10 kV電力電纜設(shè)計(jì)淺析

丁德志

（四會(huì)市正量電力設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 四會(huì) 526200）

1 電力電纜特性及選用

1.1 電纜額定電壓的規(guī)定

對(duì)電纜的額定電壓要適應(yīng)當(dāng)前使用電纜的電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。用U0/U（Um）表示，其中U0表示每一導(dǎo)體與屏蔽間的額定工頻電壓，U表示任何兩導(dǎo)體之間的額定工頻電壓，Um表示每一導(dǎo)體與屏蔽間的最大工頻電壓。

1.2 使用電纜的系統(tǒng)電壓

1.2.1 系統(tǒng)標(biāo)稱電壓U

表示的是標(biāo)識(shí)系統(tǒng)的相與相之間的電壓有效值，它與電纜的額定電壓U一致。

1.2.2 雷電過電壓Up

表示的是由于雷電放電或某些原因而導(dǎo)致系統(tǒng)指定位置上產(chǎn)生了相對(duì)地或相對(duì)相過電壓。

1.3 使用在不同類別電網(wǎng)系統(tǒng)中的電力電纜的選擇

GB/T12706建議使用中性點(diǎn)有效接地的A類或B類電網(wǎng)系統(tǒng)完全絕緣的電纜;而中性點(diǎn)不是有效接地的 C類電網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)該使用增強(qiáng)絕緣水平的電纜，B類電網(wǎng)系統(tǒng)也可以使用增強(qiáng)絕緣水平的電纜

2 10 kV電力電纜的設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)注意的事項(xiàng)

10 kV電力電纜的設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)注意以下事項(xiàng)：①為了確保10 kV電力電纜預(yù)期的使用壽命及增加其使用安全性，應(yīng)盡可能避免電力電纜在地面和支架間產(chǎn)生摩擦拖拉現(xiàn)象的發(fā)生。在進(jìn)行敷設(shè)電纜時(shí)，建議從電纜盤的頂端把電纜引出，首先將電纜整齊地排列在一起，接著對(duì)其進(jìn)行加固措施，確保電纜接頭彼此保持一定的距離；②對(duì)于同一層橋架里面的電纜，需進(jìn)行分層敷設(shè)、將其整齊地排列在一起，確保轉(zhuǎn)彎處具有相同的弧度。當(dāng)所設(shè)計(jì)的電纜與交通運(yùn)輸要道交叉時(shí)，應(yīng)在其外面加上鋼管使其不受車輛直接沖擊；③當(dāng)電力電纜的設(shè)計(jì)工作快結(jié)束時(shí)，需要做好防火封堵等工作，此外，對(duì)于鋪設(shè)有電纜的路段建議設(shè)置明顯的提示標(biāo)志。

3 10 kV電力電纜設(shè)計(jì)方案

3.1 電纜選型

現(xiàn)階段，交聯(lián)聚乙烯（XLPE）絕緣電力電纜（以下簡(jiǎn)稱XLPE絕緣電纜）在電力系統(tǒng)建設(shè)中的使用最為廣泛。因?yàn)榻宦?lián)電纜所具有的難燃性以及其PVC的外護(hù)套本身也是阻燃的，并且具有一定的低毒低煙性，不僅如此，阻燃交聯(lián)聚乙烯電纜具有相對(duì)成熟的技術(shù)及廣泛應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)。所以在電纜設(shè)計(jì)工作時(shí)宜選用阻燃PVC套的交聯(lián)聚乙烯電纜。

3.2 電纜護(hù)套的選擇

對(duì)于電纜的外護(hù)層的選擇要滿足幾點(diǎn)：①對(duì)于交流單相回路的電力電纜，避免出現(xiàn)未經(jīng)非磁性處理的金屬帶、鋼絲鎧裝；②對(duì)于在潮濕、含化學(xué)腐蝕環(huán)境及易受水浸泡的電纜，其金屬套、加強(qiáng)層以及鎧裝上應(yīng)設(shè)置擠塑外套；③除了溫度在－20℃以下、藥用化學(xué)液體浸泡的場(chǎng)所以及有低毒難燃性要求的電纜擠塑外套宜用聚乙烯外，其他的可用聚氯乙烯外套；④用在有水或或化學(xué)液體浸泡環(huán)境的6～35 kV重要性交聯(lián)聚乙烯電纜，應(yīng)具備滿足使用要求的金屬塑料復(fù)合阻水層等防水構(gòu)造。

3.3 電纜外護(hù)層的選擇

外護(hù)層主要有PE護(hù)層及PVC護(hù)層兩種類型。PE護(hù)層的機(jī)械性能及電氣性能都比PVC護(hù)層要好，且施工安裝方便，但阻燃性缺乏，主要用在直埋和穿管敷設(shè)方式。PVC護(hù)層則具備阻燃性，適用于明敷于隧道中。

為方便電纜設(shè)計(jì)后的維護(hù)及試驗(yàn)，外護(hù)層外應(yīng)有一層外電極。外電極可與外護(hù)套一起擠出，但常用的辦法是在外護(hù)套上涂一層石墨的辦法。

3.4 電纜附件的選擇

電纜附件的選擇：①戶內(nèi)終端在室內(nèi)使用，不受大氣環(huán)境的影響?，F(xiàn)階段用于XLPE絕緣電纜的戶內(nèi)終端多種多樣。接插式附件終端用于無電壓、有電壓無電流以及有電壓有負(fù)荷等狀態(tài)下，方便運(yùn)行檢修；②戶外終端環(huán)境較差，其附件要能夠承受復(fù)雜的外環(huán)境且要確保良好的運(yùn)行；③護(hù)層絕緣保護(hù)的選擇，要求符合在使用環(huán)境條件下可靠、耐久、監(jiān)視維護(hù)方便，并且利于安裝；④回流線的阻抗及其兩端接地電阻，應(yīng)該與系統(tǒng)內(nèi)最大零序電流以及回流線上感應(yīng)電壓相匹配來進(jìn)行。均壓線的自然接地端的電阻值要大于均壓線本身阻抗的30倍以上?；亓骶€或著均壓線的排列配置方式，要使得在正常工作電流時(shí)產(chǎn)生的損耗是最小的。

3.5 電纜的敷設(shè)

對(duì)于各種不同的電纜敷設(shè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)了解敷設(shè)總長(zhǎng)度、工井位置、各轉(zhuǎn)變點(diǎn)位置、上下坡度以及地下管線位置特性等各方面的因素。

在對(duì)電纜線路的總長(zhǎng)度進(jìn)行檢查時(shí)，應(yīng)該首先檢查線路上是否有預(yù)留位置。要為后期電纜檢修工作預(yù)留一定的的電纜余量，應(yīng)該將其設(shè)置在終端、接頭、過馬路穿管以及過建筑物等處。為了增強(qiáng)電纜運(yùn)行的可靠性，應(yīng)盡可能多的減少電纜接頭。

在電纜中間接頭處應(yīng)進(jìn)行防水處理工作，這是因?yàn)?XLPE絕緣電纜的接頭通?？偟陀谠娎|護(hù)套，特別是中低壓電纜，密封處一旦進(jìn)水，就會(huì)使得絕緣部分直接暴露于水中。高壓電纜接頭雖設(shè)置有金屬護(hù)套，但金屬護(hù)套的連接處仍存在一定的弱點(diǎn)。所以接頭位置最好在電纜溝道、直埋處增加防水措施。比如說直埋，可在接頭位置處修建水泥槽，在進(jìn)行密封處理后，再填砂蓋板，然后進(jìn)行直埋處理。

3.6 電纜金屬護(hù)套的連接與接地的方式

3.6.1 護(hù)套兩端接地

當(dāng)電纜線路比較短，且傳輸功率很小時(shí)，護(hù)套上的感應(yīng)電壓也非常小。當(dāng)護(hù)套兩端接地后形成通路時(shí)，護(hù)層中的環(huán)流變得很小，所帶來的損耗不多，對(duì)電纜的載流量影響很小。當(dāng)電纜線路很短，利用小時(shí)數(shù)也較低，且傳輸容量有較大裕度時(shí)，電纜線路就可以采用護(hù)套兩端不經(jīng)任何保護(hù)器接地的形式，如圖1所示。

3.6.2 護(hù)套一端接地

當(dāng)電纜線路長(zhǎng)度不長(zhǎng)于500 m時(shí)，電纜護(hù)套就可以采用一端直接接地（一般在終端頭位置接地），而另一端經(jīng)保護(hù)器接地的方式，且要求護(hù)套其它部位對(duì)地絕緣，這樣就使得護(hù)套沒有構(gòu)成回路，能夠盡可能大的減少護(hù)套上的環(huán)行電流，增強(qiáng)電纜的輸送容量。為了確保人身安全不受到傷害，非直接接地一端護(hù)套中的感應(yīng)電壓要低于50 V，其接地方式如圖2所示。

圖1 兩端直接接地方式

圖2 一端直接接地，另一端保護(hù)接地方式

4 10 kV電力電暖運(yùn)行新技術(shù)展望

4.1 采用單相接地故障指示儀

目前大量使用的線路短路故障指示儀，對(duì)于快速判斷短路故障區(qū)域有很大的幫助，尤其是對(duì)電纜線路，該技術(shù)比較成熟，正確率也相當(dāng)高。但它對(duì)于單相接地故障的判斷較困難，雖然現(xiàn)在有些廠家推出了單相接地故障指示儀，但其在現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行效果到底如何還有待時(shí)間的檢驗(yàn)。

4.2 應(yīng)用電纜修復(fù)液注入技術(shù)

電纜導(dǎo)體中的水份將大大縮短電纜的使用壽命。電纜修復(fù)液注入技術(shù)是通過向電纜中注入一種特制修復(fù)液，從而消除電纜體內(nèi)的水份，阻止水份對(duì)絕緣體的進(jìn)一步劣化。修復(fù)液遇水后生成一種膠狀物附著在受損電纜絕緣內(nèi)表層。在一定程度上修復(fù)了水樹侵蝕所造成的缺陷，可延長(zhǎng)電纜的使用壽命。

4.3 利用紅外成像儀對(duì)電纜中間接頭進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)

電纜中間接頭的故障不是一蹴而就，往往通過長(zhǎng)期運(yùn)行逐步暴露出來，其間必有一個(gè)發(fā)展階段，如內(nèi)部產(chǎn)生電弧、 溫度升高等。理論上紅外成像儀具備測(cè)試物體內(nèi)部溫度的功能，可以通過測(cè)試電纜中間接頭處和電纜其它部分的環(huán)境溫度，來發(fā)現(xiàn)其是否存在溫度升高的情況。該技術(shù)目前尚處于探索階段。

4.4 采用模塑電纜中間接頭

它是通過在現(xiàn)場(chǎng)將兩根電纜澆鑄而成，相當(dāng)于使兩根電纜成為一個(gè)整體，安全可靠性大大增加。該類中間接頭幾乎沒有一個(gè)發(fā)生過故障。但它的缺點(diǎn)是制作時(shí)間比目前常用的熱縮和冷縮型中間接頭長(zhǎng)許多。

5 結(jié)束語(yǔ)

10 kV電力電纜的設(shè)計(jì)工作應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況來進(jìn)行，在具體工程設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)考慮電纜走徑、敷設(shè)深度以及腐蝕等方面的影響因素。在確保線路安全要求的前提下，要綜合考慮各種因素合理地進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便于電力電纜線路的安全運(yùn)行和施工，最大范圍地降低工程造價(jià)。

[1]賈虹霓.關(guān)于高壓電力電纜的設(shè)計(jì)技術(shù)[J].寧夏電力，2005（S1）.

[2]林春琴.高壓電力電纜的設(shè)計(jì)技術(shù)[J].云南電力技術(shù)，2003（03）.

[3]張育衛(wèi).110kV及以上交聯(lián)聚乙烯電纜金屬護(hù)套接地淺析[J].科技傳播，2011（16）.