110kV城市電網(wǎng)電纜設計探討

朱健華

（四川省電力公司資陽公司，四川 資陽 641300）

1.電纜選擇

近年來，交聯(lián)聚乙烯（XLPE）絕緣電力電纜（以下簡稱XLPE絕緣電纜）在電力系統(tǒng)得到了廣泛的使用。由于交聯(lián)電纜的難燃性，其PVC的外護套本身也是阻燃的，而且低毒低煙性的阻燃交聯(lián)聚乙烯電纜已有很成熟的技術(shù)和廣泛應用的經(jīng)驗。就目前國內(nèi)外的電纜設計和實際敷設情況來看，隧道選用阻燃PVC套的交聯(lián)聚乙烯電纜，都不用再考慮其他特別的防火措施。

2.電纜護套的選擇

電纜的外護層，應符合下列要求：

1）交流單相回路的電力電纜，不得有未經(jīng)非磁性處理的金屬帶、鋼絲鎧裝。

2）在潮濕、含化學腐蝕環(huán)境或易受水浸泡的電纜，金屬套、加強層、鎧裝上應有擠塑外套，水中電纜的粗綱絲鎧裝尚應有纖維外被。

3）除低溫-20度以下環(huán)境或藥用化學液體浸泡場所，以及有低毒難燃性要求的電纜擠塑外套宜用聚乙烯外，可用聚氯乙烯外套。

4）用在有水或或化學液體浸泡場所的6～35kV重要性或35kV以上交聯(lián)聚乙烯電纜，應具有符合使用要求的金屬塑料復合阻水層、鉛套、鋁套或膨脹式阻水帶等防水構(gòu)造。

敷設于水下的中、高壓交聯(lián)聚乙烯電纜還宜具有縱向阻水構(gòu)造。

3.電纜外護層的選擇

電纜的外護層主要有PE護層及PVC護層兩種。PE護層的機械性能及電氣性能均好于PVC護層，方便施工安裝，但不具有阻燃性能，主要適用于直埋和穿管敷設。PVC護層則具有阻燃性能，比較適于明敷于隧道中。

為方便電纜的維護及試驗，外護層外應有一層外電極。外電極可以隨外護套一起擠出，但大部分的電纜生產(chǎn)廠家都采用在外護套上涂一層石墨的辦法。為了讓石墨層在施工及運行中有脫落時能及時發(fā)現(xiàn)，最好選用紅色的外護層或與石墨的顏色有鮮明反差的顏色的外護層。

4.電纜附件的選擇

1）戶內(nèi)終端在室內(nèi)條件下使用，不受大氣影響。目前用于XLPE絕緣電纜的戶內(nèi)終端形式多樣，體積較小，例如80年代后期國內(nèi)使用的預制件、熱縮件、冷縮件、接插式附件等。接插式附件終端可以在無電壓、有電壓無電流、有電壓有負荷等幾種狀態(tài)下接插，給運行檢修帶來很大方便。

2）戶外終端相對環(huán)境比較差，附件要承受日曬、雨淋、氣溫變化、工業(yè)污穢等條件且要能保證運行良好。

3）接頭有絕緣接頭和直通接頭之分。

4）35kV以上電壓電纜金屬護層的不直接接地端，每相均應通過護層絕緣保護器接地。保護器的三相接線方式，一般情況宜采取Y0接線。

5）護層絕緣保護的選擇，應滿足在使用環(huán)境條件下可靠、耐久、監(jiān)視維護方便和利于安裝。

6）35kV以上電壓電纜的金屬護層一端互聯(lián)直接接地情況下，當可能

出現(xiàn)的工頻或沖擊感應電壓超過護層絕緣耐受強度，或需抑制對鄰近的控制或通訊電纜的感應干擾強度時，可沿線路并行配置回流線或均壓線；對在隧道、溝內(nèi)敷設電纜的方式，這時應充分考慮沿支架設置接地干線的作用。

7）回流線的阻抗及其兩端接地電阻，宜按與系統(tǒng)內(nèi)最大零序電流和回流線上感應電壓相匹配計。均壓線的自然接地電阻，宜大于均壓線自身阻抗的30倍。回流線或均壓線的排列配置方式，宜使在正常工作電流時產(chǎn)生的損耗最小。

5.電纜的敷設

對于各種敷設現(xiàn)場（如隧道、直埋、溝道、水下等）應了解敷設總長度、各轉(zhuǎn)變點位置、工井位置、上下坡度以及地下管線位置特性等因素。在檢查電纜線路總長度時，應首先檢查線路上有無預留位置，俗稱Ω圈。這種為今后電纜檢修所留的電纜余量，按照規(guī)定應在終端、接頭、過馬路穿管，過建筑物等處。同時為了使電纜運行可靠，應盡量減少電纜接頭。對高壓電纜（35kV及以上電壓等級電纜）可采用假接頭形式完成交叉互聯(lián)，這樣可以不破壞導體的連接性，提高電纜輸電能力。電纜盤旋轉(zhuǎn)最好選在轉(zhuǎn)變處、接頭處、上下坡起始點，對于66kV及110kV電纜的敷設應考慮牽引機具的放置位置。其次，要測量各轉(zhuǎn)變處電纜的彎曲半徑是否合乎要求。

電纜中間接頭處應作防水處理，因為XLPE絕緣電纜的接頭，不論附加密封多么良好，總低于原電纜護套，特別是中低壓電纜，由于沒有金屬護套，密封處一旦進水，將使絕緣部分直接暴露于水中。高壓電纜接頭雖有金屬護套，但金屬護套的連接處仍然存在弱點。因此接頭位置最好在電纜溝道、直埋處增加防水措施。例如直埋，可在接頭位置修建一水泥槽，在處作密封處理后，再填砂蓋板，然后直埋。同時接頭應高于周圍電纜，防止電纜內(nèi)原已進入的水向接頭遷移。

6.電纜金屬護套的連接與接地的方式

6.1.護套兩端接地

66kV及以上電壓等級XLPE絕緣單芯電纜金屬護套上的感應電壓與電纜的長度和負荷電流成。當電纜線路很短，傳輸功率很小時，護套上的感應極小。護套兩端接地形成通路后，護層中的環(huán)流很小，造成的損耗不顯著，對電纜的載流量影響不大。當電纜線路很短，利用小時數(shù)較低，且傳輸容量有較大裕度時，電纜線路可以采用護套兩端接地。

6.2.護套一端接地

當電纜線路長度在500m及以下時，電纜護套可以采用一端直接接地便。（通常在終端頭位置接地），另一端經(jīng)保護器接地，護套其它部位對地絕緣，這樣護套沒有構(gòu)成回路，可以減少及消除護套上的環(huán)行電流，提高電纜的輸送容量。為了保障人身安全，非直接接地一端護套中的感應電壓不應超過50V，假如電纜終端頭處的金屬護套用玻璃纖維絕緣材料覆蓋起來，該電壓可以提高到100V。護套一端接地的電纜線路，還必須安裝一條沿電纜線路平行敷設的導體，導體的兩端接地，這種導體稱為回流線。為了避免正常運行時回流線內(nèi)出現(xiàn)環(huán)行電流，敷設導體時應使它與中間一相電纜的距離為0.7s（s為相鄰電纜軸間距離），并在電纜線路的1/2處換位。當發(fā)生單相接地短路故障時，接地短路電流可以通過回流線流回系統(tǒng)的中性點，特別是當接地故障發(fā)生在回流線的接地網(wǎng)中時，接地電流的絕大部分通過回流線。由于通過回流線的接地電流產(chǎn)生的磁通抵消了一部分電纜導體接地電流所產(chǎn)生的磁通（兩者電流方向相反），因而裝設回流線后可降低短路故障時護套的感應電壓，同時也防止了電纜線路附近的二次信號和通信用的電纜產(chǎn)生很大的感應電壓。回泫線的兩端應可靠接地，截面積應滿足短路電流熱穩(wěn)定的要求。

6.3.護套中點接地

電纜線路采用一端接地感到太長時，可以采用護套中點接地的方式。這種方式是在電纜線路的中間將金屬擴套接地，電纜兩端均對地絕緣，并分別裝設一組保護器。每一個電纜端頭的護套電壓可以允許50V，因此中點接地的電纜線路可以看做一端接地線路長度的兩倍。

當電纜線路長度為兩盤電纜，不適合中點接地時，可以采用護套斷開的方式。電纜線路的中部（斷開處）裝設一個絕緣接頭，接頭的套管中間用絕緣片隔開，使電纜兩端的金屬護套在軸向絕緣。為了保護電纜護套絕緣和絕緣片在沖擊過電壓時不被擊穿，在接頭絕緣片兩側(cè)各裝設一組保護器，電纜線路的兩端分別接地。護套斷開的電纜線路也可以看做一端接地線路長度的兩倍。如果絕緣接頭處的金屬套管用絕緣材料覆蓋起來，護套上的限制電壓通常為100V，則電纜線路的長度可以增加很多。

6.4.護套交叉互聯(lián)

6.4.1.護套交叉互聯(lián)方法

電纜線路很長的（大約大于1000m時以上時），可以采用護套交叉聯(lián)，將電纜線路分成若干大段，每一大段分成長度相等的3小段，每小段之間裝設絕緣接頭，絕緣接頭處護套三相之間用同軸引線經(jīng)接線盒進線換位連接，絕緣接頭處裝設一級保護器，每一大段的兩端護套分別互聯(lián)接地。

6.4.2.護套交叉互聯(lián)的作用

1）感應電壓低，環(huán)流小：如果電纜線路的三相排列是對稱的，由由于各段護套電壓的相位差為120°，而幅值相等，因此兩個接地點之間的電位差是零，這樣的護套上就不可能產(chǎn)生環(huán)行電流，這時線路上最高的護套電壓即是按每一小段長度而定的感應電壓，可以限制在50V以內(nèi)。當三相電纜排列不對稱，如水平排列時，中相感應電壓較邊相低，雖然三個小段護套的長度相等，三相護套電壓的向量和有一個很小的合成電壓，經(jīng)兩端接地在護套內(nèi)形成環(huán)流，但接地極和大地有一定的電阻，故電流很小。

2）交叉互聯(lián)的電纜線路可以不裝設回流線：電纜線路交叉互聯(lián)，每一大段兩端接地，當線路發(fā)生單相接地短路時，接地電流不通過大地，此的護套也相當于回流線，因此交叉互聯(lián)的電纜線路不必再裝設回流線。

3）電纜換位金屬護套交叉互聯(lián)：將電纜線路分段，護套交叉互聯(lián)，同時再將三相電纜連續(xù)地進行換位，這樣不但對稱排列的三相電纜護套電位向量和為零，就是在不對稱的水平排列三相電纜中，由于電纜每小段進行了換位，每大段全換位，三相電纜護套感應電壓相差很小，相位差120°，其向量和很小，產(chǎn)生的環(huán)行電流也幾乎為零。因此電纜換位、金屬護套交叉互聯(lián)較單獨的護套交叉互聯(lián)效果更好，但此種連接方法只適合于電纜比較容易換位的場所，如隧道等。

7.結(jié)語

110KV電力電纜的設計應結(jié)合實際情況進行，在具體工程設計中應重點考慮電纜走徑，敷設深度，腐蝕及熱穩(wěn)定校驗等方面。在保證線路安全互要求的條件下，應綜合考慮各種因素，合理地設計，以便于線路的安全運行和施工，降低工程造價。

[1]DL/T5221-2005，城市電力電纜線路設計技術(shù)規(guī)定[S].

[2]GB50217-94，電力工程電纜設計規(guī)范[S].