淺談電力系統高壓電纜輸電技術

周劍謀

（江門市電力工程輸變電有限公司，廣東 江門 529000）

淺談電力系統高壓電纜輸電技術

周劍謀

（江門市電力工程輸變電有限公司，廣東 江門 529000）

高壓輸電是實現大容量或遠距離輸電的主要技術手段，也是輸電技術發展水平的主要標志。文章針對電力電纜輸電線路，分析了高壓電纜主要設備的配置原則、參數選擇等技術條件。通過合理確定護層接地方式，提高供電可靠性，在盡量提高電纜載流量的同時，正確認識載流量的確定方式。

電力電纜；高壓輸電；技術

隨著電力系統需求的不斷擴大，用電量驟增，變電所的規模呈現擴大趨勢，變電所的出線回路數不斷增加，同時，城市建筑物的密度也在不斷增大，造成架空輸電線路路徑問題很難解決，因此，在城鎮電力負荷增長較快的城市內，選擇高壓電纜代替架空輸電線路的送電方案大量涌現。通過合理確定護層接地方式，提高供電可靠性，在盡量提高電纜載流量的同時，正確認識載流量的確定方式。

1 高壓電纜在電力系統應用中的優點

高壓電纜與架空線路相比具有以下優點：①高壓電纜具有輸電線路路徑寬度小的特點，所以線路路徑選擇相對容易。②高壓電纜為隱蔽工程，建成后，電纜設施會被道路、草坪、人行道等城市基礎設施所覆蓋，不會影響城市景觀。③高壓電纜不易受周圍環境和污染的影響。同時，高壓電纜線路也存在不足之處。高壓電纜的投資較高，對高壓電纜設計的要求也相應提高；建成后不容易改變，故障測尋與維修較難。

2 高壓電纜線路與電力系統的連接及絕緣配合要求

2.1 電力系統中應用的3種方式

（1）電纜進線段方式。是指變電站出線間隔采用高壓電纜，敷設一段電纜后，再采用架空線的方式與對端變電站相連，這是一種非常常見的電纜應用方案。

（2）高壓電纜線路作為電力線路中間的一部分。是指在城市中的高壓電力線路，由于受到架空線路路徑選擇困難的影響，架空線路中間的一段采用電力電纜，即電纜的兩端均為架空線路。

（3）變電所之間，全線采用高壓電纜。

2.2 對系統絕緣的配合要求

為防止雷電波損壞電纜設施，一般從兩方面采取保護措施：一是使用避雷器，限制來波的幅值；二是在距電纜設施適當的距離內，裝設可靠的進線保護段，利用導線高幅值入侵波所產生的沖擊電暈，降低入侵波的陡度和幅值，利用導線自身的波阻抗限制流過避雷器的沖擊電流幅值。

2.2.1 對避雷線的配置要求

對于電纜進線段方式，與電纜線路相連的架空線路，如果與高壓電纜相連的66 kV及以上變電所為組合電器GIS變電所，則架空線路應架設2 km避雷線；如果與高壓電纜相連的35 kV及以上變電所為敞開式配電裝置的變電所，則架空線路應架設1 km避雷線。這是高壓電纜設計的一個重要的外部條件。在DL/T5092－1999《110～500 kV架空送電線路設計技術規程》中說明了架空線路防雷保護方式，但未提到高壓電纜應用的此項要求，因此，在電纜的設計中，必須按照絕緣配合的要求，在架空線路上架設滿足長度要求的避雷線。尤其對于改擴建工程，發現原架空線路未架設避雷線時，應改造相應線路，架設避雷線。

2.2.2 對避雷器的配置要求

對于電纜進線段的10～220 kV電力電纜線路，電纜線路與架空線相連的一端應裝設避雷器，這一原則在DL/T5221－2005《城市電力電纜線路設計技術規定》中被確定下來。根據DL/T620－1997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》，對于發電廠、變電所的35 kV及以上電纜進線段，如電纜長度不超過50 m或雖超過50 m，但經校驗，裝設一組閥式避雷器即能符合保護要求時，可只裝避雷器F1或F2。

對于 10～220 kV高壓電纜線路兩端均與架空線相連的情況，應在電纜線路兩端分別裝設避雷器，這是DL/T5221－2005的要求。而DL/T620－1997中明確規定，與架空線路相連接的長度超過 50 m的電纜，應在其兩端裝設閥式避雷器或保護間隙；長度不超過50 m的電纜，只在任何一端裝設即可。工程實踐中，對于兩端連接架空線路的電纜，其長度大多超過50 m，可見，兩條文的工程意義基本一致。電纜線路一端與架空線相連，且電纜長度小于其沖擊特性長度時，電纜線路應在兩端分別裝設避雷器。當進入波電壓與電纜非架空線側的最大脈沖電壓相等時，其相應的電纜長度稱為沖擊特性長度，或稱為脈沖波特性長度，也稱為臨界長度。

3 高壓電纜的主要技術特點

高壓電纜的主要設計技術指標是指，在確定電纜截面的情況下，保證電纜的運行可靠性，并盡量提高電纜的載流量。影響電纜可靠性及載流量的因素非常多，其中電纜護層的接地方式是其中的核心因素。

3.1 電纜金屬護套或屏蔽層接地方式

對于三芯電纜，應在線路兩終端直接接地，如在線路中有中間接頭者，應在中間接頭處另加設接地。而對于單芯高壓電纜的接地方式則較為復雜，包括一端接地方式、線路中間一點接地方式、交叉互聯接地方式及兩端直接接地方式。

電纜終端頭、中間接頭、絕緣接頭之間的距離是由金屬護層上任一點非接地處的正常滿載情況下的感應電壓確定的，即金屬護層上任一點非接地處的正常感應電壓，在未采取不能任意接觸金屬護層的安全措施時，不得大于50 V；除這一情況外，不得大于100 V。

3.2 電纜金屬護套或屏蔽層接地方式選擇分析

城市內布置接頭工作井一般比較困難，例如，110 kV雙回電纜接頭井的長度約12 m、寬約2 m，布置難度可想而知，同時，由于過多的電纜接頭會降低電纜的運行可靠性，因此，推薦在現場條件允許的情況下，電纜的中間接頭和絕緣接頭盡量少，提高電纜可靠性。

為降低 110 kV及以上電纜外護套絕緣所承受的工頻過電壓，抑制對鄰近弱電線路和設備的電磁干擾，宜沿電纜線路裝設平行的回流線。交叉互聯方式適用于較長的電纜線路，且將線路全長均勻地分割成3段或3的倍數段。使用絕緣接頭把電纜金屬護套隔離，并使用互聯導線把金屬護套連接成開口三角形，電纜線路在正常運行狀態下流過3根單芯電纜金屬護套的感應電流矢量和為零，就能避免電纜負載能力受流過金屬護套的循環電流引起發熱的影響。在雷電或操作過電壓作用下，絕緣接頭兩端會出現很高的感應電壓，為保護電纜外護層免遭擊穿，因此需在絕緣接頭部位設金屬護套電壓限制器。另外，由于在每個交叉互聯段的兩端是直接接地，當系統發生單相接地故障時，電纜金屬護套中的電流能抵消或降低由電纜產生的磁場對周邊弱電線路的干擾。

3.3 高壓電纜的載流量

高壓電纜線路的截面通常是在系統規劃中確定下來的，而具體的載流量則需要根據工程的具體條件來確定。根據不同的外部條件及設備制造工藝，同一截面的高壓電纜的載流量是一個變化值。主要體現在以下4個方面：①高壓電纜的安裝地理條件不同。例如，熱阻不同、埋設深度的地溫不同等等。②高壓電纜的敷設方式不同。例如，排列方式、互層接地方式、直埋、排管、溝道、隧道等等。③高壓電纜的系統條件不同。例如，額定電流、短路電流及持續時間等等。④高壓電纜的絕緣種類及結構不同。例如，是否采用交聯聚乙烯作為主絕緣、金屬屏蔽層截面、防水層、外護套等。

針對電力電纜線路，高壓電纜的絕緣種類主要集中在交聯聚乙烯或自容式充油電纜。但是，金屬屏蔽層的截面應滿足單相接地故障或不同地點兩相同時發生故障時短路容量的要求，徑向防水層的截面應滿足單相或三相短路故障時短路容量的要求，不同的導體最高工作溫度，不同的電纜外護套材料，這些因素都說明，電纜的結構與當地的電力系統條件相關聯。另外，不同的制造廠制造工藝的不同，其電纜結構設計也會存在細微的差別。

4 結束語

總之，高壓電纜輸電線路是一項技術含量較高，勞動強度較大，時效性要求很高的野外工作，而且受天氣、環境、地理狀況等的影響較大。這就要求在高壓電纜應用的過程中，對避雷器、避雷線、護套接地方式及載流量等主要技術原則方面給予充分關注，使高壓電纜系統的設備配置合理，參數選擇正確，保證高壓電纜的可靠運行。

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