110kV電纜線路設(shè)計分析

朱添明

（茂名供電局（粵能電力設(shè)計院），廣東 茂名 525000）

110kV電纜線路設(shè)計分析

朱添明

（茂名供電局（粵能電力設(shè)計院），廣東 茂名 525000）

隨著電力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)速度的加快，越來越多的城市采用電纜線路替代架空線路。由于城市地下環(huán)境日趨復(fù)雜，使電纜線路的設(shè)計增加了不少的困難，因此本文對110kV電纜線路的路徑、敷設(shè)方式、電纜及附件、金屬護套接地等問題進行了探討。

110kV；電纜線路；設(shè)計

供電網(wǎng)絡(luò)是城市能源的命脈，隨著空中出線走廊趨緊以及城市美化的需要，110kV電纜線路的應(yīng)用愈來愈廣。與架空線路相比，電纜線路具有顯著的優(yōu)勢，例如不占用地面空間、少受外界環(huán)境影響、供電可靠、運行簡便、維護工作量少等。但是電纜輸電線路也具有投資較大、敷設(shè)后不易變動、線路分支較難、故障尋的不易等不足，這就對電纜線路的設(shè)計工作提出了更高的要求，尤其是城市地下空間較為緊張、地下構(gòu)筑物及市政設(shè)施眾多，地下環(huán)境非常復(fù)雜?；谶@個原因，本文對110kV電纜線路的設(shè)計進行了分析和探討。

1 電纜路徑選擇

《電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》（GB 50217-2007）、《城市電力電纜線路設(shè)計技術(shù)規(guī)定》（DL/T 5221-2005）、《城市電力電纜線路初步設(shè)計內(nèi)容深度規(guī)程》（DL/T 5405-2008）等標準規(guī)范都對電纜路徑選擇做出了規(guī)定，要求電纜路徑滿足經(jīng)濟、合理、安全、適用的原則，前面兩個規(guī)范特別強調(diào)了電纜路徑要與城市總體規(guī)劃相結(jié)合，并滿足各種市政管線和其他市政設(shè)施統(tǒng)一安排的要求。這樣做的目的是減少重復(fù)的基建施工給城市交通、市民日常生產(chǎn)與生活帶來的不利影響，也是為了貫徹“以人為本”的設(shè)計指導(dǎo)思想。電力電纜工程投資大，尤其是較長的線路，路徑選擇對經(jīng)濟性的影響非常大，所以應(yīng)盡量選擇短的路徑，但是城市地下環(huán)境非常復(fù)雜，還要考慮與現(xiàn)有的和擬建中的市政管線、設(shè)施、建（構(gòu)）筑物的關(guān)系，盡量選擇拆遷量小、投資低、實施難度小的方案，也就是要綜合考慮各種因素，從中選出技術(shù)可靠、經(jīng)濟合理、施工與維護都方便的方案。

2 電纜敷設(shè)方式選擇

2.1 常用敷設(shè)方式與特點

電纜線路常用敷設(shè)方式包括直埋敷設(shè)、排管敷設(shè)、頂管敷設(shè)、隧道敷設(shè)、電纜溝敷設(shè)、橋梁敷設(shè)等。直埋敷設(shè)是一種簡單、經(jīng)濟的敷設(shè)方式，一般要求敷設(shè)深度不少于0.7m，敷設(shè)電纜應(yīng)具備鎧裝層和防腐層，適用于地勢平坦、土質(zhì)便于開挖的地段，同時要求溝底鋪砂，地面覆蓋混凝土保護板和裝設(shè)電纜走向的警告標志。排管敷設(shè)是應(yīng)用廣泛的一種敷設(shè)方式，配合工井便于機械化施工，但是電纜出入管口時易摩擦損傷外套，所以要采取保護措施。頂管敷設(shè)是穿越公路、鐵路、河流等，采取一種特殊敷設(shè)方式，它的特點頂管出口方向，難以精準控制施工難度大，要在管中預(yù)埋牽引繩，但是電纜出入管口時易摩擦損傷外套，所以要采取保護措施。電纜隧道配以完善的輔助設(shè)施是理想的敷設(shè)方式，電纜敷設(shè)、運行維護都較為便利，適用于電纜線路多且不易開挖的場合，但投資較大，施工周期較長。電纜溝屬二級構(gòu)筑物，沒有完善的輔助設(shè)施和防水條件，但占用地下空間少，投資較省。橋梁敷設(shè)充分利用交通設(shè)施，可以減少基建投資，但不應(yīng)影響橋梁的正常使用和外觀效果，還須取得橋梁管理部門的認可。

2.2 敷設(shè)方式的選擇

110kV電纜截面較大，敷設(shè)困難，采用隧道敷設(shè)方式利于施工和維護，有條件的應(yīng)作為電纜敷設(shè)的首選方式。隧道施工可選擇明挖法和暗挖法，明挖法投資省，但對交通和環(huán)境影響較大，在人口密集、交通繁忙的市區(qū)應(yīng)采用暗挖法建設(shè)。截面形式可采用圓形隧道和矩形隧道，圓形隧道空間利用率更高，所以應(yīng)優(yōu)先選用圓形隧道。

排管敷設(shè)是次一級的選擇，當(dāng)投資與地下空間都受到一定程度限制時，可選擇排管敷設(shè)，但需注意每段電纜的轉(zhuǎn)彎數(shù)（≥45°）不宜超過3個，否則施工困難，容易損傷電纜。設(shè)計時還要考慮散熱因素，因排管散熱不好對輸送容量影響很大。確定排管截面時要校驗載流量，還可通過增設(shè)散熱孔加以改善。

頂管敷設(shè)是特殊地段的選擇，它的路徑可以使圓弧和直線，不能做成直角形式。它具有施工方便，造價低的特點。它與排管敷設(shè)都需要考慮散熱因素。

電纜溝不便維護，運行時間長了，會出現(xiàn)溝蓋板破損而進水現(xiàn)象，影響道路美觀和電纜絕緣性能，所以一般情況下慎重選用電纜溝敷設(shè)方式。

至于直埋敷設(shè)和橋梁敷設(shè)方式，由于110kV電纜屬于比較重要的電纜，一般不選擇直埋敷設(shè)方式?？梢岳脴蛄悍笤O(shè)的應(yīng)盡量利用，但需考慮電纜熱伸縮變形，宜采用蛇形敷設(shè)方式。在大跨距橋梁上還應(yīng)設(shè)置伸縮弧，以適應(yīng)橋梁自身的伸縮變形。

3 電纜及其附件選擇

3.1 電纜選型

按照DL/T 5221-2005的規(guī)定，110kV電纜應(yīng)選擇銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜，絕緣屏蔽層或金屬護套為鉛或鋁護套，外護套為聚氯乙烯（PVC）或聚乙烯（PE）。一般隧道或電纜溝敷設(shè)采用PVC外套，排管敷設(shè)采用PE外套。因PE外套更為柔軟，有利于穿管敷設(shè)。

3.2 電纜附件選擇

電纜附件包括電纜中間接頭、電纜終端接頭、保護管、電纜支架等。選擇電纜附件不僅在于自身質(zhì)量，例如可靠的電氣絕緣性能、穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量、合理的價格等，還要考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計和應(yīng)用場合。

電纜中間接頭分為直通型和絕緣型兩類，按照絕緣結(jié)構(gòu)又分為繞包型（TJ）、包帶模塑型（TMJ）、擠塑模塑型（EMJ）、預(yù)制型（PJ）等類型。TJ、TMJ早期應(yīng)用較多，但效果不佳，一般情況應(yīng)選用PJ，水下敷設(shè)可選用EMJ。

電纜終端頭分為變壓器終端、GIS終端、戶外終端、戶內(nèi)終端等型式。選擇終端頭時應(yīng)與連接的設(shè)備一致，如與GIS設(shè)備連接要使用GIS終端頭，與變壓器連接采用變壓器終端頭等。此外，電纜終端頭有干式（G）和含油（C）之分，整體預(yù)制（I）和組合預(yù)制（Z）之分，應(yīng)根據(jù)工程特點因地制宜選用。

電纜保護管通常情況下應(yīng)采用非磁性材質(zhì)，如玻璃鋼、C-PVC等。必須使用鋼管時，應(yīng)切斷磁路，一般做法是沿管軸線方向在外壁上切開1cm寬通長口，再以銅條鑲嵌切口并焊牢。電纜支架也應(yīng)采用非磁性材質(zhì)，目前多用玻璃鋼支架。

4 電纜護套接地方式

由于三芯電纜中三相電流對稱分布，所以金屬護套的感應(yīng)電壓近于零，但是110kV電纜一般都采用單芯電纜，在芯線和金屬護套之間會感應(yīng)出很高的電壓，不僅在金屬護套上形成環(huán)形電流而產(chǎn)生熱能損耗，加快絕緣層的老化，還降低芯線的載流量，因而必須采取接地措施。

接地方式主要有四種：

（1）一端直接接地，另一端經(jīng)護層電壓限制器再接地；

（2）中間的一點直接接地，兩端經(jīng)護層電壓限制器接地；

（3）交叉互聯(lián)接地；

（4）兩端直接接地。

一般情況下，可采用第一種接地方式，直接接地點通常為受電側(cè)終端。如果電纜一端與架空線相接，直接接地點應(yīng)選擇架空線一端；若電纜兩端均與架空線相接時，直接接地點應(yīng)選在雷擊概率大的架空線一端。

采用第二種接地方式時，如果短路故障時的感應(yīng)電壓較高或為降低對鄰近弱電線路電氣干擾強度時，應(yīng)設(shè)置回流線，并且回流線截面應(yīng)可滿足最大暫態(tài)電流下的熱穩(wěn)定性要求，回流線外還要有防腐層。

第三種接地方式用于長電纜，電纜金屬護套及絕緣層要分成3個或3的倍數(shù)個長度均等的小段，然后對相鄰電纜段的金屬護套（屏蔽層）交叉互聯(lián)。電纜交叉互聯(lián)后如果排列對稱，交叉互聯(lián)循環(huán)電流為零；如果不對稱，交叉互聯(lián)就會有循環(huán)電流，因此分割長度應(yīng)盡量相等。

最后一種接地方式適合較短的線路（≤200m）或長距離水底電纜。

（5）電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)。按照南方電網(wǎng)公司要求，110kV電纜線路的電纜交叉互聯(lián)與電纜隧道敷設(shè)均需要安裝電纜在110kV線監(jiān)測系統(tǒng)。確保電網(wǎng)安全運行。

結(jié)語

在110kV電纜線路設(shè)計中，合理選擇線路路徑、電纜敷設(shè)方式、電纜及附件、電纜金屬護套接地方式，可以降低工程投資，便于施工和運行維護，但是各城市特點迥異，因此應(yīng)結(jié)合工程的實際情況，靈活選用設(shè)計參數(shù)，使設(shè)計成果更經(jīng)濟、合理、安全和適用。

[1]李久程.110kV及以上高壓電纜線路的設(shè)計[J].云南電力技術(shù)，2013，41（z1）：49-52.

[2]石紅，方琦.中心城區(qū)電力電纜隧道線路設(shè)計初探[J].城市道橋與防洪，2015 （01）：175-177.

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