淺談電力系統(tǒng)高壓電纜輸電技術(shù)

周劍謀

（江門市電力工程輸變電有限公司，廣東 江門 529000）

淺談電力系統(tǒng)高壓電纜輸電技術(shù)

周劍謀

（江門市電力工程輸變電有限公司，廣東 江門 529000）

高壓輸電是實(shí)現(xiàn)大容量或遠(yuǎn)距離輸電的主要技術(shù)手段，也是輸電技術(shù)發(fā)展水平的主要標(biāo)志。文章針對(duì)電力電纜輸電線路，分析了高壓電纜主要設(shè)備的配置原則、參數(shù)選擇等技術(shù)條件。通過合理確定護(hù)層接地方式，提高供電可靠性，在盡量提高電纜載流量的同時(shí)，正確認(rèn)識(shí)載流量的確定方式。

電力電纜；高壓輸電；技術(shù)

隨著電力系統(tǒng)需求的不斷擴(kuò)大，用電量驟增，變電所的規(guī)模呈現(xiàn)擴(kuò)大趨勢(shì)，變電所的出線回路數(shù)不斷增加，同時(shí)，城市建筑物的密度也在不斷增大，造成架空輸電線路路徑問題很難解決，因此，在城鎮(zhèn)電力負(fù)荷增長(zhǎng)較快的城市內(nèi)，選擇高壓電纜代替架空輸電線路的送電方案大量涌現(xiàn)。通過合理確定護(hù)層接地方式，提高供電可靠性，在盡量提高電纜載流量的同時(shí)，正確認(rèn)識(shí)載流量的確定方式。

1 高壓電纜在電力系統(tǒng)應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)

高壓電纜與架空線路相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：①高壓電纜具有輸電線路路徑寬度小的特點(diǎn)，所以線路路徑選擇相對(duì)容易。②高壓電纜為隱蔽工程，建成后，電纜設(shè)施會(huì)被道路、草坪、人行道等城市基礎(chǔ)設(shè)施所覆蓋，不會(huì)影響城市景觀。③高壓電纜不易受周圍環(huán)境和污染的影響。同時(shí)，高壓電纜線路也存在不足之處。高壓電纜的投資較高，對(duì)高壓電纜設(shè)計(jì)的要求也相應(yīng)提高；建成后不容易改變，故障測(cè)尋與維修較難。

2 高壓電纜線路與電力系統(tǒng)的連接及絕緣配合要求

2.1 電力系統(tǒng)中應(yīng)用的3種方式

（1）電纜進(jìn)線段方式。是指變電站出線間隔采用高壓電纜，敷設(shè)一段電纜后，再采用架空線的方式與對(duì)端變電站相連，這是一種非常常見的電纜應(yīng)用方案。

（2）高壓電纜線路作為電力線路中間的一部分。是指在城市中的高壓電力線路，由于受到架空線路路徑選擇困難的影響，架空線路中間的一段采用電力電纜，即電纜的兩端均為架空線路。

（3）變電所之間，全線采用高壓電纜。

2.2 對(duì)系統(tǒng)絕緣的配合要求

為防止雷電波損壞電纜設(shè)施，一般從兩方面采取保護(hù)措施：一是使用避雷器，限制來波的幅值；二是在距電纜設(shè)施適當(dāng)?shù)木嚯x內(nèi)，裝設(shè)可靠的進(jìn)線保護(hù)段，利用導(dǎo)線高幅值入侵波所產(chǎn)生的沖擊電暈，降低入侵波的陡度和幅值，利用導(dǎo)線自身的波阻抗限制流過避雷器的沖擊電流幅值。

2.2.1 對(duì)避雷線的配置要求

對(duì)于電纜進(jìn)線段方式，與電纜線路相連的架空線路，如果與高壓電纜相連的66 kV及以上變電所為組合電器GIS變電所，則架空線路應(yīng)架設(shè)2 km避雷線；如果與高壓電纜相連的35 kV及以上變電所為敞開式配電裝置的變電所，則架空線路應(yīng)架設(shè)1 km避雷線。這是高壓電纜設(shè)計(jì)的一個(gè)重要的外部條件。在DL/T5092－1999《110～500 kV架空送電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》中說明了架空線路防雷保護(hù)方式，但未提到高壓電纜應(yīng)用的此項(xiàng)要求，因此，在電纜的設(shè)計(jì)中，必須按照絕緣配合的要求，在架空線路上架設(shè)滿足長(zhǎng)度要求的避雷線。尤其對(duì)于改擴(kuò)建工程，發(fā)現(xiàn)原架空線路未架設(shè)避雷線時(shí)，應(yīng)改造相應(yīng)線路，架設(shè)避雷線。

2.2.2 對(duì)避雷器的配置要求

對(duì)于電纜進(jìn)線段的10～220 kV電力電纜線路，電纜線路與架空線相連的一端應(yīng)裝設(shè)避雷器，這一原則在DL/T5221－2005《城市電力電纜線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》中被確定下來。根據(jù)DL/T620－1997《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》，對(duì)于發(fā)電廠、變電所的35 kV及以上電纜進(jìn)線段，如電纜長(zhǎng)度不超過50 m或雖超過50 m，但經(jīng)校驗(yàn)，裝設(shè)一組閥式避雷器即能符合保護(hù)要求時(shí)，可只裝避雷器F1或F2。

對(duì)于 10～220 kV高壓電纜線路兩端均與架空線相連的情況，應(yīng)在電纜線路兩端分別裝設(shè)避雷器，這是DL/T5221－2005的要求。而DL/T620－1997中明確規(guī)定，與架空線路相連接的長(zhǎng)度超過 50 m的電纜，應(yīng)在其兩端裝設(shè)閥式避雷器或保護(hù)間隙；長(zhǎng)度不超過50 m的電纜，只在任何一端裝設(shè)即可。工程實(shí)踐中，對(duì)于兩端連接架空線路的電纜，其長(zhǎng)度大多超過50 m，可見，兩條文的工程意義基本一致。電纜線路一端與架空線相連，且電纜長(zhǎng)度小于其沖擊特性長(zhǎng)度時(shí)，電纜線路應(yīng)在兩端分別裝設(shè)避雷器。當(dāng)進(jìn)入波電壓與電纜非架空線側(cè)的最大脈沖電壓相等時(shí)，其相應(yīng)的電纜長(zhǎng)度稱為沖擊特性長(zhǎng)度，或稱為脈沖波特性長(zhǎng)度，也稱為臨界長(zhǎng)度。

3 高壓電纜的主要技術(shù)特點(diǎn)

高壓電纜的主要設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)是指，在確定電纜截面的情況下，保證電纜的運(yùn)行可靠性，并盡量提高電纜的載流量。影響電纜可靠性及載流量的因素非常多，其中電纜護(hù)層的接地方式是其中的核心因素。

3.1 電纜金屬護(hù)套或屏蔽層接地方式

對(duì)于三芯電纜，應(yīng)在線路兩終端直接接地，如在線路中有中間接頭者，應(yīng)在中間接頭處另加設(shè)接地。而對(duì)于單芯高壓電纜的接地方式則較為復(fù)雜，包括一端接地方式、線路中間一點(diǎn)接地方式、交叉互聯(lián)接地方式及兩端直接接地方式。

電纜終端頭、中間接頭、絕緣接頭之間的距離是由金屬護(hù)層上任一點(diǎn)非接地處的正常滿載情況下的感應(yīng)電壓確定的，即金屬護(hù)層上任一點(diǎn)非接地處的正常感應(yīng)電壓，在未采取不能任意接觸金屬護(hù)層的安全措施時(shí)，不得大于50 V；除這一情況外，不得大于100 V。

3.2 電纜金屬護(hù)套或屏蔽層接地方式選擇分析

城市內(nèi)布置接頭工作井一般比較困難，例如，110 kV雙回電纜接頭井的長(zhǎng)度約12 m、寬約2 m，布置難度可想而知，同時(shí)，由于過多的電纜接頭會(huì)降低電纜的運(yùn)行可靠性，因此，推薦在現(xiàn)場(chǎng)條件允許的情況下，電纜的中間接頭和絕緣接頭盡量少，提高電纜可靠性。

為降低 110 kV及以上電纜外護(hù)套絕緣所承受的工頻過電壓，抑制對(duì)鄰近弱電線路和設(shè)備的電磁干擾，宜沿電纜線路裝設(shè)平行的回流線。交叉互聯(lián)方式適用于較長(zhǎng)的電纜線路，且將線路全長(zhǎng)均勻地分割成3段或3的倍數(shù)段。使用絕緣接頭把電纜金屬護(hù)套隔離，并使用互聯(lián)導(dǎo)線把金屬護(hù)套連接成開口三角形，電纜線路在正常運(yùn)行狀態(tài)下流過3根單芯電纜金屬護(hù)套的感應(yīng)電流矢量和為零，就能避免電纜負(fù)載能力受流過金屬護(hù)套的循環(huán)電流引起發(fā)熱的影響。在雷電或操作過電壓作用下，絕緣接頭兩端會(huì)出現(xiàn)很高的感應(yīng)電壓，為保護(hù)電纜外護(hù)層免遭擊穿，因此需在絕緣接頭部位設(shè)金屬護(hù)套電壓限制器。另外，由于在每個(gè)交叉互聯(lián)段的兩端是直接接地，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，電纜金屬護(hù)套中的電流能抵消或降低由電纜產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)周邊弱電線路的干擾。

3.3 高壓電纜的載流量

高壓電纜線路的截面通常是在系統(tǒng)規(guī)劃中確定下來的，而具體的載流量則需要根據(jù)工程的具體條件來確定。根據(jù)不同的外部條件及設(shè)備制造工藝，同一截面的高壓電纜的載流量是一個(gè)變化值。主要體現(xiàn)在以下4個(gè)方面：①高壓電纜的安裝地理?xiàng)l件不同。例如，熱阻不同、埋設(shè)深度的地溫不同等等。②高壓電纜的敷設(shè)方式不同。例如，排列方式、互層接地方式、直埋、排管、溝道、隧道等等。③高壓電纜的系統(tǒng)條件不同。例如，額定電流、短路電流及持續(xù)時(shí)間等等。④高壓電纜的絕緣種類及結(jié)構(gòu)不同。例如，是否采用交聯(lián)聚乙烯作為主絕緣、金屬屏蔽層截面、防水層、外護(hù)套等。

針對(duì)電力電纜線路，高壓電纜的絕緣種類主要集中在交聯(lián)聚乙烯或自容式充油電纜。但是，金屬屏蔽層的截面應(yīng)滿足單相接地故障或不同地點(diǎn)兩相同時(shí)發(fā)生故障時(shí)短路容量的要求，徑向防水層的截面應(yīng)滿足單相或三相短路故障時(shí)短路容量的要求，不同的導(dǎo)體最高工作溫度，不同的電纜外護(hù)套材料，這些因素都說明，電纜的結(jié)構(gòu)與當(dāng)?shù)氐碾娏ο到y(tǒng)條件相關(guān)聯(lián)。另外，不同的制造廠制造工藝的不同，其電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也會(huì)存在細(xì)微的差別。

4 結(jié)束語

總之，高壓電纜輸電線路是一項(xiàng)技術(shù)含量較高，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，時(shí)效性要求很高的野外工作，而且受天氣、環(huán)境、地理狀況等的影響較大。這就要求在高壓電纜應(yīng)用的過程中，對(duì)避雷器、避雷線、護(hù)套接地方式及載流量等主要技術(shù)原則方面給予充分關(guān)注，使高壓電纜系統(tǒng)的設(shè)備配置合理，參數(shù)選擇正確，保證高壓電纜的可靠運(yùn)行。

Discusses the Electrical Power System High Tension Cable Electric Transmission Technology

Zhou Jianmou

The high－pressured electric transmission realizes large capacity or the long－distance range electric transmission major technique method, is also electric transmission state－of－art main sign the will.The article in view of the power cable transmission line, has analyzed high tension cable engineering factors and so on major installation’s disposition principle, parameter choice.Through the reasonable determination armor coat earth way, enhances the power supply reliability, while enhances the electric cable current－carrying capacity as far as possible, understands current－carrying capacity correctly the deterministic method.

power cable; high－pressured electric transmission; technology

TM726.1

A

1000－8136（2011）03－0026－02