張 穎

南寧學(xué)院 廣西 南寧 530004

隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的繁榮，人們對于高質(zhì)量的需求日益增長，因此人們對電的需求不斷增加，因此電力企業(yè)加大力度建設(shè)高壓變電站，高壓變電站是利用電纜線路作為輸電線路，這種電纜線路具有較長的距離，同時(shí)具有較大的容量。因此，電力企業(yè)需要合理選擇電纜線路，做好接地和鋪設(shè)工作，保障電力企業(yè)運(yùn)行的穩(wěn)定性。為了保障高壓電力電纜線路的使用效果，需要利用可靠性的開關(guān)電源和電纜，因此需要用合理的方法設(shè)計(jì)電力電纜分布參數(shù)。

一、輸電電纜參數(shù)設(shè)計(jì)與安全管理的重要性

1.有效的電力電纜分布式參數(shù)設(shè)計(jì)的重要性

輸電電纜的安全管理工作早在2014 年就已經(jīng)在電網(wǎng)安全工作報(bào)告中被提出，這意味著輸電電纜的安全問題正在日益突出，已經(jīng)到了不得被忽視的地步。我國電纜制造業(yè)已超過美國，成為了世界第一大電纜制造國，這也是我國電力電纜電網(wǎng)建設(shè)飛快發(fā)展的客觀原因之一。目前我國的輸電電纜長期處在超負(fù)荷工作和超負(fù)載的壓力中，輸電電纜的故障率相比較以往大幅度提高，輸電電纜的安全管理迫在眉睫。

輸電電纜目前存在的問題包括在制造、規(guī)劃、施工和環(huán)境等因素的影響，但工程設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)人員沒有考慮到電纜鋪設(shè)的實(shí)際情況，對溫度、地質(zhì)等問題的分析和考察不夠，也因此沒有選擇好合適參數(shù)的輸電電纜，導(dǎo)致電纜在實(shí)際運(yùn)行過程中經(jīng)常出現(xiàn)問題。這種因?yàn)閰?shù)設(shè)計(jì)的細(xì)小誤差可能在工作中導(dǎo)致較大的問題。由于在針對具體的工程項(xiàng)目中，沒有針對具體的項(xiàng)目開展有效的電力電纜分布參數(shù)的設(shè)計(jì)，而導(dǎo)致目前存在的問題。

2.電力電纜在參數(shù)設(shè)計(jì)實(shí)施后的安全管理

在保證電纜質(zhì)量沒有問題之后，建設(shè)人員需要加強(qiáng)對電纜鋪設(shè)過程的管理，電纜施工操作要嚴(yán)格按照有關(guān)部門出臺的操作規(guī)范進(jìn)行，重視電纜接頭處工藝技術(shù)的實(shí)施，避免因施工原因?qū)е碌碾娎|外部絕緣體層的破壞。在電力電纜鋪設(shè)的過程中需要考慮到工程使用的情景和狀況，比如電纜鋪設(shè)的路徑對電纜性能要求，因?yàn)殡娎|不僅僅可以鋪設(shè)在地下，還可以在海底。其次，電纜鋪設(shè)地點(diǎn)的環(huán)境、水流情況以及鋪設(shè)路徑的彎曲程度都會對電纜的后續(xù)使用情況產(chǎn)生一定的影響。所以建設(shè)人員在進(jìn)行電纜鋪設(shè)前一定要自己設(shè)計(jì)合適的電纜外形并將自己對電纜的性能要求告訴電纜制造企業(yè)，督促他們完成。在收到電纜制造企業(yè)的成品后，建設(shè)人員要根據(jù)國家安全標(biāo)準(zhǔn)對新到的電纜做技術(shù)參數(shù)和質(zhì)量的檢測工作，一旦發(fā)現(xiàn)性能或者質(zhì)量不合格的電纜立刻遣返重做，嚴(yán)格防止不合格電纜進(jìn)入施工現(xiàn)場。

同時(shí)要重視電力電纜的施工、電纜的維護(hù)工作和輸電電纜的預(yù)防措施的開展。其中，要定期對電纜進(jìn)行檢修維護(hù)，建設(shè)人員要對電纜進(jìn)行常發(fā)故障分析，對電纜容易發(fā)生故障的地方進(jìn)行定期巡查，比如電纜接頭、金屬保護(hù)殼是否接地、電纜電壓保護(hù)器是否脫落。要落實(shí)好對電纜鋪設(shè)地點(diǎn)的巡查工作，提高巡查質(zhì)量。其次要對電纜鋪設(shè)環(huán)境進(jìn)行定期巡查，時(shí)刻關(guān)注電纜鋪設(shè)環(huán)境處的變化，觀察電纜隧道內(nèi)是否有異物、輸電電纜是否脫離電纜溝、電纜是否露出地面。除此之外，還要巡查電纜隧道內(nèi)的通風(fēng)、排水，及時(shí)做好消防設(shè)施建設(shè)，彌補(bǔ)由于運(yùn)行時(shí)間過多造成的設(shè)施問題。最后，還需要引進(jìn)先進(jìn)的檢測設(shè)備，對電纜鋪設(shè)的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行放電檢測和溫度檢測。

二、電力電纜分布式參數(shù)設(shè)計(jì)方法

1.電力電纜參數(shù)設(shè)計(jì)流程

電力電纜是建筑工程、工業(yè)輸配電等領(lǐng)域常用電工材料，也是電力工程項(xiàng)目招投標(biāo)最常用到的產(chǎn)品。因市場原材料價(jià)格波動頻繁，生產(chǎn)工藝和材料不斷革新，電纜的價(jià)格存在波動。為最大限度保證投標(biāo)報(bào)價(jià)及時(shí)跟隨生產(chǎn)工藝成本的變化，需要一套能根據(jù)生產(chǎn)工藝及原材料價(jià)格波動獲得快速報(bào)價(jià)和編制生產(chǎn)工藝的軟件。主要電力電纜設(shè)計(jì)的流程為：第一步，確立電纜的型號規(guī)格：調(diào)用電纜型號基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，根據(jù)電纜各部分的組成代號和各個(gè)部分的生產(chǎn)工藝方式，確立電纜型號；第二步，確立計(jì)算電纜各個(gè)部分厚度參數(shù)：根據(jù)第一步確立的電纜的型號規(guī)格和GB/T 12706.3—2008標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的假設(shè)法數(shù)值運(yùn)算功能確定隔離層、鋼帶、護(hù)套等厚度數(shù)據(jù)；第三步，計(jì)算電纜結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)：根據(jù)電纜的型號規(guī)格，調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)電纜各部分厚度尺寸數(shù)據(jù)，運(yùn)用工具提供的數(shù)學(xué)計(jì)算功能，計(jì)算出電纜結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)；第四步，計(jì)算電纜的定額和成本：根據(jù)電纜結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)，調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中電纜各部分厚度尺寸數(shù)據(jù)、密度，計(jì)算電纜的定額，結(jié)合材料單價(jià)即可計(jì)算出成本。最后輸出電纜的結(jié)構(gòu)尺寸、定額（耗材）、成本等數(shù)據(jù)。

2.電力電纜參數(shù)設(shè)計(jì)過程電纜結(jié)構(gòu)分解

電力電纜在設(shè)計(jì)的過程中主要考慮電纜的用途、絕緣程度、隔離層、護(hù)套、鎧裝、電纜燃燒特性和電壓等級等方面。主要考慮的因素有如下：

導(dǎo)體的材料：L一鋁；T一銅。根據(jù)GB/T 3956—2008電纜的導(dǎo)體規(guī)定，電纜的導(dǎo)體的材質(zhì)分為銅、鋁合金、鋁導(dǎo)體等，為便于具體工程中用數(shù)據(jù)的有效性進(jìn)行篩選和選擇，分別用字母T、HL、L 表示。同時(shí)GB/T 3956—2008 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了4 種類型的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，根據(jù)中壓電力電纜的產(chǎn)品特點(diǎn)，選取合適的半導(dǎo)體。

內(nèi)護(hù)層：內(nèi)保護(hù)作為保護(hù)電纜的有效裝置，主要分為以下幾個(gè)系列：v：聚氯乙烯護(hù)套；y：聚乙烯護(hù)套；L：鋁護(hù)套；Q：鉛護(hù)套；H：橡膠互套；F：氯丁橡膠互套。

外護(hù)層：外保護(hù)作為抵御環(huán)境因素重要的保護(hù)特性，包括鎧裝層和外被層，用兩位數(shù)字表示，鎧裝層分為7 種類型，對于材質(zhì)不同，但可能影響電纜結(jié)構(gòu)及成本的代號進(jìn)行了區(qū)分，其中0：無鎧裝層；2：雙鋼帶；3：細(xì)鋼絲鎧裝；4：一粗鋼絲鎧裝。

阻燃電纜：代號前加ZR，耐火電纜代號前加NH。例如0.6／1KVZR：yjv22-1KV，3X2.5電纜，各符號的含義是：0.6／1Kv表示電纜的額定電壓等級，0.6KV表示每相導(dǎo)體對地電壓，1Kv表示相與相之間的絕緣電壓。ZR：表示電纜是阻燃型。Yj：表示絕緣層是交聯(lián)聚氯乙稀。V：聚氯乙烯內(nèi)護(hù)套。22一第一個(gè)2表示鎧裝層的材質(zhì)是鋼帶。第二個(gè)2表示電纜外被層的材料是聚氯乙烯。3X2.5表示電纜的規(guī)格，3表示電纜是3芯，2.5表示每芯的截面積都是2.5，單位是mm。

最后，還需要具體的工程項(xiàng)目考慮常用導(dǎo)線及電纜的用途，并選擇最恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)和導(dǎo)線。實(shí)際的工程中有不太相同的應(yīng)用環(huán)境，針對每一個(gè)工程應(yīng)用進(jìn)行有效的參數(shù)設(shè)計(jì)是確保項(xiàng)目穩(wěn)定執(zhí)行的先決條件。

三、基于Carson-clem算法的電力電纜分布參數(shù)設(shè)計(jì)

隨著社會的發(fā)展，供電技術(shù)得到蓬勃發(fā)展，清新干凈的能源得到不斷地推廣，但無論是供電系統(tǒng)還是互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展都需依靠電纜作為基本的載體。因?yàn)殡娏﹄娎|具有較高的可靠性和以及占用面積小等特點(diǎn)，在各個(gè)產(chǎn)業(yè)環(huán)境得到積極應(yīng)用。其中基于Carson-clem算法設(shè)計(jì)也得到廣泛的應(yīng)用。

Naser D.T構(gòu)建了一個(gè)針對電路電纜的理想模型結(jié)構(gòu)，利用多導(dǎo)體分析的方法對電纜線路的設(shè)計(jì)進(jìn)行需求分析與參數(shù)設(shè)計(jì)。當(dāng)電纜輸電線路的組成三對導(dǎo)體即六根導(dǎo)線和一根地線所組成的平行的結(jié)構(gòu)，就必須考慮大地內(nèi)部產(chǎn)生的磁場所產(chǎn)生的的影響，需要將電阻電抗的設(shè)計(jì)進(jìn)行分開處理，避免磁場對參數(shù)的設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響。一般情況下可以用Carson-clem公式計(jì)算店里的阻抗矩陣、電感自阻抗和互阻抗，其公式如下：

其中公式這個(gè)ri表示半導(dǎo)體咋單位長度以為的電阻值的大小，在進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)的時(shí)候需要考慮集膚效應(yīng)和近鄰效應(yīng)對電阻所產(chǎn)生的影響，盡最大的可能減少對黃對電纜的影響。其次，針對電纜參數(shù)的設(shè)計(jì)，導(dǎo)體之間可能存在不同的結(jié)構(gòu)形式，包括同軸導(dǎo)體外導(dǎo)體與內(nèi)導(dǎo)體之間的互阻抗在在一定程度上可以等于其自阻抗。需要針對具體的情況，針對不同的結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)的考量和設(shè)計(jì)。

其次，計(jì)算電纜參數(shù)具有不同的方法，當(dāng)電纜布置為不同的形狀分布時(shí)具有不同的設(shè)計(jì)方法，需要要根據(jù)實(shí)際的情況采用有效的方法來進(jìn)行計(jì)算和效果仿真。

四、結(jié)語

在電力系統(tǒng)中，電纜參數(shù)的設(shè)計(jì)是電氣參數(shù)設(shè)計(jì)的重要組成部門，為有效地提高電纜設(shè)計(jì)的效率需要考慮設(shè)計(jì)前后的復(fù)雜環(huán)境因素與電纜本身的特性，引用Carson-clem算法來完成電阻阻抗、電磁感應(yīng)矩、電容逆矩抗、序矩抗等參數(shù)，不斷提高計(jì)算的有效性和準(zhǔn)確度。確保電力電纜在鋪設(shè)后具有良好的性能和較高的可維護(hù)性。