高压电力电缆设计技术分析

高压电力电缆设计技术分析

朱正清吴春燕兰欣

江苏远洋东泽电缆股份有限公司江苏扬州225129

摘要：要做好高压电力电缆的敷设设计，一定要重视文中提到的一些关键因素，否则便不能达到好的效果，甚至会带来一定的安全隐患。只有做到严格按照相关规定来对设计把关，才能确保工程质量。

关键词：高压；电力电缆；设计技术

一、电力电缆护层选择规程要求

1）交流系统单芯电力电缆，当需要增强电缆抗外力时，应选用非磁性金属铠装层，不得选用未经非磁性有效处理的钢制铠装。

2）在潮湿、含化学腐蚀环境或易受水浸泡的电缆，其金属层、加强层和铠装上应有聚乙烯外护层，水中电缆的粗钢丝铠装应有挤塑外护层。

3）在人员密集的公共设施，以及有低毒阻燃性防火要求的场所，可选用聚氯乙烯或乙丙橡胶等不含卤素的外护层。防火有低毒性要求时，不宜选用聚氯乙烯外护层。

4）除－15℃以下低温环境或药用化学液体浸泡场所，以及有低毒阻燃性要求的电缆挤塑外护层宜选用聚乙烯外，其他可选用聚氯乙烯外护层。

5）用在有水或化学液体浸泡场所的6～35kV或35kV以上交联聚乙烯电缆，应具有符合使用要求的金属塑料复合阻水层、金属套等径向防水构造。敷设于水下的中、高压交联聚乙烯电缆应具有纵向阻水构造。

二、电缆外护层选择

电缆的外护层主要有PE护层及PVC护层两种。PE护层的力学性能及电气性能均好于PVC护层，方便施工安装，但不具有阻燃性能，主要适用于直埋和穿管敷设。PVC护层则具有阻燃性能，比较适于明敷于隧道中。为方便电缆的维护及试验，外护层外应有一层外电极。外电极可以随外护套一起挤出，但大部分的电缆生产厂家都采用在外护套上涂一层石墨的办法。为了让石墨层在施工及运行中有脱落时能及时发现，最好选用红色的外护层或与石墨的颜色有鲜明反差颜色的外护层。

三、电缆附件的选择

1）户内终端在室内条件下使用，不受大气影响。目前用于XLPE电缆的户内终端形式多样，体积较小。插式附件终端可以在无电压、有电压无电流和有电压有负荷等几种状态下接插；户外终端相对环境比较差，附件要承受日晒、雨淋、气温变化及工业污秽等条件。

2）接头有绝缘接头和直通接头之分。

3）35kV及以上电压等级电缆金属护层的不直接接地端，每相均应通过护层绝缘保护器接地。保护器的三相接线方式，一般宜采取Y0接线。

4）护层绝缘保护的选择，应满足在使用环境条件下可靠、耐久、监视维护方便和利于安装。

5）35kV及以上电压等级电缆的金属护层一端互联直接接地情况下，当可能出现的工频或冲击感应电压超过护层绝缘耐受强度，或需抑制对邻近的控制、通信电缆的感应干扰强度时，可沿线路并行配置回流线或均压线；在隧道、沟内敷设电缆的方式，应充分考虑沿支架设置接地干线的作用。

6）回流线的阻抗及其两端接地电阻应达到抑制电缆金属层工频感应过电压，并应使其截面满足最大暂态电流作用下的热稳定要求。回流线的排列配置方式，应保证电缆运行时在回流线上产生的损耗最小。电缆线路任一终端设置在发电厂、变电所时，回流线应与电源中性线接地的接地网连通。

四、电缆的敷设

对于各种敷设现场（如隧道、直埋、沟道和水下等）应了解敷设总长度、各转弯点位置、工井位置、上下坡度以及地下管线位置等特性因素。在检查电缆线路总长度时，应首先检查线路有无预留位置。这种为今后电缆检修所留的电缆余量，按照规定应设在终端、接头、过马路穿管和过建筑物等处。为了使电缆运行可靠，应尽量减少电缆接头。对高压电缆（35kV及以上电压等级电缆）可采用假接头形式完成交叉互联，这样可以不破坏导体的连接性，提高电缆输电能力。电缆盘旋转最好选在转弯处、接头处和上下坡起始点，对于66kV及110kV电缆的敷设应考虑牵引机的放置位置。其次，要测量各转弯处电缆的弯曲半径是否合乎要求。电缆中间接头处应作防水处理，这对于防止XLPE电缆在局部高电场作用下发生树枝化老化而最终导致绝缘击穿十分重要。因为XLPE电缆的接头，不论附加密封多么良好，总低于原电缆护套，特别是中低压电缆，由于没有金属护套，密封处一旦进水，将使绝缘部分直接暴露于水中。高压电缆接头虽有金属护套，但金属护套的连接处仍存在弱点。因此接头位置最好在电缆沟道、直埋处增加防水措施。

五、电力电缆接地方式

电力安全规程规定：电气设备非带电的金属外壳都要接地，因此电缆的铝包或金属屏蔽层都要接地。高压电缆线路安装时，应该按照GB50217—2007《电力工程电缆设计规程》的要求，单芯电缆线路的金属护套只有一点接地时，金属护套任一点的感应电压不应超过50～100V，并应对地绝缘。如果大于此规定电压时，应采取金属护套分段绝缘或绝缘后连接成交叉互联的接线。为了减小单芯电缆线路对邻近辅助电缆及通信电缆的感应电压，应尽量采用交叉互联接线。在电缆长度不长的情况下，可采用单点接地的方式。为保护电缆护层绝缘，在不接地的一端应加装护层保护器。

1）护套两端接地。66kV及以上电压等级XLPE单芯电缆金属护套上的感应电压与电缆的长度和负荷电流成正比。当电缆线路很短，传输功率很小时，护套上的感应电压极小。护套两端接地形成通路后，护层中的环流很小，造成的损耗不显著，对电缆的载流量影响不大。当电缆线路很短，利用小时数较低，且传输容量有较大裕度时，电缆线路可以采用护套两端接地。

2）护套一端接地。当电缆线路长度在500m及以下时，电缆护套可以采用一端直接接地（通常在终端头位置接地），另一端经保护器接地，护套其他部位对地绝缘的方式，这样护套没有构成回路，可以减少及消除护套上的环行电流，提高电缆的输送容量。为了保障人身安全，非直接接地一端护套中的感应电压不应超过50V，假如电缆端头处的金属护套用玻璃纤维绝缘材料覆盖起来，该电压可以提高到100V。护套一端接地的电缆线路，还必须安装一条沿电缆线路平行敷设的导体，导体的两端接地，这种导体称为回流线。

3）护套中点接地。电缆线路采用一端接地感到太长时，可以采用护套中点接地的方式。这种方式是在电缆线路的中间将金属护套接地，电缆两端均对地绝缘，并分别装设一组保护器。每一个电缆端头的护套电压可以允许50V，因此中点接地的电缆线路可以看做一端接地线路长度的两倍。

4）护套交叉互联。电缆线路很长的（大于1km及以上时）可以采用护套交叉互联。将电缆线路分成若干大段，每一大段分成长度相等的小段，每小段之间装设绝缘接头。三相之间用同轴引线经接线盒进线换位连接。绝缘接头处装设一级保护器，每一大段的两端护套分别互联接地。

六、结束语

综上所述，本文主要从高压电力电缆护层的选择、电力电缆接地方式、高压电力电缆的敷设以及高压电力电缆及其附件的布置与安装等方面，对高压电力电缆的设计技术要点进行了分析研究，对于电力电缆的发展和进步有一定的借鉴意义，为高压电力电缆的科学性和合理性提供了基础，也在一定程度上促进了电力事业的发展。

参考文献：

[1]雷成华.高压单芯电缆动态增容的理论分析与实验研究[D].华南理工大学，2012.

[2]卞佳音.高压电力电缆故障监测技术的研究[D].华南理工大学，2012.