中压电缆电压等级在海外项目中的正确选择.pdf

584http:./Aug.2023Vol.42No.8842口2 3 年第8 期ELECTRICITYBUILDING建筑电气中压电缆电压等级在海外项目中的正确选择罗琼（苏州特雷卡电缆有限公司，江苏省苏州市215131)Correct Selection of Voltage Levels of Medium-voltageCablesinOverseasProjectsLUO Qiong(Suzhou Draka Cable Co.,Ltd.,Suzhou215131,Jiangsu Province,China)Abstract:This article sums up the definitions ofcable voltages,the grounding classification of powersystems,the voltages identification of medium-voltagecables in the global influential power standards,givesthe way to select the voltage levels of medium-voltagecables according to the national cable standards oftypical countries such as U.S.and Canada,and theinternational cable standards,and particularly pointsout that it is required in the applicable IEC standardthat the line voltage be between 1 kV and 35 kV.Keywords:medium-voltagecable;ratedvoltage;voltagelevel;voltageidentification;maximumvoltageofthesystem;groundingclassification of systems;cable standard摘要：梳理电缆电压的定义和电力系统的接地分类，介绍全球影响力大的电缆标准里中压电缆的电压标识，并按美国、加拿大，其他典型国家及国际电缆标准分别说明如何正确选择中压电缆的电压等级，并强调IEC标准对线电压高于1kV不超过3 5 kV的规定。关键词：中压电缆；额定电压；电压等级；电压标识；系统最高电压；系统接地分类；电缆标准中图分类号：TM247文献标识码：Adoi:10.3969/j.issn.1003-8493.2023.08.0150引言随着国家“一带一路”倡议的深人推进，我国设计公司和工程公司在国外承接的项目越来越多。这些公司习惯中国标准下的电压等级，当遇到国外不熟悉的电压标识如6.3 5/11kV、12.7/2 2 k V、19/3 3 k V等，会遵循高电压等级电缆可以使用在低电压等级中的原则，匹配国内8.7/15 kV、18/3 0 k V、2 6/3 5 k V而导致成本增加，而3 5 kV电缆没有对应的IEC标准，其他国际标准也少有，按IEC标准匹配的话，需要变更为2 6/45（5 2）kV高压电缆，加上配套的电缆附件需要匹配升级，极大增加了工程预算或造价，轻则投标时影响中标与否，增加建造成本，重则导致国际客户认为方案不合理直接拒标或废标。除极少数中国投资项目可以直接使用中国标准外，海外项目均采用国际标准或项目所在地标准，业主及顾问大多是国外公司。如何在海外项目中正确选择电缆的电压等级，不仅关系到成本的高低，还涉及到适用电缆标准认可度、产品资料报批的难易性和沟通便利性等问题电缆按电压等级分为低压电缆、中压电缆和高压电缆，其中低压电缆按其应用场景又分电力电缆、控制电缆、仪表电缆等，本文低压电缆特指低压电力电缆。3 种电缆在电压范围、电缆基本结构和电缆例行测试要求（基本测试）3 方面的主要区别见表1。低压电缆电压等级少且结构简单；全球高压电缆电压标识方法统一遵循IEC60183：2 0 15 的规定，但其结构复杂且性能要求高，与之匹配的电缆附件同样结构复杂、安全性要求高且贵，因此其系统成本远高出同规格中压电缆系统。而中压电缆的电压等级多，不同国家标准里的标识存在差异，本文重点分析和讨论三相交流系统中中压电缆的电压等级定义、标作者信息罗琼，女，苏州特雷卡电缆有限公司，高级工程师，经理。585http:/中压电缆电压等级在海外项目中的正确选择（罗琼）85OO电缆电线识及选择。首先就中国的GB电缆标准、国际电工委员会的IEC电缆标准、欧盟协调文件的HD电缆标准和澳大利亚/新西兰的AS/NZS电缆标准为典型代表进行分析讨论，美国、加拿大电缆标准由于其特殊性，将在后面单独进行分析讨论。展开分析前，有必要梳理电缆电压的定义和电力系统的接地分类。电缆电压的定义中国的GB、国际电工委员会的IEC、欧盟协调文件的HD、澳大利亚/新西兰的AS/NZS电缆标准对电缆电压标识相同，均为U。/U（U m），标准中对电压的定义与电工术语定义对应关系列于表2。2电力系统的接地划分电缆的额定电压应适合电缆所在电力系统的运行条件。为了便于选择电缆，全球主流电缆标准将系统按其接地划分为3 类，如表3 所示。表1低压电缆、中压电缆和高压电缆主要区别Tab.1Main differences among low-voltage cables,medium-voltage cables and high-voltage cables电缆线电压范围电缆基本结构例行测试要求分类导体低压3kV(Um=3.6kV)20直流电阻、绝缘电缆及以下交流耐压测试护套导体6kV(Um=7.2kV)到20直流电阻、中压导体屏蔽、绝缘、绝缘屏蔽（包含）额定电压3 5 kV交流耐压测试、电缆金属屏蔽(Um=40.5kV)局部放电测试护套导体45kV（U m=5 2 k V）到交流耐压测试、高压导体屏蔽、绝缘、绝缘屏蔽（包含）额定电压15 0 kV局部放电测试、电缆阻水+金属护套(Um=170 kV)护套+导电层护套耐压测试注：不同国家对电缆的电压范围划分略有差异。虽然GB/T2900.50-2008电工术语发电、输电及配电通用术语规定高于1kV、低于3 3 0 kV为高压电缆，IEC60183:2015G u i d a n c e f o r t h e s e l e c t i o n o f h i g h-v o l t a g e A.C.c a b l e s y s t e ms 也规定高于1kV为高压电缆，但全球实际使用及具体的电缆标准中，多选用表1的分类。3GB、I EC、H D、A S/NZS对中压电缆电压等级界定GB/T12706.2-2020额定电压1kV（U m=1.2kV）到3 5 kV（U m=40.5 k V）挤包绝缘电力电缆及附件第2 部分：额定电压6 kV（U m=7.2 k V）到30kV（U m=3 6 k V）电缆、GB/T12706.3-2020额定电压1kV（U m=1.2 k V）到3 5 kV（U m=40.5 k V)挤包绝缘电力电缆及附件牛第3 部分：额定电压35kV（U m=40.5 k V）电缆、IEC60502-2:2014Po w e r c a b l e s w i t h e x t r u d e d i n s u l a t i o n a n d t h e i raccessories for rated voltages from 1 kV(Um=1.2kV)up to 30 kV(Um=36 kV)Part 2:Cables forrated voltages from 6kV(Um=7.2kV)up to 30 kV（U m=3 6 k V)、欧盟协调文件HD602S2：2 0 10D i s t r i b u t i o n c a b le s w i t h e x t r u d e dinsulationforrated voltages from 3.6/6(7.2)kV uptoandincluding 20.8/36（42）k V、A S/NZS 142 9.1:2006+R2017 El e c t r i c c a b l e s Po l y m e r i c i n s u l a t e dPart 1:For working voltages 1.9/3.3(3.6)kV表2 各电缆标准电压、电工术语定义对应关系Tab.2Correspondence between voltagedefinitions in cable standards and thosein electrotechnical terminology额定电工术语各电缆标准的定义电压的定义电缆设计用的导体对地U或金属屏蔽之间的额定工频电压电缆设计用的导体间的U线电压额定工频电压设备可承受的最高Um“最高系统电压”m电压的最大值注：所有电压的单位均为kV。a：U.不能简单匹配电力系统的相电压，该电压为电缆的绝缘水平，是电缆绝缘厚度设计的依据及耐压测试、局部放电测试的基准电压；该电压高低应根据系统最高电压和系统接地方式进行选择以匹配电力系统。b：U m 也称峰值电压。586http:/Aug.2023Vol.42No.8862023年第8 期ELECTRICITYBUILDING建筑电气表3 全球主流电缆标准对于电力系统类别的规定Tab.3Definitions of power system categoryin global mainstream cable standards美国、加拿大电缆标准及GB、I EC、H D、A S/NZS遵循美国、加拿大电缆等电缆标准标准体系的标准100%绝缘水平：可用于配有继电保护的系统；系统A类：任一相导体与地或接地导体接地故障尽可能快速切除，#接触时，能在1min内与系统分离一般不超过1minB类：可在单相接地故障时作短时运行，根据IEC60183（中国等同133%绝缘水平：适用于标准为JB/T8996）规定，接地故“非接地”系统；应确保接障时间不宜超过1h，对于本标准地故障段不超过1h带电包括的电缆允许更长的带故障运运行行时间，但在任何情况下不宜超过8 h，每年接地故障总持续时间不应超过12 5 h173%绝缘水平：应用于故C类：包括不属于A类、B类的障解除时间不确定的系统系统注：在系统接地故障不能立即自动解除时，故障期间加在电缆绝缘上过高的电场强度，会在一定程度上缩短电缆寿命。如预期系统会经常地运行在持久的接地故障状态下，该系统应划为C类或17 3%绝缘水平。up to and including 19/33(36)kV与IEC60183:2015对中压电缆的额定电压推荐分别列于表4（为后续分析简便，省略标准部分编号及版本号）。如表2 备注所述，电缆标准规定电缆绝缘厚度设计及耐压测试、局部放电均以电压U。为基础。由此可知：6/6（7.2）kV电缆与6/10（12）kV电缆、8.7/10（12）k V 电缆与8.7/15（17.5）kV电缆、18/20（2 4）k V电缆与18/3 0（3 6）kV电缆除了印字和合格证里的电压标识差异外，其他完全一样。如果客户需要6/10（12）kV电缆，而厂家只有6/6（7.2）k V电缆时，电缆供货厂家只需要按客户要求调整印字及合格证里的电压标识；如果客户理解电缆产品标准，可能都不需要调整印字和合格证里的电压标识而直接使用。据了解和分析，GB/T12706.2-2020可能基于如下部分原因保留了6/6（7.2)kV、8.7/10（12）k V电缆与18/2 0（2 4）kV电缆电压标识：从电缆使用角度考虑到国内C类电力系统多；电力或电气设计及维护工程师工作习惯；电力系统电压标识一致性。但笔者认为，这3 个电压等级对电缆制造企业没有任何实际意义，建议GB/T12706参照IEC60502等主流国际电缆标准取消这3 个电压等级，这样可以：减少电缆企业无意义的物料管理和解释说服等工作；规避不了解电缆标准的电力或电气系统设计维护人员在C类系统中本着节约成本（实际成本无差异）的出发点选用此电压的误解；避免参与国际项目而习惯中国标准的电力或电气设计人员，选用此电压等级电缆直接到国外询价，增加国外厂家因无法匹配国际标准及对应产品而反复沟通澄清等无谓的工作；从电缆电压等级的角度，促进中国的电缆及电力、电气体系更便利地与国际对接。从表4可知：a.电缆的额定电压是U/U（U m）3 个电压的组合，技术人员应首先弄清楚需求电缆的电力系统U/U（U m）3 个电压的对应数值。bI EC 6 0 18 3：2 0 15 规定：电缆选择首先应该保证电缆最高电压不低于系统最高电压。c系统接地分类是确定电缆额定电压的另一个重要参数。d.中国的系统最高电压40.5 kV和欧盟个别国家的系统最高电42 kV为个别国家使用的中压电缆，大多数国家的中压电缆系统的最高电压只到3 6 kV。e.澳大利亚/新西兰电缆标准定义1.9/3.3(3.6)kV的电缆为中压电缆，但没有8.7/15（17.5)kV这个电压等级。f.相同最高电压下对应电缆的U。/U（U m）标识在不同国家（标准）表示方法略有差异，实际应按最高电压Um进行归纳，有差异的U/U（U m）标识汇总见表5。基于表4和表5，在国际项目中，只要知道系统最高电压和接地分类，就可以正确匹配电缆产品的电压等级。如项目使用11kV的系统，会按需满足的标准匹配6.3 5/11（12）kV或6/10（12）kV，不会匹配到8.7/15（17.5）kV系列电缆；同样对3 3 kV的电压系统，匹配19/3 3（3 6）kV或18/3 0（3 6）kV，而不会选择国内2 6/3 5（40.5）kV电缆，使电缆厂家因无法匹配国际电缆标准而推荐2 6/45（5 2）kV的高587http:/lwww.jzd-中压电缆电压等级在海外项目中的正确选择（罗琼）87OO电缆电线表4各标准对中压电缆额定电压（单位：kV）的定义标识与IEC60183对应关系Tab.4Correspondence of definition and identification of rated voltages(unit:kv)of medium-voltage cablesin IEC 60183 and that in other applicable standards额定电压最高额定电压U/U（U m）Uo/U电压GB/T12706IEC60502HD620AS/NZS1429UmIEC60183A、B类C类A、B类C类A、B类C类A、B类C类1.8/31.9/3.33.8/6.63.6无无无无无无和3/3(3.6)(7.2)3.6/63.6/66/6(7.2)b3.6/66/103.6/6(7.2)6/10(12)3.8/6.66.35/117.2和6/6 b(7.2)或6/10（12)(7.2)(12)3.8/6.6(7.2)6.35/11(12)(7.2)(12)6/10和6/108.7/10(12)b6/108.7/156/10(12)6.35/1112.7/22128.7/15(17.5)8.7/10b(12)或8.7/15(17.5)(12)(17.5)6.35/11(12)(12)(24)8.7/158.7/1512/2012/20(24)17.58.7/1512/20(24)8.7./15(17.5)无无(17.5)(17.5)(24)12.7/22(24)12/2018/20(24)b12/2018/3012/20(24)18/30(36)12.7/2219/332412/20(24)或18/3 0(3 6)(24)(36)12.7./22(24)19/33(36)(24)(36)18/3018/3018/3018/30(36)19/3338/663618/33 a(36)(36)19/33(36)a(36)a(72)*21/3540.5无26/35(40.5)无无无无无无(40.5)42无无无无无20.8/36(42)无无注：“无”表示该标准无此电压等级或者划分不同（其中GB、IEC、H D 标准均把最高电压U=3.6kV划分为低压电缆）；“二”表示标准不做推荐；a：同一电压等级在IEC60183相电压为18 kV，而在AS/NZS标准中相应电压为19 kV，H D 标准为18 kV与19kV共存；b：在本文分析的标准中，6/6(7.2)kV与8.7/10（12）kV只存在于IEC60183和CB/T12706中，而18/2 0（2 4）kV为GB/T12706-2020版新增加明确绝缘厚度的电压等级，因此6/6(7.2)kV、8.7/10(12)k V和18/2 0（2 4)kV在电缆标准中只出现在CB/T12706里；c：H D 6 2 0 中15/2 0（2 4）kV和15/2 5（3 0）kV两个电压等级市场上不太常见，未在表中列出；同时由于HD为欧盟协调文件，实际是欧盟区域内众多国家标准的汇集，因此同一系统最高电压等级下在该文件里的额定电压有两种表示方法；*：高压电缆。表5相同系统最高电压下对应电缆产品不同标准的电压标识（单位：kV）Tab.5 Identification of maximum voltage in a singlesystem in different cable standards(unit:kv)系统最高CB、I EC、H D 标准的电压标识HD、BS、A S/NZS标准的电压标识电压U./U(Um)U./U(Um)A、B类C类A、B类C类3.61.9/3.3(3.6)3.8/6.6(7.2)6/6(7.2)6/10(12)7.23.6/6(7.2)3.8/6.6(7.2)或6/10(12)6.35/11(12)8.7/10(12)或126/10(12)6.35/11(12)8.7/15(17.5)8.7/15(17.5)12/20(24)17.58.7/15(17.5)12/20(24)8.7/15(17.5)12.7/22(24)18/20(24)18/30(36)2412/20(24)12.7/22(24)或18/3 0(3 6)19/33(36)3618/30(36)19/33(36)无注：如表4备注，只有AS/NZS电缆标准将3.6 kV列为中压电缆，且如表4列举，AS/NZS电缆标准中无Um为17.5 kV这一电压等级。由于HD标准的特殊注：如表4备注，只有AS/NZS电缆标准将3.6 kV列为中压电缆，且如表4列举，AS/NZS电缆标准中无Um为17.5 kV这一电压等级。由于HD标准的特殊性（罗列欧盟区域全部国家的标准），表5 中除3.6 kV一栏，其他电压标识在HD标准总则中都有涉及，应用到不同部分时再具体对应。压电缆及附件。但需要说明的是，除CB基本等同IEC标准外，表4不同标准里的同一电压等级下的电缆，由于标准对材料及某些细节规定的差异，成本会略有差异。但同一电压等级的同芯数规格同结构电缆在不同标准下的成本差异，会小于同一标准下不同电压等级同芯数规格同结构电缆的成本差异。4IEC60038:2009IECstandardvoltages对额定电压的规定除IEC60183：2 0 15 规定了额定电压的选择，IEC60038：2 0 0 9 中表3 序Aug.2023Vol.42No.8588http:/882023年第8 期ELECTRICITYBUILDING建筑电气列I（详本文表6）对三相交流系统标称电压（线电压）高于1kV不超过3 5 kV的规定，也验证了不同地域标准的系统标称电压可以归属于同一个系统最高电压下。表6高于1kV不超过3 5 kV的三相交流系统标称电压（线电压）与相关设备Tab.6 1 kV 35 kV nominal voltage(line voltage)of three-phase AC system and related equipment系统最高电压系统标称电压/kV/kv3.63.337.26.6612111017.51524222036333040.5355电缆电压选择的其他建议如果依据IEC60183：2 0 15 在电压标识问题上未能说服业主，比如业主坚持1.9/3.3（3.6）、3.8/6.6（7.2)、6.3 5/11(12)、12.7/2 2（2 4)、19/33（3 6）电压标识，在电缆成本基本无差异的情况下推荐如下两种解决方案：a.在业主可以接受的情况下电缆适用BS标准或HD标准；这两大系列标准有现行英文版本，在国内可以找到完全满足这两个标准的电缆供应商。b.参照IEC605022：2 0 14，国际及国内权威机构可以提供相应型式试验报告以供项目验收。6美国、加拿大标准中压电缆电压等级规定美国、加拿大标准将线电压高于2 kV但不超过46kV的电缆定义为中压电缆。其电压标识方法独特，不采用U/U（U m）标识，而只有一个电压值，这个值是基于系统的线电压U，但其电缆产品表述电压时需同时注明其绝缘水平（10 0%、13 3%、17 5%），绝缘水平对应系统的接地状况，其具体对应关系详见本文表3。美国、加拿大标准规定中压电缆的电压等级为5 kV、8 k V、15 k V、2 5 k V、2 8 k V、3 5 k V、46 k V。选择电缆时除了该额定电压外，还需要匹配其绝缘水平（即对应的接地系统）。7结语现在有国际项目经验的中国公司已经越来越多，对电缆电压的选择也越来越合理，但完全靠经验积累需要一个漫长的过程，同时也要付出一定的代价。希望本文能帮助工程技术人员迅速掌握中压电缆电压等级的选择，助力中国公司海外项目的承接，为中国“一带一路”倡议的深人贡献绵薄之力。参考文献1上海电缆研究所有限公司，等GB/T12706.22020额定电压1kV（U m=1.2 k V）到3 5 kV（U m=40.5 k V）挤包绝缘电力电缆及附件第2 部分：额定电压6 kV（U m=7.2 k V）到3 0 kV（U m=3 6 k V）电缆 S北京：中国标准出版社，2 0 2 0.2上海电缆研究所有限公司，等CB/T12706.32020额定电压1kV（U m=1.2 k V）到3 5 kV（U m=40.5 k V）挤包绝缘电力电缆及附件牛第3 部分：额定电压3 5 kV（U m=40.5 k V）电缆 S北京：中国标准出版社，2 0 2 0.3 International Electrotechnical Commission.IEC60502-2:2014Power cables with extruded insulationand their accessories for rated voltages from 1 kV(Um=1.2kV)up to 30kV(Um=36kV)Part 2:Cables forrated voltages from 6 kV(Um=7.2 kV)up to 30 kV(Um=36kV)S,2014.4 Joint Technical Committee EL-003,ElectricWires and Cables.AS/NZS 1429.1:2006(Reconfirmed2017）Ele c t r ic c a b le s Po ly m e r ic in s u la t e d -Pa r t 1:For working voltages,1.9/3.3(3.6)kV up to andincluding 19/33(36)kVs,2017.5EuropeanCommitteeforElectrotechnicalStandardization.HD620S2:2010Distribution cableswith extruded insulation for rated voltages from 3.6/6(7.2)kV up to and including 20.8/36(42)kvS,2007.6InternationalElectrotechnicalCommission.IEC60183:2015Guidancefortheselectionofhigh-voltage AV cable systemS,2015.7（美）WilliamAThue电力电缆工程M.孙建生，徐晓峰，等译北京：机械工业出版社，2 0 14.8 中国电力科学研究院，等CB/T2900.50-2008电工术语发电、输电及配电通用术语 S.北京：中国标准出版社，2 0 0 8.9 1InternationalElectrotechnicalCommission.IEC 60038:2009IEC standard voltages S,2009.2022-07-07来稿2023-07-24修回