智利LAJA1水电站工程中压载流导体的选择计算与分析

李振华 穆建军

（湖南省水利水电勘测设计研究总院 长沙市 410007）

引 言

智利LAJA1水电站工程设计工作遵循IEC、IEEE、ASTM等国际标准，而外方设计咨询工程师对我国相关标准不熟悉，设计工作开展初期部分等同于IEC标准的GB得不到外方咨询工程师的认可，例如中压电缆选型计算时所选取的温度和敷设系数、电缆的额定载流量等参数，湖南省水利水电勘测设计研究总院（下简称：省水院）初期所提交的GB标准及电缆厂家样本均得不到外方咨询公司（POYRY）认可，后经双方会议商讨，省水院与外方咨询工程师面对面交流，外方工程师以DIN VDE标准，省水院以GB标准分别对同一回路电缆进行选型计算，省水院计算结果与外方基本一致，双方在最终计算中达成共识，省水院根据外方习惯，做出部分修改，选取了部分DIN VDE 0276中的参数用于中压电缆选型计算。此种计算方法及修正系数选择可供部分涉外项目作为参考。

1 智利LAJA1水电站概况

智利LAJA1水电站安装2台20.9 MVA（18.8 MW）灯泡贯流式水轮发电机组，安装高程海拔≤1 000m，电站的多年平均温度16℃，最高气温29.5℃，最低气温-3.2℃，发电机出口的额定电压为11 kV，额定功率因数为 0.9（滞后），额定频率为50 Hz。

电站发电机电压侧（11 kV)采用单机单变接线，发电机出口的三相对称短路电流周期分量起始值为33 kA。

本站设置2台21MVA、220kV/11kV双线圈三相升压电力变压器，高压侧（220 kV）采用单母线接线，以一回220 kV线路送入当地电网系统。

根据合同文件规定，所有中压电缆均选用XLPE绝缘、PVC护套、单芯、铜电缆，绝缘要求采用12/20 kV，载流量需留有10%的裕度。

2 中压电缆选择计算过程

2.1 发电机至11 kV中压开关柜之间的电缆。

（1）导体回路持续工作电流。

环境温度选取45℃，电缆导体最高工作温度选取90℃，根据DIN VDE 0276-1000标准，查图1得温度系数K1=0.87。

图1 温度校正系数表

电缆采用三角形排列敷设，根据DIN VDE 0276-1000标准，查图2得电缆敷设系数K2=0.85。

图2 敷设校正系数表

（2）采用保守计算原则，电缆载流量预留10%安全裕量，则电缆持续允许电流为：

根据DIN VDE 0276-620的相关规定，查图3得XLPE-1×240mm2电缆采用三角形排列敷设条件下的额定载流量为634A（空气中）。根据上述计算每相宜选取3根240mm2XLPE绝缘单芯电缆。

图3 XLPE电缆载流量表

（3）热稳定校核。

热稳定校验电流按中压系统短时耐受电流33 kA校验，得：

根据上述热稳定校验计算，电缆截面积在不小于98 mm2时即可满足发电机回路热稳定要求。综合电缆载流量计算和热稳定校验计算结果，最终选定发电机回路电缆为每相三根XLPE绝缘截面积为240mm2单芯电缆（三角形排列），同时满足载流量和热稳定要求。

2.2 中压系统其他回路电缆

中压系统其他回路电缆包括11 kV中压柜至主变压器、励磁分支回路、厂变分支回路电缆选择计算与2.1章节相似，此处不再重复介绍。

3 比较与分析

在智利LAJA1水电站项目设计阶段初期，因省水院与外方咨询公司关于工程采用标准问题产生了分歧，以发电机回路中压电缆的选择计算为例，双方分别采用GB标准和DIN VDE标准进行比较计算（结果见附表），经比较在本工程条件下，GB标准规定电缆的温度系数（K1）和敷设系数（K2）虽分别与DIN VDE标准规定的相应参数有较大区别，但根据两种标准选择的温度系数和敷设系数的乘积基本一致，换言之，可认为选用两种标准规定的温度系数和敷设系数的计算结果基本一致。

在本工程电缆选择计算中，通过对各标准详细比较发现，我国GB标准对敷设系数的规定并不详细，例如单芯电缆三角形、平行敷设条件以及垂直敷设条件下都没有详细描述，电缆平行敷设根数对载流量的影响也没有详细描述，很多情况下都需要凭借工程师的经验进行相应的估算取值工作，我们考虑到DIN VDE标准中的系数规定更详细、取值更清晰更有说服力等因素，最终采用DIN VDE标准中的相关系数进行计算。

附表 GB标准与DIN VDE标准导体长期允许载流量计算比较（对应本工程环境和敷设条件）

基于附表的比较结果，外方咨询工程师在后续工作中也认可了我们的计算方法和GB标准中的相关系数，省水院在后续的站用电系统计算（站用变压器容量计算、低压系统短路电流计算、柴油机容量选择计算、低压电缆选型计算）和厂房内部照明照度计算时均以GB标准作为设计依据并顺利通过审查，为推动GB标准走向国际起到一定作用。

4 结 论

（1）智利LAJA1水电站项目设计阶段初期不能直接引用国内规程规范，根据此特殊要求，采用国内中压电缆选择计算方法与国际标准中规定的修正系数配合使用，相比单纯引用国内规范更容易被外方咨询公司接受，本工程的计算方法对相关国外工程中压电缆选择设计工作具有一定的参考价值。

（2）在涉外项目中，受双方设计习惯、标准、工作方式等各方面因素的影响，往往在设计阶段初期会出现工程进度推进缓慢的情况，其中一个主要原因是外方对我国工程技术了解有限，达不到相互信任的程度，因此在设计阶段初期最重要的是要与外方技术咨询公司建立互相信任的工作关系，部分涉外项目可以参照本工程的经验，尽可能地多了解国际标准，并对国际标准和GB标准进行详细的比较，列出比较结果，争取外方咨询工程师对GB标准的了解和信任，这样既能推进本工程后续工作的顺利进行，也能对我国GB标准起到积极的推广作用。