電力系統中高壓電纜輸電線路的設計探究

潘立國

摘要：我國電力系統中的高壓電纜都是在傳統線路的基礎上進行改造的，線路的直徑比較大，使用的是金屬線纜材質。在實際進行輸電線路的設計時，設計人員需要根據電力系統的實際運行情況，采取針對性的方法進行高壓電纜輸電線路的設計。對線路進行科學的規劃，并且要保證絕緣、避雷、架設工作的科學合理，確保高壓電纜輸電線路在實際應用的過程中具有良好的應用效果，可以在一定程度上提高電力系統的運行質量，保證整個系統的安全、穩定。

關鍵詞：電力系統；高壓電纜；輸電線路；設計

一、電力系統中高壓電纜的優缺點

高壓電纜在實際應用的過程中有利也有弊，其應用優點主要體現在以下幾個方面：第一，高壓電纜輸電線路整體的路徑比較短，在使用的過程中可以根據實際需求進行選擇；第二，高壓電纜的隱蔽性比較強，其可以利用建設區域的道路和草地進行覆蓋，不會對建設區域的整體景觀造成影響；第三，其在應用的過程中也不會受到外界環境的影響，運行的安全性和穩定性有所保障。而高壓電纜在應用的過程中也有許多問題，比如建設成本比較高，線路設計具有一定的難度；建設完成后不容易進行位置的更換，而且出現故障時維修比較困難。

二、高壓電纜與電力系統的連接及絕緣配合

1、連接方式

①電纜進線段方式，應用高壓電纜作為變電站的出線間隔，完成某一段落電纜敷設工作之后，在電纜終端桿塔電纜引上采用架空線方式連接對端變電站，該種電纜方式應用比較普遍；②將高壓電纜線路融入電力線路中，城市中架空線路路徑選擇難度較大，可將電力電纜應用到架空線路中，將架空線路作為電纜的兩端；③變電所全段采用高壓電纜。

2、系統絕緣配介

（1）避雷線配置要求

結合電力企業的實際情況，對避雷線的規格和類型進行確定。避雷線的合理配置是高壓電纜線路設計中的重要組成部分。在實際設計的過程中，要根據相關標準，對避雷線進行科學的架設，確定好避雷線的應用長度。如是改建工程，在原來的工程中并沒有安裝避雷線，則需要設計一個新的線路，來進行避雷線的架設工作。

（2）避雷器配置要求

電纜進線段10～220kV電力電纜線路，應在電纜線路與架空線路連接處裝設避雷器。而發電廠和變電所的35kV及以上電纜進線段，無論電纜長度是否超過50m，如果裝設一組閥式避雷器可滿足保護要求，只裝一組即可。

三、電力系統中高壓電纜輸電線路設計

1、選擇外護套

外護套在電纜中有著比較重要的作用，在進行高壓電纜的外護套選擇時，電纜的防水層以鉛合金護套或皺紋鋁護套效果最好，而鉛合金護套較皺紋鋁護套具有更好的耐腐蝕性能和較小的彎曲半徑，但鉛合金護套比重大，機械性能不如皺紋鋁護套，對施工安裝不利。從金屬護套的短路容量方面考慮，鋁較鉛的導電性能好，能耐受較大的短路電流。聚氯乙烯耐環境應力開裂性能比聚乙烯好，在燃燒時分解的氯氣有助于阻燃，且聚氯乙烯對化學腐蝕的耐受性能不及聚乙烯，在燃燒時會析出含有氯化氫等有毒氣體。電纜敷設多位于市區道路，出于安全和環保考慮，電纜外護套選用聚乙烯材料。

2、回流線的選擇與布置

（1）選擇回流線

參照《電力工程電纜設計規范》（GB50217-2007），110kV及以上單芯電纜金屬護層單點直接接地，如果系統短路使電纜金屬護層上的工頻感應電壓超出其絕緣耐受強度，或者需要對電纜周邊弱電線路電氣干擾強度進行抑制，需將回流線裝設于一端互聯并接地線路中。如果發生單相接地短路故障，短路電流可通過回流線流回系統中性點，產生的磁通對部分電纜導線接地電流產生的磁通進行抵消。故而，裝設回流線，不僅能夠使短路故障時的感應電壓降低，而且能夠避免電纜線路周邊信號電纜的感應電壓過大。

（2）布置回流線

在電纜線路附近布置回流線：①電纜三相品字形布置，高壓電纜敷設難度較大，可在電纜品字兩肩上對回流線進行布置，在半長處換位一次；②長電纜線路交叉互聯，如果電纜線路比較長，可進行單元劃分，將各單元分為均勻的三段，進行三相交叉互聯，且線路兩端金屬護層接地，其電阻低，幾何平均半徑大。

3、選擇直線接地端

如果線路中應用的都是高壓電纜，則可以選擇整個線路的終端作為接地端；如果電纜線路與架空線連接在一起，就可以選擇線路相連的一端進行接地設置。保護套在實際應用的過程中電壓比較大，可以在線路的另一端設置電壓限制器；如果高壓電纜的兩端都與架空線連接在一起，那么就需要選擇容易受到雷擊的地方進行接地處理，同時在適當的位置設置電壓限制器。

4、絕緣分割交叉互聯接地

線路路徑較長，線芯電流也比較大，金屬護套只一端接地的感應電壓很高，不利于設備及人員安全。普通接頭較為常見，分割電纜金屬護套和絕緣屏蔽層，使其以合適的單元形式存在，將各單元劃分為3個均等的段落，應用絕緣接頭連接相鄰段電纜金屬護套和屏蔽層，使它們的連續回路對三相導體的各段進行依次包圍，該種互聯方式比較特殊。相較于普通接頭，絕緣接頭可在電氣上對護套和外屏蔽層進行分段。

5、選擇敷設方式

（1）電纜隧道

電纜隧道具有很大的空間，運用輔助設施，其敷設、運行都比較方便，適用于電纜回路多且重要的情況。110kV及以上電纜輸電線路普遍選用該種敷設方式。電力電纜隧道橫截面為圓形或矩形，圓形隧道空間能夠被導體正三角形排列、電纜線路垂直蛇形敷設等充分利用，對電纜金屬護套感應電壓進行有效控制，避免電纜支架數量過多，節約成本。

（2）電纜溝

電纜溝不會占用過多的地下空間，以自然采光和通風為主，主要應用移動抽水方式進行排水，運行很長時間之后，溝蓋板容易斷裂破損，地面水也容易溢入溝內，使道路基礎設施等不夠美觀，并對電纜絕緣產生影響，無法達到良好的輸電線路設計效果。電力人員要依據具體工程背景，合理選擇敷設方式，保障電力系統整體工程質量。

結語：

高壓電纜中應用的電纜種類有很多，有些電纜在應用的過程中會受到金屬護套的影響，不能保證實際的應用效果。設計人員在進行線路設計的過程中需要對傳統的線路進行全面了解，并結合高壓電纜的設計需求，對線路的走向、電纜接地位置、線路鋪設位置進行科學規劃，確保可以對電力系統中的感應電壓進行有效控制，保證電力系統在運行的過程中不會收到其他因素的影響，為人們提供一個安全的用電環境，實現對電力系統中的問題進行有效處理。

參考文獻：

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