電氣自動化設計中高壓進線電纜選型的分析與探討

吳峰

摘 要：隨著社會經濟不斷發展，我國電力行業獲得了迅猛進步，電氣工程項目自動化水平越來越高，極大地解放了人力，提高了電力行業的經濟效益。但從當前電氣自動化設計活動實際開展情況來看，在高壓進線電纜選型過程中仍存在一定的問題和不足，影響電氣自動化系統的正常工作，本文主要針對電氣自動化設計中高壓進線電纜選型進行探究，希望能為電氣行業的持續穩定發展提供一定的參考。

關鍵詞：電氣自動化設計;高壓進線電纜;選型分析

1 前言

在外線工程項目建設過程中，高壓進線電纜是重要組成部分之一，直接關系著輸電工程項目運行的穩定性和安全性。但從當前高壓進線電纜實際安裝情況來看，仍然存在很多問題和風險，引起建設成本的增加和施工應用過程中的安全隱患。因此，需要加強對高壓進線電纜選型工作的分析與探究，明確電氣自動化設計中高壓進線電纜的應用，以降低工程項目的建設成本，提高高壓進線電纜的工作效率。

2 電氣自動化設計中高壓進線電纜選型

2.1 電纜終端頭選型

在電纜線路運行的過程中，電纜附件是重要的組成部分，直接關系著電纜系統運行的穩定性和可靠性。在電纜敷設完成之后，需要針對高壓進線電纜的工作要求和工作環境配置各種電纜附件，并按照設計工藝將至安裝到電纜端部，共同發揮電力運輸和電力調控的作用。電纜終端頭主要包括戶外電纜終端和戶內電纜終端兩部分，戶外電纜終端通常應用復合套管式終端、有瓷套式終端以及全預制式終端。戶內電纜終端廣泛使用GIS終端，GIS終端可以分為干式GIS中端盒，濕式GIS終端兩種。濕式GIS終端將絕緣膠助劑充填到套管內，這個過程需要廠家配合完成，工序比較繁瑣，運維工作量大，占地面積較大。干式終端并不需要加絕緣膠助劑，使用壽命較長，運維和安裝比較簡單，占地面積較小，而且可以有效避免漏油問題。干式GIS終端主要包括裝配式和插拔式兩種結構形式，二者主要在圍觀結構以及頂部密封處理方面存在差異。在選擇電纜終端型號時，需要與開關匹配[1]。

復合套管戶外終端運輸方便安裝簡單、重量較輕、防爆性能優良，可以有效解決傳統瓷套爆炸時碎片產生的風險，有效維護設備和人員的安全。復合套管戶外終端更適合在人群相對比較密集的場所使用，但是復合套管戶外終端的穩定性相對較差，在運行一段時間之后，可能會出現疏水性，導致復合套管電氣性能以及機械性能下降，密封也會存在老化問題。瓷套式戶外終端辨識能力和憎水性能優良，有著良好的耐候性，但是重量相對較大，施工裝卸、安裝不便利，而且防爆性能比較差。由于此套式戶外終端使用的材料是脆性材料，在爆炸之后，碎片會威脅周邊電氣設備及人員的安全，適合在人群相對稀疏的區域使用。全預制式戶外終端安裝時只需要處理好電纜本體即可，具有優良的絕緣性能和抗腐蝕性能，直接利用硅橡膠整體成型全預制式戶外終端，運輸安裝便捷簡單，重量較輕，在使用過程中也比較易于維護和保養。運行期間也可以避免漏油問題而引起的環境危害和事故問題。通常情況下，110千伏及以下的戶外電纜終端主要采取全預制式戶外終端，220千伏以上電壓等級由于絕緣性能問題尚未全面應用全預制式戶外終端，通常采取復合套管充油電纜終端或者瓷套式電纜終端[2]。

2.2 導體材料的選型

市面上常見的高壓電纜主要包括鋁金屬和銅金屬作為導體材料，還有一部分是鋁合金材質的電纜。相對于普通的鋁金屬和鋁合金材料來說，銅金屬的電氣性能和機械性能要更加優良，可靠性、安全性較高。銅的熔點要遠大于鋁的熔點，鋁合金的熔點則略低于普通鋁金屬的熔點。所以，鋁合金和鋁金屬并不適合作為耐火電纜的導體，銅金屬是更好的選擇，從機械強度來看，鋁合金較差，銅金屬較好。從導體耐蝕性方面比較，銅金屬最佳，鋁合金最差。對比三者的導體斷裂伸長率來看，銅金屬最好，鋁金屬最差，鋁合金次之。比較三者電纜導體材料的經濟性和可靠性可以發現，由于鋁芯電纜外徑較大，在施工清理過程中所產生的摩擦力相對于銅金屬電纜來說要更大，會大幅降低電纜所允許的牽引力，增大施工難度，容易引起電纜施工過程中的損傷，影響整根電纜的長度，而且還會降低系統的可靠性和安全性，導致事故隱患的增加。從整體施工角度來看，鋁合金電纜的性能要差于普通的鋁金屬電纜，銅導體電纜性能相對較好[3]。

2.3 金屬護套選型

在電纜運行安裝的過程中，容易受到機械應力和外部應力的作用導致電纜出現損傷，影響電纜正常穩定的工作。因此，需要在電纜外部加裝金屬護套以對電纜線進行適當的機械保護，避免電纜芯在使用過程中受損，延長電纜的使用壽命，同時，金屬護套的安裝也可以避免潮氣或者水氣進入到電纜內部而造成短路問題，避免外地對電纜產生壓力破壞。也可以有效防止絕緣發熱產生的熱膨脹損害，常見的電纜金屬護套包括鋁護套、鉛護套、不銹鋼護套以及銅護套。鋁護套承受壓力的能力較強，機械強度較大，并不需要加固，而且鋁金屬的密度相對較小，可以有效降低整體電纜的重量，導電性能較好，允許通過的短路電流較大。但是鋁金屬護套耐腐蝕性能較差，外徑比較大。鉛金屬護套耐震性能較差，機械強度較差，在受到震動的場合容易遭到破壞。同時，鉛金屬的密度比較大會，造成電纜的整體重量較大，但是鉛金屬護套密封性能比較好，可以有效防止電纜中進入水汽或者潮氣，保障電纜的絕緣性能。耐腐蝕性能相對一般金屬來說也比較好，多應用于海底電纜系統當中。銅金屬護套的優勢是機械強度優良，導電性能好，適合焊接平滑或者扎紋成型。但是銅金屬護套造價比較高，重量也較大，不銹鋼護套適合于焊接平滑成型，機械強度較大，導電性能差，重量比較大。工程項目建設人員需要結合電纜線路的敷設環境以及地形特征，選取可靠的金屬護套方案，有效保護電纜線路的持續穩定工作，提高電纜線路的工作效益和工作質量[4]。

3 電氣自動化設計中高壓進線電纜計算

在進行高壓進線電纜選型和設計的過程中，需要結合用電設備的用電要求以及線路進線電壓，科學設計高壓進線電纜鋪設方案。電纜鋪設方式主要包括電纜溝鋪設、電纜直埋鋪設、電纜排管鋪設以及戶外電纜架空鋪設等幾種方式。結合電纜鋪設要求以及能夠滿足要求的絕緣材料、電纜護套材料和導體的相關因素，綜合選擇適合電纜長期穩定運行的材料和方案。電纜截面的選取則主要從電壓損失校驗、載流量計算以及熱穩定校驗等三方面因素綜合考慮確認。根據直埋電纜位置處最熱月平均溫度以及土壤特征確定土壤直埋敷設的校正系數，并針對土壤特性以及溫度等環境資料選取工程地質條件基礎資料作為計算參考依據。其次，還需要結合空氣中鋪設時最熱月平均最高環境溫度，電纜溝內鋪設時同一層支架上其他電纜與本工程電纜的鋪設凈距離以及無遮陽架空鋪設等情況確定校正系數。

4 結束語

綜上所述，在進行高壓進線電纜選型時，需要結合高壓進線電纜的實際工作情況以及工作要求，科學選擇高壓進線電纜材料，通過合理的計算方法計算校正系數，盡可能的減少輸送距離和工作環境，對于高壓進線電纜正常工作的影響，保證高壓進線電纜可以持續穩定安全可靠的工作。

參考文獻

[1]陸莎.基于人工智能技術在電氣自動化控制中的應用分析[J].電子世界，2019（12）.

[2]夏君山，夏向陽，趙威，etal.基于差值電流分析的高壓電纜在線監測研究[J].高壓電器，2019（7）.

[3]李萬超，尹海丞，王磊.高壓電纜局部絕緣老化故障智能定位系統設計[J].自動化與儀器儀表，2019（8）：41-45.

[4]蘇鵬.電氣自動化在工業機械控制中的應用探討[J].內燃機與配件，2019（17）.