電力系統(tǒng)中高壓電纜輸電線路設(shè)計研究

王傳雙 黃珅

摘要：隨著城市的擴張，用電需求量持續(xù)增長，電力工程電纜設(shè)計任務(wù)尤為突出，電力工程電纜設(shè)計的質(zhì)量直接影響到供電安全及其整體質(zhì)量。電力工程電纜的設(shè)計涉及諸多因素，不僅包括電纜工程規(guī)模、電纜結(jié)構(gòu)、施工概況、工程技術(shù)要點，還包括市政規(guī)劃、橋梁敷設(shè)等因素，影響設(shè)計方案的因素較多，本文主要針對電力電纜工程設(shè)計相關(guān)問題進行了分析，希望有關(guān)人員能夠有所借鑒。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);高壓電纜;輸電線路;設(shè)計;

一、電力電纜線路簡述

電力系統(tǒng)常見的電能傳輸方式有兩種：架空線路及電纜線路。架空線路電力傳輸廣泛采用的方式，這個不再進行敘述。電纜線路常用于城市地下電網(wǎng)、發(fā)電站引出線路、工礦企業(yè)內(nèi)部供電及過江海水下輸電等特殊情況。大多數(shù)是不具備架設(shè)架空線路的情況下采用電纜線路。電纜線路與架空線路比較之優(yōu)劣情況如下：

（1）優(yōu)點：1）電纜敷設(shè)在地下，不占地面空間，同一地下電纜通道，可以容納多回線路;2）在城市道路和大型工廠，用電纜供電，有利于市容、廠容整齊美觀;3）自然氣象條件（如雷電，風雨，鹽霧，污穢等）和周圍環(huán)境對電纜的影響很小;4）電纜隱蔽在地下，對人身比較安全，供電可靠性高;電纜線路的運行維護費用比較小。

（2）缺點：1）電纜線路建設(shè)投資費用較高，是架空線的幾倍;電纜故障隱蔽，測試較難;2）電纜損壞后，修復時間較長;3）電纜不容易分支;4）電纜線路設(shè)計使用年限不如架空線長。

二、電纜路徑通道的設(shè)計

城市電纜通道建設(shè)應(yīng)根據(jù)城市規(guī)劃和電網(wǎng)規(guī)劃（工程規(guī)模、電壓等級等）、功能要求、自然條件等因素，結(jié)合消防、環(huán)保、節(jié)能等要求，合理進行通道路徑選擇、截面選取，充分考慮使用功能要求和安全可靠性，積極采取各項經(jīng)濟可行的節(jié)能措施，并與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。

（1）電纜線路路徑應(yīng)與城市總體規(guī)劃相結(jié)合，應(yīng)與各種管線和其他市政設(shè)施統(tǒng)一安排，且應(yīng)征得城市規(guī)劃部門同意;（2）電纜線路路徑應(yīng)綜合路徑長度、施工、運行和維護方便等因素，統(tǒng)籌兼顧，做到技術(shù)可行、安全適用、環(huán)境友好、經(jīng)濟合理;（3）供敷設(shè)電纜用的構(gòu)筑物宜按電網(wǎng)遠景規(guī)劃一次建成;（4）供敷設(shè)電纜用的保護管、電纜溝或直埋敷設(shè)的電纜不應(yīng)平行敷設(shè)于其他管線的正上方或正下方;（5）電纜與電纜、管道、道路、建（構(gòu)）筑物等之間的最小距離，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》（GB50217-2018）表5.3.5的規(guī)定;（6）電纜跨越河流宜利用城市交通橋梁、交通隧道等公共設(shè)施敷設(shè)，并應(yīng)征得相關(guān)管理部門同意。

1、電纜敷設(shè)設(shè)計

（1）直埋敷設(shè)

電纜敷設(shè)入地下壕溝中沿溝底鋪有墊層和電纜上鋪有覆蓋層，且加設(shè)保護板再埋齊地坪的敷設(shè)方式。優(yōu)點：敷設(shè)方便，節(jié)省材料和人工費。缺點：維護不便，如果要維護，就需要把覆土挖開，僅建議用在不考慮維護，或能接受這種維護方式的地方。

（2）保護管敷設(shè)

電纜敷設(shè)入地下壕溝中的電纜保護管內(nèi)，沿溝底鋪有墊層和電纜排管上鋪有覆蓋層，且加設(shè)保護板再埋齊地坪的敷設(shè)方式。保護管敷設(shè)的特點：電纜排管敷設(shè)對電纜的效果比直埋敷設(shè)要好，電纜不容易受到外部機械損傷，占地空間小，運行可靠;電纜敷設(shè)條數(shù)較多、道路狹窄地段，穿越公路、鐵路和建筑物時，排管敷設(shè)是一種較好的選擇。

（3）電纜溝敷設(shè)

電纜敷設(shè)入封閉式、蓋板可開啟的電纜構(gòu)筑物（蓋板與地坪相齊或稍有上下）內(nèi)的敷設(shè)方式。電纜溝敷設(shè)的特點：電纜溝蓋與地面平齊，可掀開溝道;電纜不容易受到外部機械損傷，占用空間相對較小。

4）隧道敷設(shè)

電纜敷設(shè)入可容納較多電纜數(shù)、有供安裝和巡視的通道、全封閉型的電纜構(gòu)筑物內(nèi)的敷設(shè)方式。電纜隧道敷設(shè)的特點：電纜隧道應(yīng)具有照明、排水裝置，并采用自然通風和機械通風相結(jié)合的通風方式、具有防火及阻燃功能，另外還安裝有電纜在線監(jiān)測裝置。電纜敷設(shè)于隧道中，外力損壞的可能性較小，對電纜的敷設(shè)、安全運行、維護十分有利。

三、電纜型式與截面的選擇

1、電纜結(jié)構(gòu)

（1）電纜絕緣材料

高壓電纜絕緣材料有聚氯乙烯、交聯(lián)聚乙烯、油紙絕緣等，中高壓電纜宜選用交聯(lián)聚乙烯，低溫場所、高溫場所、人員密集或有低毒阻燃性防火要求、放射性作用場所宜選用交聯(lián)聚乙烯。

電力電纜可按絕緣材料、結(jié)構(gòu)特征、敷設(shè)環(huán)境、電壓等級等進行分類，10kV～110kV電纜應(yīng)優(yōu)先選用交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜。

（2）絕緣電氣性能

對10kV以上的交聯(lián)聚乙烯電纜，應(yīng)選用內(nèi)、外半導電與絕緣層三層共擠工藝特征的型式，其優(yōu)點：防止主絕緣與半導體屏蔽以及主絕緣與絕緣屏蔽之間引入外界雜質(zhì);在制造過程中防止主絕緣、半導電層的損傷;由于內(nèi)外屏蔽與主絕緣緊密結(jié)合，提高了起始游離放電電壓。

（3）電纜屏蔽

電纜導體由多根導線絞合而成，與絕緣層之間易形成氣隙，導體表面不光滑，會造成電場集中。在絕緣表面和護套接觸處也可能存在間隙，引起局部放電。導體表面加一層半導電材料，與被屏蔽的導體等電位，并與絕緣層良好接觸，稱為導體屏蔽;在絕緣層表面加一層半導電材料的屏蔽層，與被屏蔽的絕緣層有良好接觸，與金屬護套等電位，稱為絕緣屏蔽。

（4）電纜導體及截面

1）導體材料

電纜導體一般采用高電導系數(shù)的金屬銅、鋁制造。銅導體主要適用情況如下：高可靠性回路;振動劇烈、有爆炸危險或?qū)︿X有腐蝕等嚴酷的工作環(huán)境;耐火電纜;安全性要求高的公共設(shè)施;工作電流較大，需增多電纜根數(shù)時。

2）電纜芯數(shù)

3～35kV供電回路，除工作電流較大的回路或電纜敷設(shè)于水下時，可選用單芯電纜外，應(yīng)選用三芯電纜;110kV供電回路，除敷設(shè)于湖、海水下等場所且電纜截面不大時可選用三芯型外，可選用單芯電纜;110kV以上供電回路，應(yīng)選用單芯電纜。

（6）金屬護套

電纜金屬護套（內(nèi)護套）一般采用鉛和鋁，其作用在于保護電纜絕緣在敷設(shè)、運行過程中，免受外力機械損傷和各種環(huán)境因素如水、日光、生物、火災等引起的破壞，承擔徑向阻水作用，并作為接地故障短路電流流回系統(tǒng)中性點的有效通道，采用波紋鋁套、平板鋁套、銅套、鉛套、不銹鋼套，常用的為波紋鋁套或鉛套，以保證電纜長期穩(wěn)定的電氣性能。

（7）電纜外護層

電纜外護層是保護電纜免受機械損傷和腐蝕的保護覆蓋層。其作用是防止鎧裝層和金屬護套遭受化學腐蝕，絕緣和防火的作用也十分重要，一般為非金屬材料聚合物。 PVC外護套和PE外護套是最常用的兩種非金屬外護套。

2、電纜截面選擇

電纜導體最小截面的選擇，應(yīng)同時滿足規(guī)劃載流量和通過系統(tǒng)最大短路電流時熱穩(wěn)定的要求。根據(jù)實際情況，選擇電纜截面的大小時，應(yīng)首先考慮長期允許載流量;其次進行熱穩(wěn)定的校核;最后考慮經(jīng)濟電流密度和網(wǎng)絡(luò)允許電壓降。理論上，無論根據(jù)哪種方法選擇的電纜截面，都應(yīng)該用其他方法去校核，亦即應(yīng)根據(jù)各種方法分別求出最小截面積，然后從中選擇最大值為最終選定值。

四、結(jié)語

電力電纜線路的設(shè)計是一項系統(tǒng)性的網(wǎng)絡(luò)工程，在實際的設(shè)計過程中會受到多種外界因素的影響，且具有隱蔽性。因此，就必須要加強對電力電纜設(shè)計質(zhì)量控制，保證電力電纜設(shè)計質(zhì)量，保證電力電纜工作能夠順利進行。

參考文獻：

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