浅谈电力系统高压电缆输电技术

周剑谋

（江门市电力工程输变电有限公司，广东 江门 529000）

浅谈电力系统高压电缆输电技术

周剑谋

（江门市电力工程输变电有限公司，广东 江门 529000）

高压输电是实现大容量或远距离输电的主要技术手段，也是输电技术发展水平的主要标志。文章针对电力电缆输电线路，分析了高压电缆主要设备的配置原则、参数选择等技术条件。通过合理确定护层接地方式，提高供电可靠性，在尽量提高电缆载流量的同时，正确认识载流量的确定方式。

电力电缆；高压输电；技术

随着电力系统需求的不断扩大，用电量骤增，变电所的规模呈现扩大趋势，变电所的出线回路数不断增加，同时，城市建筑物的密度也在不断增大，造成架空输电线路路径问题很难解决，因此，在城镇电力负荷增长较快的城市内，选择高压电缆代替架空输电线路的送电方案大量涌现。通过合理确定护层接地方式，提高供电可靠性，在尽量提高电缆载流量的同时，正确认识载流量的确定方式。

1 高压电缆在电力系统应用中的优点

高压电缆与架空线路相比具有以下优点：①高压电缆具有输电线路路径宽度小的特点，所以线路路径选择相对容易。②高压电缆为隐蔽工程，建成后，电缆设施会被道路、草坪、人行道等城市基础设施所覆盖，不会影响城市景观。③高压电缆不易受周围环境和污染的影响。同时，高压电缆线路也存在不足之处。高压电缆的投资较高，对高压电缆设计的要求也相应提高；建成后不容易改变，故障测寻与维修较难。

2 高压电缆线路与电力系统的连接及绝缘配合要求

2.1 电力系统中应用的3种方式

（1）电缆进线段方式。是指变电站出线间隔采用高压电缆，敷设一段电缆后，再采用架空线的方式与对端变电站相连，这是一种非常常见的电缆应用方案。

（2）高压电缆线路作为电力线路中间的一部分。是指在城市中的高压电力线路，由于受到架空线路路径选择困难的影响，架空线路中间的一段采用电力电缆，即电缆的两端均为架空线路。

（3）变电所之间，全线采用高压电缆。

2.2 对系统绝缘的配合要求

为防止雷电波损坏电缆设施，一般从两方面采取保护措施：一是使用避雷器，限制来波的幅值；二是在距电缆设施适当的距离内，装设可靠的进线保护段，利用导线高幅值入侵波所产生的冲击电晕，降低入侵波的陡度和幅值，利用导线自身的波阻抗限制流过避雷器的冲击电流幅值。

2.2.1 对避雷线的配置要求

对于电缆进线段方式，与电缆线路相连的架空线路，如果与高压电缆相连的66 kV及以上变电所为组合电器GIS变电所，则架空线路应架设2 km避雷线；如果与高压电缆相连的35 kV及以上变电所为敞开式配电装置的变电所，则架空线路应架设1 km避雷线。这是高压电缆设计的一个重要的外部条件。在DL/T5092－1999《110～500 kV架空送电线路设计技术规程》中说明了架空线路防雷保护方式，但未提到高压电缆应用的此项要求，因此，在电缆的设计中，必须按照绝缘配合的要求，在架空线路上架设满足长度要求的避雷线。尤其对于改扩建工程，发现原架空线路未架设避雷线时，应改造相应线路，架设避雷线。

2.2.2 对避雷器的配置要求

对于电缆进线段的10～220 kV电力电缆线路，电缆线路与架空线相连的一端应装设避雷器，这一原则在DL/T5221－2005《城市电力电缆线路设计技术规定》中被确定下来。根据DL/T620－1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》，对于发电厂、变电所的35 kV及以上电缆进线段，如电缆长度不超过50 m或虽超过50 m，但经校验，装设一组阀式避雷器即能符合保护要求时，可只装避雷器F1或F2。

对于 10～220 kV高压电缆线路两端均与架空线相连的情况，应在电缆线路两端分别装设避雷器，这是DL/T5221－2005的要求。而DL/T620－1997中明确规定，与架空线路相连接的长度超过 50 m的电缆，应在其两端装设阀式避雷器或保护间隙；长度不超过50 m的电缆，只在任何一端装设即可。工程实践中，对于两端连接架空线路的电缆，其长度大多超过50 m，可见，两条文的工程意义基本一致。电缆线路一端与架空线相连，且电缆长度小于其冲击特性长度时，电缆线路应在两端分别装设避雷器。当进入波电压与电缆非架空线侧的最大脉冲电压相等时，其相应的电缆长度称为冲击特性长度，或称为脉冲波特性长度，也称为临界长度。

3 高压电缆的主要技术特点

高压电缆的主要设计技术指标是指，在确定电缆截面的情况下，保证电缆的运行可靠性，并尽量提高电缆的载流量。影响电缆可靠性及载流量的因素非常多，其中电缆护层的接地方式是其中的核心因素。

3.1 电缆金属护套或屏蔽层接地方式

对于三芯电缆，应在线路两终端直接接地，如在线路中有中间接头者，应在中间接头处另加设接地。而对于单芯高压电缆的接地方式则较为复杂，包括一端接地方式、线路中间一点接地方式、交叉互联接地方式及两端直接接地方式。

电缆终端头、中间接头、绝缘接头之间的距离是由金属护层上任一点非接地处的正常满载情况下的感应电压确定的，即金属护层上任一点非接地处的正常感应电压，在未采取不能任意接触金属护层的安全措施时，不得大于50 V；除这一情况外，不得大于100 V。

3.2 电缆金属护套或屏蔽层接地方式选择分析

城市内布置接头工作井一般比较困难，例如，110 kV双回电缆接头井的长度约12 m、宽约2 m，布置难度可想而知，同时，由于过多的电缆接头会降低电缆的运行可靠性，因此，推荐在现场条件允许的情况下，电缆的中间接头和绝缘接头尽量少，提高电缆可靠性。

为降低 110 kV及以上电缆外护套绝缘所承受的工频过电压，抑制对邻近弱电线路和设备的电磁干扰，宜沿电缆线路装设平行的回流线。交叉互联方式适用于较长的电缆线路，且将线路全长均匀地分割成3段或3的倍数段。使用绝缘接头把电缆金属护套隔离，并使用互联导线把金属护套连接成开口三角形，电缆线路在正常运行状态下流过3根单芯电缆金属护套的感应电流矢量和为零，就能避免电缆负载能力受流过金属护套的循环电流引起发热的影响。在雷电或操作过电压作用下，绝缘接头两端会出现很高的感应电压，为保护电缆外护层免遭击穿，因此需在绝缘接头部位设金属护套电压限制器。另外，由于在每个交叉互联段的两端是直接接地，当系统发生单相接地故障时，电缆金属护套中的电流能抵消或降低由电缆产生的磁场对周边弱电线路的干扰。

3.3 高压电缆的载流量

高压电缆线路的截面通常是在系统规划中确定下来的，而具体的载流量则需要根据工程的具体条件来确定。根据不同的外部条件及设备制造工艺，同一截面的高压电缆的载流量是一个变化值。主要体现在以下4个方面：①高压电缆的安装地理条件不同。例如，热阻不同、埋设深度的地温不同等等。②高压电缆的敷设方式不同。例如，排列方式、互层接地方式、直埋、排管、沟道、隧道等等。③高压电缆的系统条件不同。例如，额定电流、短路电流及持续时间等等。④高压电缆的绝缘种类及结构不同。例如，是否采用交联聚乙烯作为主绝缘、金属屏蔽层截面、防水层、外护套等。

针对电力电缆线路，高压电缆的绝缘种类主要集中在交联聚乙烯或自容式充油电缆。但是，金属屏蔽层的截面应满足单相接地故障或不同地点两相同时发生故障时短路容量的要求，径向防水层的截面应满足单相或三相短路故障时短路容量的要求，不同的导体最高工作温度，不同的电缆外护套材料，这些因素都说明，电缆的结构与当地的电力系统条件相关联。另外，不同的制造厂制造工艺的不同，其电缆结构设计也会存在细微的差别。

4 结束语

总之，高压电缆输电线路是一项技术含量较高，劳动强度较大，时效性要求很高的野外工作，而且受天气、环境、地理状况等的影响较大。这就要求在高压电缆应用的过程中，对避雷器、避雷线、护套接地方式及载流量等主要技术原则方面给予充分关注，使高压电缆系统的设备配置合理，参数选择正确，保证高压电缆的可靠运行。

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