電氣自動化設(shè)計中高壓進線電纜選型的分析與探討

吳峰

摘 要：隨著社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，我國電力行業(yè)獲得了迅猛進步，電氣工程項目自動化水平越來越高，極大地解放了人力，提高了電力行業(yè)的經(jīng)濟效益。但從當(dāng)前電氣自動化設(shè)計活動實際開展情況來看，在高壓進線電纜選型過程中仍存在一定的問題和不足，影響電氣自動化系統(tǒng)的正常工作，本文主要針對電氣自動化設(shè)計中高壓進線電纜選型進行探究，希望能為電氣行業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：電氣自動化設(shè)計;高壓進線電纜;選型分析

1 前言

在外線工程項目建設(shè)過程中，高壓進線電纜是重要組成部分之一，直接關(guān)系著輸電工程項目運行的穩(wěn)定性和安全性。但從當(dāng)前高壓進線電纜實際安裝情況來看，仍然存在很多問題和風(fēng)險，引起建設(shè)成本的增加和施工應(yīng)用過程中的安全隱患。因此，需要加強對高壓進線電纜選型工作的分析與探究，明確電氣自動化設(shè)計中高壓進線電纜的應(yīng)用，以降低工程項目的建設(shè)成本，提高高壓進線電纜的工作效率。

2 電氣自動化設(shè)計中高壓進線電纜選型

2.1 電纜終端頭選型

在電纜線路運行的過程中，電纜附件是重要的組成部分，直接關(guān)系著電纜系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。在電纜敷設(shè)完成之后，需要針對高壓進線電纜的工作要求和工作環(huán)境配置各種電纜附件，并按照設(shè)計工藝將至安裝到電纜端部，共同發(fā)揮電力運輸和電力調(diào)控的作用。電纜終端頭主要包括戶外電纜終端和戶內(nèi)電纜終端兩部分，戶外電纜終端通常應(yīng)用復(fù)合套管式終端、有瓷套式終端以及全預(yù)制式終端。戶內(nèi)電纜終端廣泛使用GIS終端，GIS終端可以分為干式GIS中端盒，濕式GIS終端兩種。濕式GIS終端將絕緣膠助劑充填到套管內(nèi)，這個過程需要廠家配合完成，工序比較繁瑣，運維工作量大，占地面積較大。干式終端并不需要加絕緣膠助劑，使用壽命較長，運維和安裝比較簡單，占地面積較小，而且可以有效避免漏油問題。干式GIS終端主要包括裝配式和插拔式兩種結(jié)構(gòu)形式，二者主要在圍觀結(jié)構(gòu)以及頂部密封處理方面存在差異。在選擇電纜終端型號時，需要與開關(guān)匹配[1]。

復(fù)合套管戶外終端運輸方便安裝簡單、重量較輕、防爆性能優(yōu)良，可以有效解決傳統(tǒng)瓷套爆炸時碎片產(chǎn)生的風(fēng)險，有效維護設(shè)備和人員的安全。復(fù)合套管戶外終端更適合在人群相對比較密集的場所使用，但是復(fù)合套管戶外終端的穩(wěn)定性相對較差，在運行一段時間之后，可能會出現(xiàn)疏水性，導(dǎo)致復(fù)合套管電氣性能以及機械性能下降，密封也會存在老化問題。瓷套式戶外終端辨識能力和憎水性能優(yōu)良，有著良好的耐候性，但是重量相對較大，施工裝卸、安裝不便利，而且防爆性能比較差。由于此套式戶外終端使用的材料是脆性材料，在爆炸之后，碎片會威脅周邊電氣設(shè)備及人員的安全，適合在人群相對稀疏的區(qū)域使用。全預(yù)制式戶外終端安裝時只需要處理好電纜本體即可，具有優(yōu)良的絕緣性能和抗腐蝕性能，直接利用硅橡膠整體成型全預(yù)制式戶外終端，運輸安裝便捷簡單，重量較輕，在使用過程中也比較易于維護和保養(yǎng)。運行期間也可以避免漏油問題而引起的環(huán)境危害和事故問題。通常情況下，110千伏及以下的戶外電纜終端主要采取全預(yù)制式戶外終端，220千伏以上電壓等級由于絕緣性能問題尚未全面應(yīng)用全預(yù)制式戶外終端，通常采取復(fù)合套管充油電纜終端或者瓷套式電纜終端[2]。

2.2 導(dǎo)體材料的選型

市面上常見的高壓電纜主要包括鋁金屬和銅金屬作為導(dǎo)體材料，還有一部分是鋁合金材質(zhì)的電纜。相對于普通的鋁金屬和鋁合金材料來說，銅金屬的電氣性能和機械性能要更加優(yōu)良，可靠性、安全性較高。銅的熔點要遠大于鋁的熔點，鋁合金的熔點則略低于普通鋁金屬的熔點。所以，鋁合金和鋁金屬并不適合作為耐火電纜的導(dǎo)體，銅金屬是更好的選擇，從機械強度來看，鋁合金較差，銅金屬較好。從導(dǎo)體耐蝕性方面比較，銅金屬最佳，鋁合金最差。對比三者的導(dǎo)體斷裂伸長率來看，銅金屬最好，鋁金屬最差，鋁合金次之。比較三者電纜導(dǎo)體材料的經(jīng)濟性和可靠性可以發(fā)現(xiàn)，由于鋁芯電纜外徑較大，在施工清理過程中所產(chǎn)生的摩擦力相對于銅金屬電纜來說要更大，會大幅降低電纜所允許的牽引力，增大施工難度，容易引起電纜施工過程中的損傷，影響整根電纜的長度，而且還會降低系統(tǒng)的可靠性和安全性，導(dǎo)致事故隱患的增加。從整體施工角度來看，鋁合金電纜的性能要差于普通的鋁金屬電纜，銅導(dǎo)體電纜性能相對較好[3]。

2.3 金屬護套選型

在電纜運行安裝的過程中，容易受到機械應(yīng)力和外部應(yīng)力的作用導(dǎo)致電纜出現(xiàn)損傷，影響電纜正常穩(wěn)定的工作。因此，需要在電纜外部加裝金屬護套以對電纜線進行適當(dāng)?shù)臋C械保護，避免電纜芯在使用過程中受損，延長電纜的使用壽命，同時，金屬護套的安裝也可以避免潮氣或者水氣進入到電纜內(nèi)部而造成短路問題，避免外地對電纜產(chǎn)生壓力破壞。也可以有效防止絕緣發(fā)熱產(chǎn)生的熱膨脹損害，常見的電纜金屬護套包括鋁護套、鉛護套、不銹鋼護套以及銅護套。鋁護套承受壓力的能力較強，機械強度較大，并不需要加固，而且鋁金屬的密度相對較小，可以有效降低整體電纜的重量，導(dǎo)電性能較好，允許通過的短路電流較大。但是鋁金屬護套耐腐蝕性能較差，外徑比較大。鉛金屬護套耐震性能較差，機械強度較差，在受到震動的場合容易遭到破壞。同時，鉛金屬的密度比較大會，造成電纜的整體重量較大，但是鉛金屬護套密封性能比較好，可以有效防止電纜中進入水汽或者潮氣，保障電纜的絕緣性能。耐腐蝕性能相對一般金屬來說也比較好，多應(yīng)用于海底電纜系統(tǒng)當(dāng)中。銅金屬護套的優(yōu)勢是機械強度優(yōu)良，導(dǎo)電性能好，適合焊接平滑或者扎紋成型。但是銅金屬護套造價比較高，重量也較大，不銹鋼護套適合于焊接平滑成型，機械強度較大，導(dǎo)電性能差，重量比較大。工程項目建設(shè)人員需要結(jié)合電纜線路的敷設(shè)環(huán)境以及地形特征，選取可靠的金屬護套方案，有效保護電纜線路的持續(xù)穩(wěn)定工作，提高電纜線路的工作效益和工作質(zhì)量[4]。

3 電氣自動化設(shè)計中高壓進線電纜計算

在進行高壓進線電纜選型和設(shè)計的過程中，需要結(jié)合用電設(shè)備的用電要求以及線路進線電壓，科學(xué)設(shè)計高壓進線電纜鋪設(shè)方案。電纜鋪設(shè)方式主要包括電纜溝鋪設(shè)、電纜直埋鋪設(shè)、電纜排管鋪設(shè)以及戶外電纜架空鋪設(shè)等幾種方式。結(jié)合電纜鋪設(shè)要求以及能夠滿足要求的絕緣材料、電纜護套材料和導(dǎo)體的相關(guān)因素，綜合選擇適合電纜長期穩(wěn)定運行的材料和方案。電纜截面的選取則主要從電壓損失校驗、載流量計算以及熱穩(wěn)定校驗等三方面因素綜合考慮確認(rèn)。根據(jù)直埋電纜位置處最熱月平均溫度以及土壤特征確定土壤直埋敷設(shè)的校正系數(shù)，并針對土壤特性以及溫度等環(huán)境資料選取工程地質(zhì)條件基礎(chǔ)資料作為計算參考依據(jù)。其次，還需要結(jié)合空氣中鋪設(shè)時最熱月平均最高環(huán)境溫度，電纜溝內(nèi)鋪設(shè)時同一層支架上其他電纜與本工程電纜的鋪設(shè)凈距離以及無遮陽架空鋪設(shè)等情況確定校正系數(shù)。

4 結(jié)束語

綜上所述，在進行高壓進線電纜選型時，需要結(jié)合高壓進線電纜的實際工作情況以及工作要求，科學(xué)選擇高壓進線電纜材料，通過合理的計算方法計算校正系數(shù)，盡可能的減少輸送距離和工作環(huán)境，對于高壓進線電纜正常工作的影響，保證高壓進線電纜可以持續(xù)穩(wěn)定安全可靠的工作。

參考文獻

[1]陸莎.基于人工智能技術(shù)在電氣自動化控制中的應(yīng)用分析[J].電子世界，2019（12）.

[2]夏君山，夏向陽，趙威，etal.基于差值電流分析的高壓電纜在線監(jiān)測研究[J].高壓電器，2019（7）.

[3]李萬超，尹海丞，王磊.高壓電纜局部絕緣老化故障智能定位系統(tǒng)設(shè)計[J].自動化與儀器儀表，2019（8）：41-45.

[4]蘇鵬.電氣自動化在工業(yè)機械控制中的應(yīng)用探討[J].內(nèi)燃機與配件，2019（17）.