10 kV配電電纜網的選型設計探究

黃冠杰

摘 ?要：隨著我國電力產業(yè)的快速發(fā)展，其電纜網的選型設計越來越受到重視，而10 kV配電電纜網是目前我國最常見的供電方式。文章從電纜芯線的選擇及基本性能和供電的要求進行分析，對10 kV配電電纜網的選型設計進行有效的研究。

關鍵詞：10 kV配電;電纜網;選型設計

中圖分類號：TE42 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2015）36-0005-02

隨著我國國民經濟和電力產業(yè)的蓬勃發(fā)展，人們對供電的質量和要求越來越高，而10 kV配電電纜網作為最重要、最常見的一種供電方式，其選型設計也顯得尤為重要 ?[1]。本文就從10 kV配電網電纜網的材料、性能及供電要求進行針對性的分析，并對10 kV配電電纜網的設計要求和選型要求進行科學合理的探索。

1 ?電纜芯線的選擇

1.1 ?電纜芯線的性能選擇

眾所周知，銅的導電性相對與鋁來說，其導電性能更好，可以使面積相同的銅芯的承載電流量在鋁的基礎上增加31%左右，且銅的彈性性能相對更好。因此，在現(xiàn)實生活中，銅芯一般很少出現(xiàn)損壞和斷裂現(xiàn)象的發(fā)生。從物理學角度來看，銅的硬度比鋁的硬度相對較大，抗氧性能強，產生的電流阻力小，進而有效的減少了安全事故的發(fā)生，降低了電力維修成本[2]。根據(jù)以往電纜事故發(fā)生的原因來看，其電纜故障主要是由電纜頭損壞所引起的，而電纜頭的損壞又與各種因素導致的接觸點汽化、熔化程度息息相關。通過有關數(shù)據(jù)調查研究，發(fā)現(xiàn)銅的熔點為 1 083.6 ℃，而鋁的熔點為661.127 ℃，可見，銅芯的抗熔效果明顯優(yōu)于鋁芯。從以上的研究分析來看，就性能而言，電纜選用銅芯的效果會更好。

1.2 ?電纜芯線的價位選擇

單從市場價格來看，銅的價格要比鋁的價格要低，且銅芯的電纜承載力要比鋁芯的電纜承載力大0.3倍左右，也就是說，使用鋁芯電纜要比銅芯電纜的占地面積大0.3倍左右。可見，在供給電力相同的電流時，選用銅芯既滿足物美價廉的要求，又在一定程度上減少了土地占地面積，有效地提高了我國土地利用率。

2 ?電纜絕緣材料的選擇

2.1 ?電纜材料的選擇

就目前而言，我國最常見的電纜材料是聚氯乙烯，但是它自身的抗熱和耐寒性能低下，通常情況下只能局限在15～60 ℃的范圍內使用，且聚氯乙烯在燃燒時會釋放有害氣體，不利于環(huán)境保護。因此，聚氯乙烯并不適用10 kV配電電纜網的選型設計。

此外，聚氯乙烯的介電吸收率和介質損耗程度明顯較高，且絕緣性能沒有交聯(lián)聚氯乙烯的效果好。因此，在進行10 kV配網電纜網的選型設計時，選用交聯(lián)聚氯乙烯要比普通的聚氯乙烯材料效果要好，交聯(lián)聚氯乙烯是指將普通的聚氯乙烯由線狀轉變?yōu)殒湢睿梢詷O大地提高電纜的物理力學性質。

2.2 ?電纜防火性能的選擇

在進行10 kV配網電纜網的選型設計時，不僅僅要考慮線芯的選擇和價格問題，還需要充分的考慮電纜的防火性能。有關電力工程中電纜設計規(guī)范中明確提出，“60 ℃以上的高溫場所和環(huán)境下，必須使用適合長期抗高溫和絕緣性能好的材料”。

因此，在100 ℃以下的環(huán)境中可以采用耐熱聚乙烯、交聯(lián)聚乙烯和乙丙橡皮絕緣等耐熱性能較好的電纜材料，而在 ? ?100 ℃以上的高溫環(huán)境中，需要選用礦物絕緣材質電纜，高溫環(huán)境下不適合選用普通的聚氯乙烯材質電纜，而選用防火性能相對較好的耐熱聚乙烯電纜。

2.3 ?電纜防腐蝕及防水性的選擇

配電電纜網選型設計的安全性和可靠性直接關系到人們用電的質量和穩(wěn)定，在進行電纜選擇時，需要綜合全面的進行詳細的思索，電纜不僅要滿足耐高溫、防火性能好、價格適中等多種條件，電纜更需要具備良好的防水和抗腐蝕性能。

而增強電纜的防水和抗腐蝕性能，就必須在電纜的內部增強適當?shù)牟牧希ǔＧ闆r下會在電纜內部的鎧裝用鋼絲表面涂上一層防腐蝕材料，可以較好地達到防腐蝕效果[3]。

還可以使用當下比較受歡迎的改性瀝青材料，把該材料均勻的涂至電纜外護層和護套層中間，不僅可以實現(xiàn)防腐蝕的效果，還能達到較好的防水效果，使電纜具有防水和仿腐性能。

在進行電纜施工的過程中，還需要密切關注電纜的受潮和防水情況。如果在施工過程中，電纜的外護層防腐蝕性能較好，但還是發(fā)生了腐蝕現(xiàn)象，多半與施工過程中進入的水和潮氣有關。

因此，在進行電纜設計規(guī)劃時，還需要充分的結合當?shù)氐膶嶋H情況和環(huán)境特征，避免在水汽和潮氣較大的地方大力興建電纜網，盡可能的減少日后的腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，降低電纜的維修成本。

在水汽或潮氣較多的地區(qū)，可以采用橫向或縱向阻水結構的阻水電纜設計方式，其電纜內部和外護層都需要進行防腐材料的涂抹。

某配電房的基礎設備布置電氣圖，如圖1所示。

3 ?電纜網供電的基本要求及模式

3.1 ?電纜網供電的基本要求

電纜敷設的設計規(guī)劃應當滿足相關部門的規(guī)定，嚴格按照相應的技術和要求來選擇符合國家標準的電氣設備和電纜相關配件，達到高質量、高安全性的配網標準。各個電源之間的接入點及主要的支線處需要設置相應的環(huán)網柜，各個連接點都必須起到連接的作用，并充分的發(fā)揮主干線停電、支干線供電的轉供載電流量的功能，有效的實現(xiàn)各個干線之間互供互聯(lián)，對承載電量進行重新分配。環(huán)網柜通常采用5～6個單元接線，其中，在次要支線、專變和箱變的位置應當增設電纜分支箱，對電載流量起到較好的引入作用，可以有效的提升電纜線路的彈性，進而提高了供電的穩(wěn)定性和可靠性。在低壓負荷中心需要增設箱變，且正在運行的電器設備之間必須保持一定的空間距離，防止在負荷增多的時候發(fā)生故障[4]。相互進行專供電載流量的線路應當設置科學合理的裝載容量。正常運行的電氣設備和電纜之間的連接點應當選擇10 kV非屏蔽、絕緣性能好的硅膠預制式T型電纜頭，在電纜通道中應當設置排管。

如果在同一地區(qū)電纜的數(shù)量較多或高電壓等級設置在同一個水平內，需要采用質量較好的冷縮式中間接頭。由于不能與變電站線路上的分段開關的保護設施有效地結合使用，因此，使用的環(huán)網柜和電纜分支箱內部都不需要采取保護措施，所用的箱變需要增設高壓熔斷器，可有效的避免應負荷過大而導致的電路短路或發(fā)生損壞現(xiàn)象。如果沒有相應的高壓配電裝置的配電房，不可以直接將電纜接在變壓器上，需要在變壓器高壓的一端增設帶熔斷器的負荷開關。

3.2 ?電纜網供電的基本模式

在進行10 kV配電電纜網的設計規(guī)劃時，需要結合當?shù)氐膶嶋H情況和10 kV電纜網的具體要求，使用兩種不同方式的供電模式進行供電。

①電纜網的主干線采用環(huán)網柜供電模式，而分段支線和電源的末端采用電纜分支箱供電。該供電模式具有較高的靈活性，發(fā)生故障時維修容易，且停電范圍較小，但該供電模式的資金投入較大。

②電纜網的主干線采用負荷開關式的電纜分支箱供電模式，以變電站的電源節(jié)點及主干線的分段點、開環(huán)處使用環(huán)網柜。該供電模式在進行供電檢測時比較容易，且資金投入較小，但該供電模式的停電范圍較大。

4 ?結 ?語

10 kV配電電纜網作為我國目前最常見的一種供電方式，其電纜的選型和設計也顯得非常重要。本文針對10 kV配電電纜的選型設計規(guī)劃，通過對電纜芯線性能、價格的選擇，電纜材料的類型、防火、防水及防腐蝕性能進行分析，有效地探討了兩種不同供電方式的優(yōu)劣特性。

參考文獻：

[1] 程斌.10 kV配電電纜網的選型設計問題[J].科技與企業(yè)，2012，（19）.

[2] 魏遠超.基于10 kV配電網網架結構和設備選型的供電可靠性研究[D].

廣州：華南理工大學，2014.

[3] 任方輝，張付占，李育.電解鋁廠10 kV配電一次設備選型設計[J].中國 ? 新技術新產品，2010，（16）.

[4] 吳克智.淺談10 kV干式配電變壓器的設計選型[J].電氣制造，2008，（11）.