且市场容 量大 ， 具备推广应用的基本条件 ， 线路建设时应根据 现场实际论证并选择方便 、 适宜的敷设 方法。 参考文献 ： 1 G B 1 2 7 0 6 2 0 0 2 ， 额定电压 1 k V ( U m=1 2 k V ) 到 3 5 k V ( U m= 4 0 5 k v ) 挤包绝缘 电力电缆及附件I s 3 E 2 3 G B T 1 3 8 4 9 1 9 9 3 ， 聚烯烃绝缘 聚烯 烃护套市内通信电缆 s 3 3 J B T 2 1 7 1 1 9 9 9 ， 额定 电压 4 5 0 1 7 5 0 V及 以下农用 直埋铝 芯塑料 绝缘塑料护套电线 s 4 Q WT I 1 1 1 2 0 0 0 ， ( 备案号 4 6 0 1 1 0 0 2 2 - 2 O O O ) 额 定电压 1 k V及 以下农用直埋电缆 s 5 海南省电力有限公司汇编 农电两改一同价文件汇编 M + 海 南电力有限公司 ， 1 9 9 9 E 6 1 上海电缆研究所汇编 城乡电网改造 电线 电缆专题文献集 M 上海 电缆 研究所 ， 1 9 9 9 7 蒙恂 ， 黎驹 新型农用直埋 电缆 J 电线 电缆 ， 2 0 0 1 ， ( 2 ) ： 2 0 2 2 【 8 蒙忠 奎， 梁 悦 力 光 缆防 潮 方法 浅 谈 【 J 光 通信 技 术 ， 1 9 8 8 ， ( 2 ) ： 5 7 6 1 3 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