城市配电网建设改造中电缆线路的应用分析

摘要：随着城市电网改造的进行，在配电网络中电缆线路的应用日益广泛，如何做好电缆线路的规划设计是摆在广大电力工作者面前的一个课题。文章结合城区配电网络改造中电缆线路的应用情况，总结了多年的工作实践经验，就电缆线路规划设计中的电缆线路的前期规划、环网柜、电缆分接箱的选择、电缆敷设方式等方面进行了分析探讨。

关键词：城市配电网；建设改造；电缆线路；规划设计；供电用户；电力工作者

中图分类号：TM75 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）33-0038-03

1 市区电缆线路的前期规划

在城市电缆的规划过程中，需要结合城市的具体规划做综合考虑，即不仅要认真分析该市5～10年内的电网规划，还要分析地方政府在10年内的具体城市建设规划，另外还要结合当地的道路改造情况，考虑道路周边供电用户的电力使用情况。为了更好地分析城市电缆线路的规划，在下文中将结合某地的具体案例，对城区内配电网络的结构改造进行分析，目前已知的该市区内的整体电网规划为将改造后的电网设计成“手拉手”的环形网络结构，并且每一条线路在运行过程中的最大电流荷载量为额定电流量的2/3，根据该标准，在电缆线路改造的过程中，有关部门应该在保证城区的供电安全的基础上，充分地分析市区内未来电网的自动化发展趋势和需求，对电缆的主要干线的节点均进行环网设置。值得注意的是，由于环网柜的馈线的接地方式比较特殊，一般采取的是直接接地的方式，所以对于中高压的输电线路，应该进行重点绝缘防护，另外，在低压电路的设置过程中，应该采用分接箱的方式，将直接接地的环网电缆进行分流，以此来满足不同用户的使用需要。通常情况下，每一个分接箱可以为3～5个用户进行供电。

2 电气接线方式及设备选择

2.1 环网柜、电缆分接箱的选择

一般来说，在街道的供电中，主干线缆的设置应该在两条以上，其中一条主干线缆要用来串接分接箱，并以此对用户实行直接供电，所以其负荷量的考量是非常重要的；另外一条主干线缆的作用在于串联线路中的重要负荷，并将其同其他的环网线路相连，以便故障发生后，可以随时转换运行线路，实现安全防护。

2.1.1 环网柜简介。环网柜是将一组高压开关设备组装在金属柜体内，做成间隔式供电单元的电气设备，其高压回路通常采用真空断路器，该系统通常应用于配网手拉手环网供电，习惯上被称为环网柜。环网柜结构简单，内置单元可任意组合，灵活、可靠，占地面积小，运行安全可靠，运行费用低，被广泛使用于城市住宅小区、大型公共建筑、工厂企业等负荷中心的配电站以及箱式变电站中。

2.1.2 环网柜的选择。环网柜主要适用于城乡10kV配电网的电缆环网供电或双辐射供电。环网柜的选择应遵循以下原则：（1）内置单元设备应采用全密封设备，具有防凝露功能；（2）应采用轻型设计、体积小、重量轻、外形美观；（3）柜体内应装设真空断路器（SF6负荷开关）、旋转式隔离刀闸、接地刀闸等；（4）应满足机械“五防”要求；（5）应配置馈线远方终端FTU智能监控装置，可实现各种保护功能。采用RS232或RS485通讯接口，可通过光缆、载波、GPRS、CDMA实时监测和采集各项电参数，实现“四遥”。还可根据用户对城市配网自动化的需求，配置特殊的功能。

2.1.3 环网柜功能选择。馈线远方终端FTU智能监控装置应具有以下功能：（1）三段式电流保护，动作定值连续可调；（2）反时限过流保护，动作定值连续可调；（3）过负荷保护，动作定值连续可调；（4）零序过电流保护，动作定值连续可调；（5）保护启动后通过后台计算相邻故障点开关或环网柜跳闸闭锁，非故障段合闸供电，不完全依赖通讯，FTU就地可以处理故障并进行隔离；（6）FTU智能控制器，中文液晶显示，具有RS232或RS485通讯接口，可通过光缆、载波、GPRS、CDMA等实时监测各种电参数，实现“四遥”；（7）每个环网柜内各间隔根据配网需要配置其他设备；（8）各种功能模块可根据用户要求组合配，能够适应配网的各种需要。

2.1.4 模拟故障分析。线路正常运行时，整条线路分为两段供电，1#、2#环网柜供一段，4#、5#环网柜供一段。正常情况下，1#、2#、4#、5#环网柜内各间隔均处于合闸供电状态，3#环网柜内01号开关柜处于分闸状态，其余处于合闸状态。下面以图1为例进行故障分析：

（1）当D1点发生故障时，1#环网柜内01号开关柜保护动作跳闸，2#环网柜内01号开关柜失压跳闸，通过后台计算1#环网柜内01号开关柜和2#环网柜内01号开关柜同时闭锁，将故障点隔离。此时可通过后台遥控对1#环网柜内01号开关柜进行试送电或者直接先遥控3#环网柜内01号开关柜将电送至2#环网柜内01号开关柜处，非故障段正常供电，通知检修人员对故障段线路进行巡线检修，线路进入正常运行状态；（2）当D2点发生故障时，2#环网柜内01号开关柜保护动作跳闸，通过后台计算2#环网柜内01号开关柜和3#环网柜内01号开关柜同时闭锁，将故障点隔离。此时可通过后台遥控对2#环网柜内01号开关柜进行试送电或者直接通知检修人员对线路进行巡线检修，非故障段正常供电，线路进入正常运行状态；（3）当D3点发生故障时，2#环网柜内03号开关柜保护动作跳闸，在2#环网柜内03号开关柜跳闸同时闭锁，将故障点隔离。此时可通过后台遥控对2#环网柜内03号开关柜进行试送电或者直接通知检修人员对线路进行巡线检修，非故障段正常供电，线路进入正常运行状态；（4）当D4点发生故障时，4#环网柜内01号开关柜保护动作跳闸，3#环网柜内02号开关柜失压跳闸，通过后台计算4#环网柜内01号开关柜和3#环网柜内02号开关柜同时闭锁，将故障点隔离。此时可通过后台遥控对4#环网柜内01号开关柜进行试送电或者直接先遥控3#环网柜内01号开关柜将电送至3#环网柜内02号开关柜处，非故障段正常供电，通知检修人员对故障段线路进行巡线检修，线路进入正常运行状态。也可根据用户要求配置其他功能等。

总之，在街道的主干线缆的环网柜设置的过程中，应该注意的是要尽量靠近十字路口，这样不仅可以减少各个分接箱的连接距离，还能减少线路的交叉导致的各种安全问题。在开关的选择上，应该尽量使用四路进出线的开关，可以在实现运行、拉开、接地三种接线方式后，留有一个的备用转换开关。在街道的线缆设置的过程中，分接箱的位置选择同环网柜是不同的，而是应该尽量地靠近沿线用户，因为其主要的目的在于保障用户的用电，所以在开关的选择上也应该尽量地选择不带负荷的二路进线开关。

2.2 高压电缆的选型

高压线缆作为输电线路布设的一个重要内容，对于线路的运行安全和稳定性都有着非常重要的影响，因此其选材也应该引起有关部门的重视。一般来说，交联聚乙烯电缆作为我国目前高压线缆的常用材料，具有制造方便、安装简单等特点，被广泛地应用于高压线路的输电中。但是实践中该材料也存在一定的使用缺陷，其中最明显的就是导体在工作的过程中温度过高，不利于线路的安全防护。这种情况下，为了满足现代输电线路的使用要求，有关科研单位开发了新型的具有更强稳定性的三芯交联聚乙烯电缆YJLV22系列产品，这种产品在保有原来电缆材料的使用优势的基础上实现了更大的负荷流量，并有效地提高了运行的安全性。

3 电缆线路应用中的问题及对策

3.1 环网柜的接地闭锁问题

现有的环网柜，不论是真空型还是SF6型，如按照正常的上进下出的接线方式，都可以满足“五防”要求。对于防止带电合接地开关（或挂接地线），是通过负荷开关和接地开关联锁来实现的，只有当负荷开关断开，出线侧无电时，才可以操作接地开关。但现在的户外环网柜一般都采用电缆进出线，对进线柜（间隔）而言，接线是下进上出，因此当负荷开关断开后，环网柜（间隔）下侧依然带电，此时接地开关就会发生带电合接地开关（或挂接地线）问题。怎样从根本上解决开闭所进线柜（间隔）下进上出不能满足防止带电合接地开关（或挂接地线）的要求呢？对真空环网柜而言，由于检修时可以在柜内人工挂接地线，所以可以不装设接地开关。但为了防止发生误入带电间隔这类更加严重的事故，进线柜应加装进线侧和柜门的电磁闭锁，确保在进线带电时，不能打开柜门。对全绝缘、全密封的SF6环网柜来讲，由于检修时不能人工挂接地线，因此应保留接地开关，采用加装进线侧和接地开关的电磁闭锁的方式，完善“五防”措施，避免在进线带电时，不能操作接地开关，以此防止发生带电合接地开关（或挂接地线）。

3.2 负荷开关的额定电压和电流选择

负荷开关的额定电压的选择：负荷开关的额定电压应按其值等于或大于所在配电系统的额定电压来选取。

负荷开关额定电流的选取：对于变压器馈线用的负荷开关，因配电变压器容量最大不会超1600kVA，在环网柜中配置200A负荷开关已绰绰有余；对于进线和环网馈线用的负荷开关，一般应选630A，相当于一个环可带8000～10000kVA的负荷（后者是考虑母线和断路器长期使用后的降容）。

3.3 电缆敷设方式问题

电缆敷设一般有三种形式：直埋、排管和沟道敷设。直埋方式一般适用于电缆根数较少（如3根及以下），不承受车辆重压的绿地、住宅小区及部分次要道路人行道上，直埋电缆土建造价较低；排管敷设适用于电缆较多，城市主干道的快、慢车道或人行道上及不宜开挖破土的地方，排管敷设土建造价中等；沟道敷设适用于变电所、配电房等电缆出线较多的地方，便于电缆检修，但其土建造价最高。从几次工程来看，我们认为电缆主要敷设方式应以排管为主要方式，其主要原因是：能保护电缆不受外力破坏，提高电缆运行安全性；施放电缆方便，便于检修；可预留今后管线位置；土建造价合理，尤其是在近期配电网电缆化改造中，安全、经济可以兼顾。

3.4 电缆的阻燃和防火

电缆作为一种可燃性的线路材料，其在线路运行达到一定的温度后产生熔融，这样不仅失去了原有的电力传输的功能，还会引发一定的安全事故，导致了电路中的设备的烧毁，因此应该引起有关部门的重视，加强对线缆防火的控制。

穿管敷设方式的阻燃和防火措施较为简单，投资较少。隧道敷设方式由于隧道内有大量的可燃物，所以阻燃和防火较为复杂，投资也较多。目前，除变电站出口较多采用隧道敷设方式，普通电缆线路建议采用穿管敷设方式。推荐使用价格相对比较低廉、强度较大、挠性小的低摩高强维纶水泥电缆管或埋地式电力电缆用氯化聚氯乙烯（CPVC）保护套管。

4 结语

随着社会的发展和工程的增多，电缆线路工程施工的经验会更多、技术更加成熟，但电力电缆科学技术的不断前进又需要不断加强学习，充分掌握国内外动态，才能搞好电缆线路施工的各项工作。

参考文献

[1] 李国征.电力电缆线路设计施工手册[M].北京：中国电力出版社，2007.

[2] 江日洪.交联聚乙烯电力电缆线路[M].北京：中国电力出版社，2009.

[3] 城市电力电缆线路设计技术规定（DL/T5221-2005）[S].

[4] 电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范（GB50168-2006）[S].

作者简介：李思尧（1986-），男，江西安义人，供职于深圳供电局有限公司，研究方向：配电电力电缆。

总之，在街道的主干线缆的环网柜设置的过程中，应该注意的是要尽量靠近十字路口，这样不仅可以减少各个分接箱的连接距离，还能减少线路的交叉导致的各种安全问题。在开关的选择上，应该尽量使用四路进出线的开关，可以在实现运行、拉开、接地三种接线方式后，留有一个的备用转换开关。在街道的线缆设置的过程中，分接箱的位置选择同环网柜是不同的，而是应该尽量地靠近沿线用户，因为其主要的目的在于保障用户的用电，所以在开关的选择上也应该尽量地选择不带负荷的二路进线开关。

2.2 高压电缆的选型

高压线缆作为输电线路布设的一个重要内容，对于线路的运行安全和稳定性都有着非常重要的影响，因此其选材也应该引起有关部门的重视。一般来说，交联聚乙烯电缆作为我国目前高压线缆的常用材料，具有制造方便、安装简单等特点，被广泛地应用于高压线路的输电中。但是实践中该材料也存在一定的使用缺陷，其中最明显的就是导体在工作的过程中温度过高，不利于线路的安全防护。这种情况下，为了满足现代输电线路的使用要求，有关科研单位开发了新型的具有更强稳定性的三芯交联聚乙烯电缆YJLV22系列产品，这种产品在保有原来电缆材料的使用优势的基础上实现了更大的负荷流量，并有效地提高了运行的安全性。

3 电缆线路应用中的问题及对策

3.1 环网柜的接地闭锁问题

现有的环网柜，不论是真空型还是SF6型，如按照正常的上进下出的接线方式，都可以满足“五防”要求。对于防止带电合接地开关（或挂接地线），是通过负荷开关和接地开关联锁来实现的，只有当负荷开关断开，出线侧无电时，才可以操作接地开关。但现在的户外环网柜一般都采用电缆进出线，对进线柜（间隔）而言，接线是下进上出，因此当负荷开关断开后，环网柜（间隔）下侧依然带电，此时接地开关就会发生带电合接地开关（或挂接地线）问题。怎样从根本上解决开闭所进线柜（间隔）下进上出不能满足防止带电合接地开关（或挂接地线）的要求呢？对真空环网柜而言，由于检修时可以在柜内人工挂接地线，所以可以不装设接地开关。但为了防止发生误入带电间隔这类更加严重的事故，进线柜应加装进线侧和柜门的电磁闭锁，确保在进线带电时，不能打开柜门。对全绝缘、全密封的SF6环网柜来讲，由于检修时不能人工挂接地线，因此应保留接地开关，采用加装进线侧和接地开关的电磁闭锁的方式，完善“五防”措施，避免在进线带电时，不能操作接地开关，以此防止发生带电合接地开关（或挂接地线）。

3.2 负荷开关的额定电压和电流选择

负荷开关的额定电压的选择：负荷开关的额定电压应按其值等于或大于所在配电系统的额定电压来选取。

负荷开关额定电流的选取：对于变压器馈线用的负荷开关，因配电变压器容量最大不会超1600kVA，在环网柜中配置200A负荷开关已绰绰有余；对于进线和环网馈线用的负荷开关，一般应选630A，相当于一个环可带8000～10000kVA的负荷（后者是考虑母线和断路器长期使用后的降容）。

3.3 电缆敷设方式问题

电缆敷设一般有三种形式：直埋、排管和沟道敷设。直埋方式一般适用于电缆根数较少（如3根及以下），不承受车辆重压的绿地、住宅小区及部分次要道路人行道上，直埋电缆土建造价较低；排管敷设适用于电缆较多，城市主干道的快、慢车道或人行道上及不宜开挖破土的地方，排管敷设土建造价中等；沟道敷设适用于变电所、配电房等电缆出线较多的地方，便于电缆检修，但其土建造价最高。从几次工程来看，我们认为电缆主要敷设方式应以排管为主要方式，其主要原因是：能保护电缆不受外力破坏，提高电缆运行安全性；施放电缆方便，便于检修；可预留今后管线位置；土建造价合理，尤其是在近期配电网电缆化改造中，安全、经济可以兼顾。

3.4 电缆的阻燃和防火

电缆作为一种可燃性的线路材料，其在线路运行达到一定的温度后产生熔融，这样不仅失去了原有的电力传输的功能，还会引发一定的安全事故，导致了电路中的设备的烧毁，因此应该引起有关部门的重视，加强对线缆防火的控制。

穿管敷设方式的阻燃和防火措施较为简单，投资较少。隧道敷设方式由于隧道内有大量的可燃物，所以阻燃和防火较为复杂，投资也较多。目前，除变电站出口较多采用隧道敷设方式，普通电缆线路建议采用穿管敷设方式。推荐使用价格相对比较低廉、强度较大、挠性小的低摩高强维纶水泥电缆管或埋地式电力电缆用氯化聚氯乙烯（CPVC）保护套管。

4 结语

随着社会的发展和工程的增多，电缆线路工程施工的经验会更多、技术更加成熟，但电力电缆科学技术的不断前进又需要不断加强学习，充分掌握国内外动态，才能搞好电缆线路施工的各项工作。

参考文献

[1] 李国征.电力电缆线路设计施工手册[M].北京：中国电力出版社，2007.

[2] 江日洪.交联聚乙烯电力电缆线路[M].北京：中国电力出版社，2009.

[3] 城市电力电缆线路设计技术规定（DL/T5221-2005）[S].

[4] 电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范（GB50168-2006）[S].

作者简介：李思尧（1986-），男，江西安义人，供职于深圳供电局有限公司，研究方向：配电电力电缆。

总之，在街道的主干线缆的环网柜设置的过程中，应该注意的是要尽量靠近十字路口，这样不仅可以减少各个分接箱的连接距离，还能减少线路的交叉导致的各种安全问题。在开关的选择上，应该尽量使用四路进出线的开关，可以在实现运行、拉开、接地三种接线方式后，留有一个的备用转换开关。在街道的线缆设置的过程中，分接箱的位置选择同环网柜是不同的，而是应该尽量地靠近沿线用户，因为其主要的目的在于保障用户的用电，所以在开关的选择上也应该尽量地选择不带负荷的二路进线开关。

2.2 高压电缆的选型

高压线缆作为输电线路布设的一个重要内容，对于线路的运行安全和稳定性都有着非常重要的影响，因此其选材也应该引起有关部门的重视。一般来说，交联聚乙烯电缆作为我国目前高压线缆的常用材料，具有制造方便、安装简单等特点，被广泛地应用于高压线路的输电中。但是实践中该材料也存在一定的使用缺陷，其中最明显的就是导体在工作的过程中温度过高，不利于线路的安全防护。这种情况下，为了满足现代输电线路的使用要求，有关科研单位开发了新型的具有更强稳定性的三芯交联聚乙烯电缆YJLV22系列产品，这种产品在保有原来电缆材料的使用优势的基础上实现了更大的负荷流量，并有效地提高了运行的安全性。

3 电缆线路应用中的问题及对策

3.1 环网柜的接地闭锁问题

现有的环网柜，不论是真空型还是SF6型，如按照正常的上进下出的接线方式，都可以满足“五防”要求。对于防止带电合接地开关（或挂接地线），是通过负荷开关和接地开关联锁来实现的，只有当负荷开关断开，出线侧无电时，才可以操作接地开关。但现在的户外环网柜一般都采用电缆进出线，对进线柜（间隔）而言，接线是下进上出，因此当负荷开关断开后，环网柜（间隔）下侧依然带电，此时接地开关就会发生带电合接地开关（或挂接地线）问题。怎样从根本上解决开闭所进线柜（间隔）下进上出不能满足防止带电合接地开关（或挂接地线）的要求呢？对真空环网柜而言，由于检修时可以在柜内人工挂接地线，所以可以不装设接地开关。但为了防止发生误入带电间隔这类更加严重的事故，进线柜应加装进线侧和柜门的电磁闭锁，确保在进线带电时，不能打开柜门。对全绝缘、全密封的SF6环网柜来讲，由于检修时不能人工挂接地线，因此应保留接地开关，采用加装进线侧和接地开关的电磁闭锁的方式，完善“五防”措施，避免在进线带电时，不能操作接地开关，以此防止发生带电合接地开关（或挂接地线）。

3.2 负荷开关的额定电压和电流选择

负荷开关的额定电压的选择：负荷开关的额定电压应按其值等于或大于所在配电系统的额定电压来选取。

负荷开关额定电流的选取：对于变压器馈线用的负荷开关，因配电变压器容量最大不会超1600kVA，在环网柜中配置200A负荷开关已绰绰有余；对于进线和环网馈线用的负荷开关，一般应选630A，相当于一个环可带8000～10000kVA的负荷（后者是考虑母线和断路器长期使用后的降容）。

3.3 电缆敷设方式问题

电缆敷设一般有三种形式：直埋、排管和沟道敷设。直埋方式一般适用于电缆根数较少（如3根及以下），不承受车辆重压的绿地、住宅小区及部分次要道路人行道上，直埋电缆土建造价较低；排管敷设适用于电缆较多，城市主干道的快、慢车道或人行道上及不宜开挖破土的地方，排管敷设土建造价中等；沟道敷设适用于变电所、配电房等电缆出线较多的地方，便于电缆检修，但其土建造价最高。从几次工程来看，我们认为电缆主要敷设方式应以排管为主要方式，其主要原因是：能保护电缆不受外力破坏，提高电缆运行安全性；施放电缆方便，便于检修；可预留今后管线位置；土建造价合理，尤其是在近期配电网电缆化改造中，安全、经济可以兼顾。

3.4 电缆的阻燃和防火

电缆作为一种可燃性的线路材料，其在线路运行达到一定的温度后产生熔融，这样不仅失去了原有的电力传输的功能，还会引发一定的安全事故，导致了电路中的设备的烧毁，因此应该引起有关部门的重视，加强对线缆防火的控制。

穿管敷设方式的阻燃和防火措施较为简单，投资较少。隧道敷设方式由于隧道内有大量的可燃物，所以阻燃和防火较为复杂，投资也较多。目前，除变电站出口较多采用隧道敷设方式，普通电缆线路建议采用穿管敷设方式。推荐使用价格相对比较低廉、强度较大、挠性小的低摩高强维纶水泥电缆管或埋地式电力电缆用氯化聚氯乙烯（CPVC）保护套管。

4 结语

随着社会的发展和工程的增多，电缆线路工程施工的经验会更多、技术更加成熟，但电力电缆科学技术的不断前进又需要不断加强学习，充分掌握国内外动态，才能搞好电缆线路施工的各项工作。

参考文献

[1] 李国征.电力电缆线路设计施工手册[M].北京：中国电力出版社，2007.

[2] 江日洪.交联聚乙烯电力电缆线路[M].北京：中国电力出版社，2009.

[3] 城市电力电缆线路设计技术规定（DL/T5221-2005）[S].

[4] 电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范（GB50168-2006）[S].

作者简介：李思尧（1986-），男，江西安义人，供职于深圳供电局有限公司，研究方向：配电电力电缆。