电力系统中高压电缆输电线路设计问题浅析

郑修奇

国网辽宁省电力有限公司铁岭供电公司

1、高压电缆线路设计工作的重要性

在公用配电网络中，电缆所占的比例非常大。在建筑密度大或负载密度高的地区或者在城市和工业区没有架设高架线的地方，适当使用电缆的使用是非常重要的。然而，在分散在该地区和农村地区的建筑物上，缺乏架空走廊，因此可能出现故障的情况越来越多。此外，人们越来越重视环境的保护，因此要求我们在技术经济中必须优化和精心规划配电网。高压电缆线路设计中应注意的主要问题是电网技术经济优化的选择，选用适当的网格结构，采用适合的结构元件。例如：电缆、导体截面和变压器模型和尺寸应该结合实际情况选择，这样电网的建设成本就可以降到最低，设计工作也可以简化。

2、电力系统中高压电缆输电线路设计

2.1 选择外护套

如果高压电缆线路在110kV及以上，可将聚氯乙烯(PVC)或聚乙烯(PE)作为外护套。目前，电缆的防水层以铅合金护套或皱纹铝护套效果最好，而铅合金护套较皱纹铝护套具有更好的耐腐蚀性能和较小的弯曲半径，但铅合金护套比重大，机械性能不如皱纹铝护套，对施工安装不利。从金属护套的短路容量方面考虑，铝较铅的导电性能好，能耐受较大的短路电流。聚氯乙烯耐环境应力开裂性能比聚乙烯好，在燃烧时分解的氯气有助于阻燃，且聚氯乙烯对化学腐蚀的耐受性能不及聚乙烯，在燃烧时会析出含有氯化氢等有毒气体。电缆敷设多位于市区道路，出于安全和环保考虑，电缆外护套选用聚乙烯材料。

2.2 回流线的选择与布置

2.2.1 选择回流线

参照《电力工程电缆设计规范》(GB50217-2007)，110kV及以上单芯电缆金属护层单点直接接地，如果系统短路使电缆金属护层上的工频感应电压超出其绝缘耐受强度，或者需要对电缆周边弱电线路电气干扰强度进行抑制，需将回流线装设于一端互联并接地线路中。如果发生单相接地短路故障，短路电流可通过回流线流回系统中性点，产生的磁通对部分电缆导线接地电流产生的磁通进行抵消。故而，装设回流线，不仅能够使短路故障时的感应电压降低，而且能够避免电缆线路周边信号电缆的感应电压过大。

2.2.2 布置回流线

在电缆线路附近布置回流线：①电缆三相品字形布置，高压电缆敷设难度较大，可在电缆品字两肩上对回流线进行布置，在半长处换位一次；②长电缆线路交叉互联，如果电缆线路比较长，可进行单元划分，将各单元分为均匀的三段，进行三相交叉互联，且线路两端金属护层接地，其电阻低，几何平均半径大；③在发电厂或变电所对电缆线路任一终端进行设置，具体操作中经常忽视回流线和电中性线接地连接部位。

2.3 采用一端接地方式时接地端选择

电缆接地，选用三芯电缆作为中压电缆，三相电缆的芯线在电缆中呈三角形对称布置，三相电流对称，金属外皮无感应电流，高压单芯电缆则不同。其芯线和金属护套与变压器的初级绕组和次级绕组类似。电缆经交流电流时，周边部分磁力线会与金属护套铰链，使护套中产生感应电压。假定护套两点接地，护套与导线会形成闭合回路，产生环形电流。当电缆处于正常运行状态，金属护套上的环形电流数量级与芯线负载电流相同，不仅会使电缆绝缘层老化，且会降低芯线载流量。故而，选用一端接地方式，另一端经护层电压限制器接地的方式对电缆进线接地。

2.4 选择直线接地端

①线路全部采用电缆，可使线路终端处接地；②电缆一端与架空线相连，可在与架空线相连的一端对护套直接接地点进行设置，避免护套电压过大，并在另一端对护层电压限制器进行设置；③如果电缆两端与架空线均相连，在架空线容易被雷击处设置护套的直接接地点，另一端设置护层电压限制器。

2.5 绝缘分割交叉互联接地

线路路径较长，线芯电流也比较大，金属护套只一端接地的感应电压很高，不利于设备及人员安全。普通接头较为常见，分割电缆金属护套和绝缘屏蔽层，使其以合适的单元形式存在，将各单元划分为3个均等的段落，应用绝缘接头连接相邻段电缆金属护套和屏蔽层，使它们的连续回路对三相导体的各段进行依次包围，该种互联方式比较特殊。相较于普通接头，绝缘接头可在电气上对护套和外屏蔽层进行分段。

2.6 选择敷设方式

2.6.1 电缆隧道

电缆隧道具有很大的空间，运用辅助设施，其敷设、运行都比较方便，适用于电缆回路多且重要的情况。110kV及以上电缆输电线路普遍选用该种敷设方式。电力电缆隧道横截面为圆形或矩形，圆形隧道空间能够被导体正三角形排列、电缆线路垂直蛇形敷设等充分利用，对电缆金属护套感应电压进行有效控制，避免电缆支架数量过多，节约成本。

2.6.2 电缆沟

电缆沟不会占用过多的地下空间，以自然采光和通风为主，主要应用移动抽水方式进行排水，运行很长时间之后，沟盖板容易断裂破损，地面水也容易溢入沟内，使道路基础设施等不够美观，并对电缆绝缘产生影响，无法达到良好的输电线路设计效果。电力人员要依据具体工程背景，合理选择敷设方式，保障电力系统整体工程质量。

总而言之，电缆线路设计直接影响了电力工程的安全，电缆线路设计需要引起了电力部相关部门的极大重视，所以，在配电网规划中重视电缆线路设计的管理，这样可以为电力系统的完善提供了有力的保障。

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