电力系统中高压电缆输电线路的设计探究

潘立国

摘要：我国电力系统中的高压电缆都是在传统线路的基础上进行改造的，线路的直径比较大，使用的是金属线缆材质。在实际进行输电线路的设计时，设计人员需要根据电力系统的实际运行情况，采取针对性的方法进行高压电缆输电线路的设计。对线路进行科学的规划，并且要保证绝缘、避雷、架设工作的科学合理，确保高压电缆输电线路在实际应用的过程中具有良好的应用效果，可以在一定程度上提高电力系统的运行质量，保证整个系统的安全、稳定。

关键词：电力系统；高压电缆；输电线路；设计

一、电力系统中高压电缆的优缺点

高压电缆在实际应用的过程中有利也有弊，其应用优点主要体现在以下几个方面：第一，高压电缆输电线路整体的路径比较短，在使用的过程中可以根据实际需求进行选择；第二，高压电缆的隐蔽性比较强，其可以利用建设区域的道路和草地进行覆盖，不会对建设区域的整体景观造成影响；第三，其在应用的过程中也不会受到外界环境的影响，运行的安全性和稳定性有所保障。而高压电缆在应用的过程中也有许多问题，比如建设成本比较高，線路设计具有一定的难度；建设完成后不容易进行位置的更换，而且出现故障时维修比较困难。

二、高压电缆与电力系统的连接及绝缘配合

1、连接方式

①电缆进线段方式，应用高压电缆作为变电站的出线间隔，完成某一段落电缆敷设工作之后，在电缆终端杆塔电缆引上采用架空线方式连接对端变电站，该种电缆方式应用比较普遍；②将高压电缆线路融入电力线路中，城市中架空线路路径选择难度较大，可将电力电缆应用到架空线路中，将架空线路作为电缆的两端；③变电所全段采用高压电缆。

2、系统绝缘配介

（1）避雷线配置要求

结合电力企业的实际情况，对避雷线的规格和类型进行确定。避雷线的合理配置是高压电缆线路设计中的重要组成部分。在实际设计的过程中，要根据相关标准，对避雷线进行科学的架设，确定好避雷线的应用长度。如是改建工程，在原来的工程中并没有安装避雷线，则需要设计一个新的线路，来进行避雷线的架设工作。

（2）避雷器配置要求

电缆进线段10～220kV电力电缆线路，应在电缆线路与架空线路连接处装设避雷器。而发电厂和变电所的35kV及以上电缆进线段，无论电缆长度是否超过50m，如果装设一组阀式避雷器可满足保护要求，只装一组即可。

三、电力系统中高压电缆输电线路设计

1、选择外护套

外护套在电缆中有着比较重要的作用，在进行高压电缆的外护套选择时，电缆的防水层以铅合金护套或皱纹铝护套效果最好，而铅合金护套较皱纹铝护套具有更好的耐腐蚀性能和较小的弯曲半径，但铅合金护套比重大，机械性能不如皱纹铝护套，对施工安装不利。从金属护套的短路容量方面考虑，铝较铅的导电性能好，能耐受较大的短路电流。聚氯乙烯耐环境应力开裂性能比聚乙烯好，在燃烧时分解的氯气有助于阻燃，且聚氯乙烯对化学腐蚀的耐受性能不及聚乙烯，在燃烧时会析出含有氯化氢等有毒气体。电缆敷设多位于市区道路，出于安全和环保考虑，电缆外护套选用聚乙烯材料。

2、回流线的选择与布置

（1）选择回流线

参照《电力工程电缆设计规范》（GB50217-2007），110kV及以上单芯电缆金属护层单点直接接地，如果系统短路使电缆金属护层上的工频感应电压超出其绝缘耐受强度，或者需要对电缆周边弱电线路电气干扰强度进行抑制，需将回流线装设于一端互联并接地线路中。如果发生单相接地短路故障，短路电流可通过回流线流回系统中性点，产生的磁通对部分电缆导线接地电流产生的磁通进行抵消。故而，装设回流线，不仅能够使短路故障时的感应电压降低，而且能够避免电缆线路周边信号电缆的感应电压过大。

（2）布置回流线

在电缆线路附近布置回流线：①电缆三相品字形布置，高压电缆敷设难度较大，可在电缆品字两肩上对回流线进行布置，在半长处换位一次；②长电缆线路交叉互联，如果电缆线路比较长，可进行单元划分，将各单元分为均匀的三段，进行三相交叉互联，且线路两端金属护层接地，其电阻低，几何平均半径大。

3、选择直线接地端

如果线路中应用的都是高压电缆，则可以选择整个线路的终端作为接地端；如果电缆线路与架空线连接在一起，就可以选择线路相连的一端进行接地设置。保护套在实际应用的过程中电压比较大，可以在线路的另一端设置电压限制器；如果高压电缆的两端都与架空线连接在一起，那么就需要选择容易受到雷击的地方进行接地处理，同时在适当的位置设置电压限制器。

4、绝缘分割交叉互联接地

线路路径较长，线芯电流也比较大，金属护套只一端接地的感应电压很高，不利于设备及人员安全。普通接头较为常见，分割电缆金属护套和绝缘屏蔽层，使其以合适的单元形式存在，将各单元划分为3个均等的段落，应用绝缘接头连接相邻段电缆金属护套和屏蔽层，使它们的连续回路对三相导体的各段进行依次包围，该种互联方式比较特殊。相较于普通接头，绝缘接头可在电气上对护套和外屏蔽层进行分段。

5、选择敷设方式

（1）电缆隧道

电缆隧道具有很大的空间，运用辅助设施，其敷设、运行都比较方便，适用于电缆回路多且重要的情况。110kV及以上电缆输电线路普遍选用该种敷设方式。电力电缆隧道横截面为圆形或矩形，圆形隧道空间能够被导体正三角形排列、电缆线路垂直蛇形敷设等充分利用，对电缆金属护套感应电压进行有效控制，避免电缆支架数量过多，节约成本。

（2）电缆沟

电缆沟不会占用过多的地下空间，以自然采光和通风为主，主要应用移动抽水方式进行排水，运行很长时间之后，沟盖板容易断裂破损，地面水也容易溢入沟内，使道路基础设施等不够美观，并对电缆绝缘产生影响，无法达到良好的输电线路设计效果。电力人员要依据具体工程背景，合理选择敷设方式，保障电力系统整体工程质量。

结语：

高压电缆中应用的电缆种类有很多，有些电缆在应用的过程中会受到金属护套的影响，不能保证实际的应用效果。设计人员在进行线路设计的过程中需要对传统的线路进行全面了解，并结合高压电缆的设计需求，对线路的走向、电缆接地位置、线路铺设位置进行科学规划，确保可以对电力系统中的感应电压进行有效控制，保证电力系统在运行的过程中不会收到其他因素的影响，为人们提供一个安全的用电环境，实现对电力系统中的问题进行有效处理。

参考文献：

[1]余德.电力系统中高压电缆输电线路设计问题浅析[J].工程技术：文摘版：00046-00046.

[2]孟运军.电力系统中高压电缆输电线路设计问题浅析[J].工业c，2016（4）：00092-00092.