電力系統(tǒng)中高壓電纜輸電線路設(shè)計問題淺析

鄭修奇

國網(wǎng)遼寧省電力有限公司鐵嶺供電公司

1、高壓電纜線路設(shè)計工作的重要性

在公用配電網(wǎng)絡(luò)中，電纜所占的比例非常大。在建筑密度大或負(fù)載密度高的地區(qū)或者在城市和工業(yè)區(qū)沒有架設(shè)高架線的地方，適當(dāng)使用電纜的使用是非常重要的。然而，在分散在該地區(qū)和農(nóng)村地區(qū)的建筑物上，缺乏架空走廊，因此可能出現(xiàn)故障的情況越來越多。此外，人們越來越重視環(huán)境的保護(hù)，因此要求我們在技術(shù)經(jīng)濟(jì)中必須優(yōu)化和精心規(guī)劃配電網(wǎng)。高壓電纜線路設(shè)計中應(yīng)注意的主要問題是電網(wǎng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化的選擇，選用適當(dāng)?shù)木W(wǎng)格結(jié)構(gòu)，采用適合的結(jié)構(gòu)元件。例如：電纜、導(dǎo)體截面和變壓器模型和尺寸應(yīng)該結(jié)合實際情況選擇，這樣電網(wǎng)的建設(shè)成本就可以降到最低，設(shè)計工作也可以簡化。

2、電力系統(tǒng)中高壓電纜輸電線路設(shè)計

2.1 選擇外護(hù)套

如果高壓電纜線路在110kV及以上，可將聚氯乙烯(PVC)或聚乙烯(PE)作為外護(hù)套。目前，電纜的防水層以鉛合金護(hù)套或皺紋鋁護(hù)套效果最好，而鉛合金護(hù)套較皺紋鋁護(hù)套具有更好的耐腐蝕性能和較小的彎曲半徑，但鉛合金護(hù)套比重大，機械性能不如皺紋鋁護(hù)套，對施工安裝不利。從金屬護(hù)套的短路容量方面考慮，鋁較鉛的導(dǎo)電性能好，能耐受較大的短路電流。聚氯乙烯耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能比聚乙烯好，在燃燒時分解的氯氣有助于阻燃，且聚氯乙烯對化學(xué)腐蝕的耐受性能不及聚乙烯，在燃燒時會析出含有氯化氫等有毒氣體。電纜敷設(shè)多位于市區(qū)道路，出于安全和環(huán)?？紤]，電纜外護(hù)套選用聚乙烯材料。

2.2 回流線的選擇與布置

2.2.1 選擇回流線

參照《電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》(GB50217-2007)，110kV及以上單芯電纜金屬護(hù)層單點直接接地，如果系統(tǒng)短路使電纜金屬護(hù)層上的工頻感應(yīng)電壓超出其絕緣耐受強度，或者需要對電纜周邊弱電線路電氣干擾強度進(jìn)行抑制，需將回流線裝設(shè)于一端互聯(lián)并接地線路中。如果發(fā)生單相接地短路故障，短路電流可通過回流線流回系統(tǒng)中性點，產(chǎn)生的磁通對部分電纜導(dǎo)線接地電流產(chǎn)生的磁通進(jìn)行抵消。故而，裝設(shè)回流線，不僅能夠使短路故障時的感應(yīng)電壓降低，而且能夠避免電纜線路周邊信號電纜的感應(yīng)電壓過大。

2.2.2 布置回流線

在電纜線路附近布置回流線：①電纜三相品字形布置，高壓電纜敷設(shè)難度較大，可在電纜品字兩肩上對回流線進(jìn)行布置，在半長處換位一次；②長電纜線路交叉互聯(lián)，如果電纜線路比較長，可進(jìn)行單元劃分，將各單元分為均勻的三段，進(jìn)行三相交叉互聯(lián)，且線路兩端金屬護(hù)層接地，其電阻低，幾何平均半徑大；③在發(fā)電廠或變電所對電纜線路任一終端進(jìn)行設(shè)置，具體操作中經(jīng)常忽視回流線和電中性線接地連接部位。

2.3 采用一端接地方式時接地端選擇

電纜接地，選用三芯電纜作為中壓電纜，三相電纜的芯線在電纜中呈三角形對稱布置，三相電流對稱，金屬外皮無感應(yīng)電流，高壓單芯電纜則不同。其芯線和金屬護(hù)套與變壓器的初級繞組和次級繞組類似。電纜經(jīng)交流電流時，周邊部分磁力線會與金屬護(hù)套鉸鏈，使護(hù)套中產(chǎn)生感應(yīng)電壓。假定護(hù)套兩點接地，護(hù)套與導(dǎo)線會形成閉合回路，產(chǎn)生環(huán)形電流。當(dāng)電纜處于正常運行狀態(tài)，金屬護(hù)套上的環(huán)形電流數(shù)量級與芯線負(fù)載電流相同，不僅會使電纜絕緣層老化，且會降低芯線載流量。故而，選用一端接地方式，另一端經(jīng)護(hù)層電壓限制器接地的方式對電纜進(jìn)線接地。

2.4 選擇直線接地端

①線路全部采用電纜，可使線路終端處接地；②電纜一端與架空線相連，可在與架空線相連的一端對護(hù)套直接接地點進(jìn)行設(shè)置，避免護(hù)套電壓過大，并在另一端對護(hù)層電壓限制器進(jìn)行設(shè)置；③如果電纜兩端與架空線均相連，在架空線容易被雷擊處設(shè)置護(hù)套的直接接地點，另一端設(shè)置護(hù)層電壓限制器。

2.5 絕緣分割交叉互聯(lián)接地

線路路徑較長，線芯電流也比較大，金屬護(hù)套只一端接地的感應(yīng)電壓很高，不利于設(shè)備及人員安全。普通接頭較為常見，分割電纜金屬護(hù)套和絕緣屏蔽層，使其以合適的單元形式存在，將各單元劃分為3個均等的段落，應(yīng)用絕緣接頭連接相鄰段電纜金屬護(hù)套和屏蔽層，使它們的連續(xù)回路對三相導(dǎo)體的各段進(jìn)行依次包圍，該種互聯(lián)方式比較特殊。相較于普通接頭，絕緣接頭可在電氣上對護(hù)套和外屏蔽層進(jìn)行分段。

2.6 選擇敷設(shè)方式

2.6.1 電纜隧道

電纜隧道具有很大的空間，運用輔助設(shè)施，其敷設(shè)、運行都比較方便，適用于電纜回路多且重要的情況。110kV及以上電纜輸電線路普遍選用該種敷設(shè)方式。電力電纜隧道橫截面為圓形或矩形，圓形隧道空間能夠被導(dǎo)體正三角形排列、電纜線路垂直蛇形敷設(shè)等充分利用，對電纜金屬護(hù)套感應(yīng)電壓進(jìn)行有效控制，避免電纜支架數(shù)量過多，節(jié)約成本。

2.6.2 電纜溝

電纜溝不會占用過多的地下空間，以自然采光和通風(fēng)為主，主要應(yīng)用移動抽水方式進(jìn)行排水，運行很長時間之后，溝蓋板容易斷裂破損，地面水也容易溢入溝內(nèi)，使道路基礎(chǔ)設(shè)施等不夠美觀，并對電纜絕緣產(chǎn)生影響，無法達(dá)到良好的輸電線路設(shè)計效果。電力人員要依據(jù)具體工程背景，合理選擇敷設(shè)方式，保障電力系統(tǒng)整體工程質(zhì)量。

總而言之，電纜線路設(shè)計直接影響了電力工程的安全，電纜線路設(shè)計需要引起了電力部相關(guān)部門的極大重視，所以，在配電網(wǎng)規(guī)劃中重視電纜線路設(shè)計的管理，這樣可以為電力系統(tǒng)的完善提供了有力的保障。

[1]李志良.裝配式活動電纜支架在高壓電纜線路的應(yīng)用[J].云南電力技術(shù)，2016，44(S2)：133-134.

[2]謝以生.高壓電纜故障定位系統(tǒng)的研究和開發(fā)[D].電子科技大學(xué)，2016.

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