配电系统电缆线路的设计与应用分析

段发强 周伟民

（国网河南省电力公司 平顶山供电公司运维检修〈配电〉，河南 平顶山467001）

随着我国建设的飞速发展和规划的要求，配电系统电缆线路以其占地少、环境友好、对人身安全、供电可靠、维护工作量小等优点得到了广泛的应用[1]。而电缆线路是电缆的骨架，它的优劣关系到电缆本身功能的发挥和在电缆网中是否能起到应有的作用。随着环境保护理念的日益深入，人们对于配电系统电缆的勘察、设计、运营等方面的环境保护意识也越来越高[2]。只有在配电系统电缆的线路设计中始终体现“安全、环保、舒适、和谐”的新理念，才能符合可持续的科学发展观[3]。本文为此具体探讨了配电系统电缆线路的设计与应用措施。

1 配电系统电缆电气参数特性与设计保护

1.1 配电系统电缆电气参数特性

电缆线路相与相之间以及相与地之间的耦合电容很大，容抗相当小，由此会产生数值很大的电容电流。电缆单位长度阻抗小于架空电缆线路单位长度阻抗，而相对于架空线来说电缆线路的长度一般要短得多，短线路问题会给继电器的整定带来一定的影响。电缆线路各序阻抗角比架空线路阻抗角小。阻抗角的变化会给阻抗继电器的最大灵敏角的校整以及附加阻抗值的测量带来一定的影响。电缆线路零序阻抗与正序阻抗的比值也与架空线有很大的不同[4]。

1.2 配电系统电缆的保护设计

继电保护是电力系统的重要部分，它在保证系统安全、稳定运行等方面起着不可替代的重要作用。对继电保护装置的设计、运行和配置提出了快速性、灵敏型、选择性和可靠性四项基本要求，由于线路网架结构、电压等级的不同，有时候这些要求可能会出现相互矛盾的现象。一个优秀的设计方案往往是综观全局后在保证系统安全、可靠、稳定运行前提下的合理折中。随着电力系统对可靠性要求的进一步提高，也由于纵联保护常常因通道等原因而不能投入运行，因此在10kV 及35kV 配电线路上都要求采用两套纵联保护，以实现主保护的双重化[5]。两套主保护互为备用，原则上只要保护的性能十分完善，采用两套原理相同的保护装置实现主保护的双重化是可行的。但由于系统的运行方式变化很大，也可能出现预料不到的稀有故障，两套主保护采用不同原理应当是有益的。同时目前配电系统架空线路保护的常规配置如下：每回线路配置会为备用的两套完整的、独立的全线速动数字式分相电流差动保护。双重化的三段式接地、相间距离保护作为后备保护；双重化的定时限/反时限零序电流方向保护作为后备保护；线路重合闸保护；配电系统断路器失灵保护[6]。

2 配电系统电缆的线路设计与应用

2.1 平面设计

为了保证电缆运行的最短距离与经济型，我国配电系统电缆的平面设计大多数是采用一条线设计，其实有时完全可以顺应地形、地势，将上、下行线分别设计为各自独立的平面线形，其平面造型亦很优美，两条线中间有时隔以山冈、草地甚至一片森林与大自然融为一体。

2.2 纵面设计

（1）凸形竖曲线半径设置：配电系统电缆由于受地形地貌的制约，连续小半径短平曲线与连续大纵坡小半径竖曲线的组合时常出现。这种情况下很容易做到平纵对应，满足规范要求。但这种组合往往忽略了视距要求，这种情况下往往难以通过调整平曲线半径来解决。此时，宜在不过多增加工程量的前提下适当加大凸曲线半径，以便增大视距，保证在曲线上任何一点均能看清前方平曲线的变化。也就是说，在条件允许的情况下，应选取较大的凸曲线半径[7]。（2）凹形竖曲线半径设置：一般凹曲线半径容易满足规范要求，但有时设计者为了追求凹凸曲线指标的均衡，而增大凹曲线半径。这样势必造成工程量的增加，对造价控制不利。而且由于配电系统电缆纵坡较大，起伏频繁，凹曲线半径设置过大，势必增加工程。因此在设计中不宜一味追求高指标而增大凹曲线半径。

2.3 平纵面组合设计

配电系统电缆平纵面组合设计往往受地形、桥涵、通道构造设置的制约，直接影响到工程造价。故应充分考虑地形起伏走向、构造物引起纵面起伏，以减少工程量。平竖曲线的半径要协调，竖曲线的半径一般为平曲线半径的10-20 倍可以取得良好效果。当平、竖曲线半径均较小时，两者不得重合，应避免出现不宜重合的曲线[8]。

2.4 越岭线的设计

越岭线的特点是线路需要克服很大的高差，线路的长度和平面位置主要取决于线路纵坡的安排。越岭线布局主要应解决的问题是：垭口选择，过岭标高选择和垭口两侧线路展线的拟定。它们是相互联系、相互影响的。布局时应综合考虑，处理好三者的关系。其中，垭口是体现越岭线方案的重要控制点，应在基本符合线路走向的较大范围内选择，要全面考虑垭口的位置、标高、地形条件，地质情况和展线条件。越岭高差较小，地质条件稳定，展线降坡后能与山麓控制点直接地衔接，不需无效延长线路，这种垭口最为理想。如垭口虽低，但地质条件不好，或两侧山坡不适于展线，或展线后与山麓控制点接线不顺，则应稍微偏离总方向另行选择。垭口以下的两侧山坡线是越岭线的主要组成部分，山坡的地形、地质条件直接影响线路的质量、造价和路基的稳定，应综合考虑。

总之，配电系统电缆线路首先应在保护配置方面要求选择的设备充分考虑电缆的特点，提出保护的配置建议和要求。在线路走向设计中结合具体工程的电缆长度、参数、敷设方式等实际情况研究分析，在实践中检验和不断修正。

［1］程小平.减少整定程序计算时间的技术措施[J].继电器，2010，28（12）.

［2］蔡光德.发电机变压器组保护整定中的若干问题[J].电力系统自动化，2011，12（11）.

［3］高有权，苑凤军.低压厂用系统保护的整定配合[J].电力自动化设备，2012，22（8）.

［4］庄伟民.差动保护比率制动整定中动作电流与制动系数等关系分析[J].继电器，2010，28（9）.

［5］欧阳青.不同原理构成的主变差动保护技术特性比较分析[J].继电器，2011，29（11）.

［6］王维俭.电气主设备继电保护原理与应用[M].中国电力出版社，2008.

［7］王维俭.大型机组继电保护理论基础[M].水利电力出版社，2009.

［8］崔家佩，孟庆炎.电力系统继电保护与安全装置整定计算[M].水利电力出版社，2009.