黃冠杰

摘 ?要：隨著我國(guó)電力產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，其電纜網(wǎng)的選型設(shè)計(jì)越來越受到重視，而10 kV配電電纜網(wǎng)是目前我國(guó)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(jìn)行分析，對(duì)10 kV配電電纜網(wǎng)的選型設(shè)計(jì)進(jìn)行有效的研究。

關(guān)鍵詞：10 kV配電;電纜網(wǎng);選型設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TE42 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1006-8937（2015）36-0005-02

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和電力產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，人們對(duì)供電的質(zhì)量和要求越來越高，而10 kV配電電纜網(wǎng)作為最重要、最常見的一種供電方式，其選型設(shè)計(jì)也顯得尤為重要 ?[1]。本文就從10 kV配電網(wǎng)電纜網(wǎng)的材料、性能及供電要求進(jìn)行針對(duì)性的分析，并對(duì)10 kV配電電纜網(wǎng)的設(shè)計(jì)要求和選型要求進(jìn)行科學(xué)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(dǎo)電性相對(duì)與鋁來說，其導(dǎo)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(chǔ)上增加31%左右，且銅的彈性性能相對(duì)更好。因此，在現(xiàn)實(shí)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(xué)角度來看，銅的硬度比鋁的硬度相對(duì)較大，抗氧性能強(qiáng)，產(chǎn)生的電流阻力小，進(jìn)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(dǎo)致的接觸點(diǎn)汽化、熔化程度息息相關(guān)。通過有關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)銅的熔點(diǎn)為 1 083.6 ℃，而鋁的熔點(diǎn)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(huì)更好。

1.2 ?電纜芯線的價(jià)位選擇

單從市場(chǎng)價(jià)格來看，銅的價(jià)格要比鋁的價(jià)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?？梢?，在供給電力相同的電流時(shí)，選用銅芯既滿足物美價(jià)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(guó)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(guó)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(nèi)使用，且聚氯乙烯在燃燒時(shí)會(huì)釋放有害氣體，不利于環(huán)境保護(hù)。因此，聚氯乙烯并不適用10 kV配電電纜網(wǎng)的選型設(shè)計(jì)。

此外，聚氯乙烯的介電吸收率和介質(zhì)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(jìn)行10 kV配網(wǎng)電纜網(wǎng)的選型設(shè)計(jì)時(shí)，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(zhuǎn)變?yōu)殒湢?，可以極大地提高電纜的物理力學(xué)性質(zhì)。

2.2 ?電纜防火性能的選擇

在進(jìn)行10 kV配網(wǎng)電纜網(wǎng)的選型設(shè)計(jì)時(shí)，不僅僅要考慮線芯的選擇和價(jià)格問題，還需要充分的考慮電纜的防火性能。有關(guān)電力工程中電纜設(shè)計(jì)規(guī)范中明確提出，“60 ℃以上的高溫場(chǎng)所和環(huán)境下，必須使用適合長(zhǎng)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(zhì)電纜，高溫環(huán)境下不適合選用普通的聚氯乙烯材質(zhì)電纜，而選用防火性能相對(duì)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(wǎng)選型設(shè)計(jì)的安全性和可靠性直接關(guān)系到人們用電的質(zhì)量和穩(wěn)定，在進(jìn)行電纜選擇時(shí)，需要綜合全面的進(jìn)行詳細(xì)的思索，電纜不僅要滿足耐高溫、防火性能好、價(jià)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(qiáng)電纜的防水和抗腐蝕性能，就必須在電纜的內(nèi)部增強(qiáng)適當(dāng)?shù)牟牧?，通常情況下會(huì)在電纜內(nèi)部的鎧裝用鋼絲表面涂上一層防腐蝕材料，可以較好地達(dá)到防腐蝕效果[3]。

還可以使用當(dāng)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(hù)層和護(hù)套層中間，不僅可以實(shí)現(xiàn)防腐蝕的效果，還能達(dá)到較好的防水效果，使電纜具有防水和仿腐性能。

在進(jìn)行電纜施工的過程中，還需要密切關(guān)注電纜的受潮和防水情況。如果在施工過程中，電纜的外護(hù)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(jìn)入的水和潮氣有關(guān)。

因此，在進(jìn)行電纜設(shè)計(jì)規(guī)劃時(shí)，還需要充分的結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況和環(huán)境特征，避免在水汽和潮氣較大的地方大力興建電纜網(wǎng)，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(jié)構(gòu)的阻水電纜設(shè)計(jì)方式，其電纜內(nèi)部和外護(hù)層都需要進(jìn)行防腐材料的涂抹。

某配電房的基礎(chǔ)設(shè)備布置電氣圖，如圖1所示。

3 ?電纜網(wǎng)供電的基本要求及模式

3.1 ?電纜網(wǎng)供電的基本要求

電纜敷設(shè)的設(shè)計(jì)規(guī)劃應(yīng)當(dāng)滿足相關(guān)部門的規(guī)定，嚴(yán)格按照相應(yīng)的技術(shù)和要求來選擇符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的電氣設(shè)備和電纜相關(guān)配件，達(dá)到高質(zhì)量、高安全性的配網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。各個(gè)電源之間的接入點(diǎn)及主要的支線處需要設(shè)置相應(yīng)的環(huán)網(wǎng)柜，各個(gè)連接點(diǎn)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(zhuǎn)供載電流量的功能，有效的實(shí)現(xiàn)各個(gè)干線之間互供互聯(lián)，對(duì)承載電量進(jìn)行重新分配。環(huán)網(wǎng)柜通常采用5～6個(gè)單元接線，其中，在次要支線、專變和箱變的位置應(yīng)當(dāng)增設(shè)電纜分支箱，對(duì)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(jìn)而提高了供電的穩(wěn)定性和可靠性。在低壓負(fù)荷中心需要增設(shè)箱變，且正在運(yùn)行的電器設(shè)備之間必須保持一定的空間距離，防止在負(fù)荷增多的時(shí)候發(fā)生故障[4]。相互進(jìn)行專供電載流量的線路應(yīng)當(dāng)設(shè)置科學(xué)合理的裝載容量。正常運(yùn)行的電氣設(shè)備和電纜之間的連接點(diǎn)應(yīng)當(dāng)選擇10 kV非屏蔽、絕緣性能好的硅膠預(yù)制式T型電纜頭，在電纜通道中應(yīng)當(dāng)設(shè)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(jí)設(shè)置在同一個(gè)水平內(nèi)，需要采用質(zhì)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(guān)的保護(hù)設(shè)施有效地結(jié)合使用，因此，使用的環(huán)網(wǎng)柜和電纜分支箱內(nèi)部都不需要采取保護(hù)措施，所用的箱變需要增設(shè)高壓熔斷器，可有效的避免應(yīng)負(fù)荷過大而導(dǎo)致的電路短路或發(fā)生損壞現(xiàn)象。如果沒有相應(yīng)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(shè)帶熔斷器的負(fù)荷開關(guān)。

3.2 ?電纜網(wǎng)供電的基本模式

在進(jìn)行10 kV配電電纜網(wǎng)的設(shè)計(jì)規(guī)劃時(shí)，需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況和10 kV電纜網(wǎng)的具體要求，使用兩種不同方式的供電模式進(jìn)行供電。

①電纜網(wǎng)的主干線采用環(huán)網(wǎng)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(shí)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(wǎng)的主干線采用負(fù)荷開關(guān)式的電纜分支箱供電模式，以變電站的電源節(jié)點(diǎn)及主干線的分段點(diǎn)、開環(huán)處使用環(huán)網(wǎng)柜。該供電模式在進(jìn)行供電檢測(cè)時(shí)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(jié) ?語

10 kV配電電纜網(wǎng)作為我國(guó)目前最常見的一種供電方式，其電纜的選型和設(shè)計(jì)也顯得非常重要。本文針對(duì)10 kV配電電纜的選型設(shè)計(jì)規(guī)劃，通過對(duì)電纜芯線性能、價(jià)格的選擇，電纜材料的類型、防火、防水及防腐蝕性能進(jìn)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(xiàn)：

[1] 程斌.10 kV配電電纜網(wǎng)的選型設(shè)計(jì)問題[J].科技與企業(yè)，2012，（19）.

[2] 魏遠(yuǎn)超.基于10 kV配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和設(shè)備選型的供電可靠性研究[D].

廣州：華南理工大學(xué)，2014.

[3] 任方輝，張付占，李育.電解鋁廠10 kV配電一次設(shè)備選型設(shè)計(jì)[J].中國(guó) ? 新技術(shù)新產(chǎn)品，2010，（16）.

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