110kV及以上高压电缆线路设计问题的研究

110kV及以上高压电缆线路设计问题的研究

章晓满

章晓满

（中国能源设计集团广东省电力设计研究院有限公司广东广州510663）

摘要：当今社会，我国的城市经济建设正在持续不断地开展，随着这股发展热潮的推进，人们在生活水平与服务宗旨等方面要求也提出了全新的要求。我们在城市建设中遇到的几个重要问题，其中电网电缆的设计问题就是一大点。本文以分析为主，有针对性地探讨了110kV及以上高压电缆线路设计中出现的几个问题，其中包括外护套与回流线、电缆的接地、电缆敷设方式问题等，并在提出问题之后做出了一些讨论。

关键词：高压电缆；线路设计；外护套；回流线；接地电缆；敷设方式

1、电缆的选择

随着我国经济全方位、深层次的改革，城市化进程也加快了脚步，使得原有的电网系统逐渐不能满足市场经济发展的需求，110kV电缆线路的电网改造也加快了步伐，逐渐成为城市的主要输电网络，并取得明显的效果。供电电缆的绝缘层、外护套通常含有卤族元素，一旦发生火灾，产生的有毒气体将对人体产生危害。因此在设计选型时，除了电气性能满足外，应充分考虑电缆的绝缘层、外护套等。电力电缆根据绝缘层的结构不同可以分为油浸绝缘统包电缆、铅包电缆、自容式充油电缆、橡皮绝缘电缆、聚氯乙烯绝缘电缆和交联聚乙烯绝缘电缆等几种类型；根据额定电压不同又可分为低压电缆和高压电缆；根据用途不同又可分为：高压电力电缆、控制电缆、架空绝缘电缆、矿用电缆，分支电缆等。

2、关于电缆的接地

2.1单端接地

由于采用两端接地，金属外套容易和大地产生回流，造成输电的损失量极大，不但使电量浪费，还会引起电缆线路老化。因此，当110KV电缆线路输电长度在0.5公里的范围内可采用单端接地的方式，将电缆金属护套直接接地，而另一端采用间接接地方式，要求金属护套其他不稳绝缘，防止护套与大地之间构成回路。

2.2两端接地

保护层两端接地常用在电缆线路很短并且输电功率很小时，这样感应电压会极小，可以忽略不计，对损耗和承载量都不明显。但不适用于长距离输送，两端接地在长距离电缆线路中，两端金属护套和大地容易构成一个回流，电损量可达到电芯输输电量的30%，甚至达到80%，因此，在长距离输电中，不建议采用两端接地。

2.3交叉互联的接地方式

该种方式主要是将电缆线路分成若干段，并对每段线路原则上进行三等分，然后将每个等分段的绝缘接头相互连接，用同轴电缆经接地箱连接片对绝缘接头处的金属保护层三相之间进行换位连接，并在接地保护箱内的绝缘接头处装设护层保护器，然后将划分的大段两端保护层相互连接后接地。该种接地方式是目前在110KV电缆线路中应用相对广泛的一种方式。

3、回流线的要求

按照《电力工程电缆设计规范》（GB5O2l7—2OO7）中，第4.l.l5条的相关规定，回流线的安装在电缆设计中于以下情况是必须进行有效安装的。如果有110kV及以上单芯电缆金属护层单点接地，且系统在短路后，金属护层上产生的工频感应电压高于其绝缘之极限强度，或比用以护层的电压限制器所耐压更高；需要抑制电缆附近弱电线路进行的电气干扰，有一端为互联网络，并且还要接地的线路等。在经过接地回流线的设置工作完成以后，还不得不让两端统统接地，若如此做，当出现单相接地的短路现象，电流能够流经回流线，然后朝着系统中性点方向进行移动。

②电缆三等分品字形设置

通常来说，回流线中三等分换位若处于品字形之间相互联系是为最佳。然而，在工程中，想做到这点需要非常大的工作量，处理起来过于麻烦。因此，本人建议实际工作中做到图2所示亦可。

③线路的交叉互联

在一些长度不小的线路中，一般要分多个单元，每单元还需按尽量等值的多段来达到交叉互联。并且金属护层在线路的两端都接地，因其电阻低，平均半径大，便无再设置回流线的必要了。

三、敷设方式的选择

1.电缆隧道

电缆隧道是一种非常重要的电缆敷设方式，它不仅拥有很大的空间容量以及完备的基础设施，它在进行电缆的敷设和维修管理等工作上也十分便捷，因此广受欢迎。电缆隧道适用于110kV及以上电缆且回路多的输电线路，其横截面一般呈圆形和矩形，而圆形隧道有更高的空间利用率。一项研究表明，如果把导体呈正三角形的方式进行排列，同时把电缆线路呈垂直的蛇形来进行敷设，则可合理地利用隧道中极为有限的空间资源。

2.电缆沟

电缆沟有占用空间小，花费不多等几大优点。然而，因其被归纳为二级构筑物，暂时无法提供辅助设施及高度防水的条件。此敷设方式在经多年之后，常发生沟盖板的开裂、残缺、地面水往沟内溢的情况，使道路的美观、电缆的绝缘受到影响。

3.电缆排管

如果投资与地下空间即将走向末路，那么电缆的排管敷设也是施工必不可少的环节。但此时需注意：

一、若规定各段电缆敷设在45。及以上角度，进行的转弯次数为转弯率，那么当该数值为3以上时，排管敷设显然已经不再适用于此情况。比如一项工程中，110kV电缆通道的转弯率为5，原计划是采取排管敷设，后来考虑其投资成本的限制，就不得不把计划变成电缆排管；施工方有时为避开工地上树木的阻碍，在施工中可能会失去转弯角度的控制；通过电缆牵引机进行敷设，并未使用电缆保护措施，最终还耽误了工期，增加了投资。

二、在对同种电缆线路穿管敷设和隧道中敷设的载流量开展比较之后，我们不难发现，穿管敷设电缆要比在空气中敷设的输送量低了一半以上。排管敷设在进行之前，要先对选择的电缆截面进行载流量的校验，另外安装散热管孔也是有必要的。

三、而针对长电缆线路而言，因电缆使用的接地方式为交叉互联，必须事先定好接头位置。因此，如果遇到电气设计不够明确的情况，电缆排管的使用也是有限制的。

结语

总而言之，110kV及以上高压电缆线路通常有着与大多数人们熟悉的普通中低压电缆线路在设计上截然不同的特性。因此我们在进行设计中，有必要充分理解这些特点，采取正确的手段，在对回流线及布置方式、电缆接地方式以及电缆敷设方式等进行选择时，应该尽量使感应电压降低，做到线路输送能力的最大化，保证高压电缆线路的安全稳定运作。

参考文献：

[1]李久程.110kV及以上高压电缆线路的设计[J].云南电力技术，2013（41）.

[2]余阳澄.110kV电缆故障测寻技术研究与应用[D].华南理工大学，2013-10.