王傳雙 黃珅

摘要：隨著城市的擴(kuò)張，用電需求量持續(xù)增長(zhǎng)，電力工程電纜設(shè)計(jì)任務(wù)尤為突出，電力工程電纜設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接影響到供電安全及其整體質(zhì)量。電力工程電纜的設(shè)計(jì)涉及諸多因素，不僅包括電纜工程規(guī)模、電纜結(jié)構(gòu)、施工概況、工程技術(shù)要點(diǎn)，還包括市政規(guī)劃、橋梁敷設(shè)等因素，影響設(shè)計(jì)方案的因素較多，本文主要針對(duì)電力電纜工程設(shè)計(jì)相關(guān)問題進(jìn)行了分析，希望有關(guān)人員能夠有所借鑒。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);高壓電纜;輸電線路;設(shè)計(jì);

一、電力電纜線路簡(jiǎn)述

電力系統(tǒng)常見的電能傳輸方式有兩種：架空線路及電纜線路。架空線路電力傳輸廣泛采用的方式，這個(gè)不再進(jìn)行敘述。電纜線路常用于城市地下電網(wǎng)、發(fā)電站引出線路、工礦企業(yè)內(nèi)部供電及過江海水下輸電等特殊情況。大多數(shù)是不具備架設(shè)架空線路的情況下采用電纜線路。電纜線路與架空線路比較之優(yōu)劣情況如下：

（1）優(yōu)點(diǎn)：1）電纜敷設(shè)在地下，不占地面空間，同一地下電纜通道，可以容納多回線路;2）在城市道路和大型工廠，用電纜供電，有利于市容、廠容整齊美觀;3）自然氣象條件（如雷電，風(fēng)雨，鹽霧，污穢等）和周圍環(huán)境對(duì)電纜的影響很小;4）電纜隱蔽在地下，對(duì)人身比較安全，供電可靠性高;電纜線路的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用比較小。

（2）缺點(diǎn)：1）電纜線路建設(shè)投資費(fèi)用較高，是架空線的幾倍;電纜故障隱蔽，測(cè)試較難;2）電纜損壞后，修復(fù)時(shí)間較長(zhǎng);3）電纜不容易分支;4）電纜線路設(shè)計(jì)使用年限不如架空線長(zhǎng)。

二、電纜路徑通道的設(shè)計(jì)

城市電纜通道建設(shè)應(yīng)根據(jù)城市規(guī)劃和電網(wǎng)規(guī)劃（工程規(guī)模、電壓等級(jí)等）、功能要求、自然條件等因素，結(jié)合消防、環(huán)保、節(jié)能等要求，合理進(jìn)行通道路徑選擇、截面選取，充分考慮使用功能要求和安全可靠性，積極采取各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)可行的節(jié)能措施，并與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。

（1）電纜線路路徑應(yīng)與城市總體規(guī)劃相結(jié)合，應(yīng)與各種管線和其他市政設(shè)施統(tǒng)一安排，且應(yīng)征得城市規(guī)劃部門同意;（2）電纜線路路徑應(yīng)綜合路徑長(zhǎng)度、施工、運(yùn)行和維護(hù)方便等因素，統(tǒng)籌兼顧，做到技術(shù)可行、安全適用、環(huán)境友好、經(jīng)濟(jì)合理;（3）供敷設(shè)電纜用的構(gòu)筑物宜按電網(wǎng)遠(yuǎn)景規(guī)劃一次建成;（4）供敷設(shè)電纜用的保護(hù)管、電纜溝或直埋敷設(shè)的電纜不應(yīng)平行敷設(shè)于其他管線的正上方或正下方;（5）電纜與電纜、管道、道路、建（構(gòu)）筑物等之間的最小距離，應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50217-2018）表5.3.5的規(guī)定;（6）電纜跨越河流宜利用城市交通橋梁、交通隧道等公共設(shè)施敷設(shè)，并應(yīng)征得相關(guān)管理部門同意。

1、電纜敷設(shè)設(shè)計(jì)

（1）直埋敷設(shè)

電纜敷設(shè)入地下壕溝中沿溝底鋪有墊層和電纜上鋪有覆蓋層，且加設(shè)保護(hù)板再埋齊地坪的敷設(shè)方式。優(yōu)點(diǎn)：敷設(shè)方便，節(jié)省材料和人工費(fèi)。缺點(diǎn)：維護(hù)不便，如果要維護(hù)，就需要把覆土挖開，僅建議用在不考慮維護(hù)，或能接受這種維護(hù)方式的地方。

（2）保護(hù)管敷設(shè)

電纜敷設(shè)入地下壕溝中的電纜保護(hù)管內(nèi)，沿溝底鋪有墊層和電纜排管上鋪有覆蓋層，且加設(shè)保護(hù)板再埋齊地坪的敷設(shè)方式。保護(hù)管敷設(shè)的特點(diǎn)：電纜排管敷設(shè)對(duì)電纜的效果比直埋敷設(shè)要好，電纜不容易受到外部機(jī)械損傷，占地空間小，運(yùn)行可靠;電纜敷設(shè)條數(shù)較多、道路狹窄地段，穿越公路、鐵路和建筑物時(shí)，排管敷設(shè)是一種較好的選擇。

（3）電纜溝敷設(shè)

電纜敷設(shè)入封閉式、蓋板可開啟的電纜構(gòu)筑物（蓋板與地坪相齊或稍有上下）內(nèi)的敷設(shè)方式。電纜溝敷設(shè)的特點(diǎn)：電纜溝蓋與地面平齊，可掀開溝道;電纜不容易受到外部機(jī)械損傷，占用空間相對(duì)較小。

4）隧道敷設(shè)

電纜敷設(shè)入可容納較多電纜數(shù)、有供安裝和巡視的通道、全封閉型的電纜構(gòu)筑物內(nèi)的敷設(shè)方式。電纜隧道敷設(shè)的特點(diǎn)：電纜隧道應(yīng)具有照明、排水裝置，并采用自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)相結(jié)合的通風(fēng)方式、具有防火及阻燃功能，另外還安裝有電纜在線監(jiān)測(cè)裝置。電纜敷設(shè)于隧道中，外力損壞的可能性較小，對(duì)電纜的敷設(shè)、安全運(yùn)行、維護(hù)十分有利。

三、電纜型式與截面的選擇

1、電纜結(jié)構(gòu)

（1）電纜絕緣材料

高壓電纜絕緣材料有聚氯乙烯、交聯(lián)聚乙烯、油紙絕緣等，中高壓電纜宜選用交聯(lián)聚乙烯，低溫場(chǎng)所、高溫場(chǎng)所、人員密集或有低毒阻燃性防火要求、放射性作用場(chǎng)所宜選用交聯(lián)聚乙烯。

電力電纜可按絕緣材料、結(jié)構(gòu)特征、敷設(shè)環(huán)境、電壓等級(jí)等進(jìn)行分類，10kV～110kV電纜應(yīng)優(yōu)先選用交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜。

（2）絕緣電氣性能

對(duì)10kV以上的交聯(lián)聚乙烯電纜，應(yīng)選用內(nèi)、外半導(dǎo)電與絕緣層三層共擠工藝特征的型式，其優(yōu)點(diǎn)：防止主絕緣與半導(dǎo)體屏蔽以及主絕緣與絕緣屏蔽之間引入外界雜質(zhì);在制造過程中防止主絕緣、半導(dǎo)電層的損傷;由于內(nèi)外屏蔽與主絕緣緊密結(jié)合，提高了起始游離放電電壓。

（3）電纜屏蔽

電纜導(dǎo)體由多根導(dǎo)線絞合而成，與絕緣層之間易形成氣隙，導(dǎo)體表面不光滑，會(huì)造成電場(chǎng)集中。在絕緣表面和護(hù)套接觸處也可能存在間隙，引起局部放電。導(dǎo)體表面加一層半導(dǎo)電材料，與被屏蔽的導(dǎo)體等電位，并與絕緣層良好接觸，稱為導(dǎo)體屏蔽;在絕緣層表面加一層半導(dǎo)電材料的屏蔽層，與被屏蔽的絕緣層有良好接觸，與金屬護(hù)套等電位，稱為絕緣屏蔽。

（4）電纜導(dǎo)體及截面

1）導(dǎo)體材料

電纜導(dǎo)體一般采用高電導(dǎo)系數(shù)的金屬銅、鋁制造。銅導(dǎo)體主要適用情況如下：高可靠性回路;振動(dòng)劇烈、有爆炸危險(xiǎn)或?qū)︿X有腐蝕等嚴(yán)酷的工作環(huán)境;耐火電纜;安全性要求高的公共設(shè)施;工作電流較大，需增多電纜根數(shù)時(shí)。

2）電纜芯數(shù)

3～35kV供電回路，除工作電流較大的回路或電纜敷設(shè)于水下時(shí)，可選用單芯電纜外，應(yīng)選用三芯電纜;110kV供電回路，除敷設(shè)于湖、海水下等場(chǎng)所且電纜截面不大時(shí)可選用三芯型外，可選用單芯電纜;110kV以上供電回路，應(yīng)選用單芯電纜。

（6）金屬護(hù)套

電纜金屬護(hù)套（內(nèi)護(hù)套）一般采用鉛和鋁，其作用在于保護(hù)電纜絕緣在敷設(shè)、運(yùn)行過程中，免受外力機(jī)械損傷和各種環(huán)境因素如水、日光、生物、火災(zāi)等引起的破壞，承擔(dān)徑向阻水作用，并作為接地故障短路電流流回系統(tǒng)中性點(diǎn)的有效通道，采用波紋鋁套、平板鋁套、銅套、鉛套、不銹鋼套，常用的為波紋鋁套或鉛套，以保證電纜長(zhǎng)期穩(wěn)定的電氣性能。

（7）電纜外護(hù)層

電纜外護(hù)層是保護(hù)電纜免受機(jī)械損傷和腐蝕的保護(hù)覆蓋層。其作用是防止鎧裝層和金屬護(hù)套遭受化學(xué)腐蝕，絕緣和防火的作用也十分重要，一般為非金屬材料聚合物。 PVC外護(hù)套和PE外護(hù)套是最常用的兩種非金屬外護(hù)套。

2、電纜截面選擇

電纜導(dǎo)體最小截面的選擇，應(yīng)同時(shí)滿足規(guī)劃載流量和通過系統(tǒng)最大短路電流時(shí)熱穩(wěn)定的要求。根據(jù)實(shí)際情況，選擇電纜截面的大小時(shí)，應(yīng)首先考慮長(zhǎng)期允許載流量;其次進(jìn)行熱穩(wěn)定的校核;最后考慮經(jīng)濟(jì)電流密度和網(wǎng)絡(luò)允許電壓降。理論上，無(wú)論根據(jù)哪種方法選擇的電纜截面，都應(yīng)該用其他方法去校核，亦即應(yīng)根據(jù)各種方法分別求出最小截面積，然后從中選擇最大值為最終選定值。

四、結(jié)語(yǔ)

電力電纜線路的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)性的網(wǎng)絡(luò)工程，在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中會(huì)受到多種外界因素的影響，且具有隱蔽性。因此，就必須要加強(qiáng)對(duì)電力電纜設(shè)計(jì)質(zhì)量控制，保證電力電纜設(shè)計(jì)質(zhì)量，保證電力電纜工作能夠順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

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