论高压电缆输电线路设计要点

论高压电缆输电线路设计要点

史磊

山东电工电气集团有限公司  250002

摘要

经济的发展带动了电力行业的快速发展，特别是信息化技术的发展，对电力系统运行安全性和稳定性的要求不断提升。高压电缆在电力系统中所占比重较大，对线路设计的要求不断提升。为此，本文就高压电缆输电线路的设计流程以及设计要求进行了分析，给出了线路路径设计要点、线缆选型设计要点、连接设计要点和回流线设计要点，为高压线缆输电线路的设计提供了可以参考的依据。

关键词：电力系统；高压电缆；输电线路

电力行业是我国经济发展的基础，对供电安全性、可靠性和稳定性的要求较高。为了提高供电效率，降低设备维护成本，电力系统采用了高压线路传送模式。但是，高压输电线路的设计和维护难度较大，为此必须要确保高压输电线路的设计质量，从而提高其运行稳定性。

1 高压电缆输电线路的设计流程

对于高压输电线路来说，具有传送电量大，传送距离长的特点。线路设计受多种因素的影响，设计人员要充分考虑不同因素的影响，提前做好设计的完善工作。同时，在设计之前还要做好对高压输电线路所处位置的地形和环境的考察，制定有针对性的设计方案，提高其环境适应能力，如要加强对不同材料和设备适用条件的分析，合理选择设备和元器件的材料，提高其设备和材料选择的合理性。另外，还要加强对高压输电线路的过程管理，做好相关技术文件的修订和管理，全面把控设计和施工中存在的风险因素，提出具有较高可行性的设计方法，增强线路设计的科学性。

2高压电缆输电线路设计的要点

2.1 线路路径的设计要点

高压电缆输电线路的路径选择是设计中非常关键的一环，从而提高其线路铺设的合理性。如充分考虑高压电缆输电线路交叉点的位置。对于跨区线路，还要充分考虑其水文、地质和气象等因素，尽量避免环境比较恶劣地区，特别是自然灾害频发的低端。高压输电线路在路径设计过程中还要尽量避开矿区、军事设施和水利设施等。通常情况下，可以沿以建电力线路进行高压线路的铺设，从而有效降低其铺设成本，且降低交叉和跨越问题的产生。另外，路径选择过程中还要加强对农林地区建筑和房屋等信息的采集，降低高压线路铺设给林区居民正常生活造成的影响。

2.2线缆选型设计要点

高压输电线路设计过程中要做好线缆的选型，其中主干线路尽量选择铝绞线，从而提高其导电率，降低电能传输中的损耗。架空线路则尽量选择同心绞线，该类型线缆电阻小，能量消耗低，且具有较高的阻尼特性，采用密闭结构设计，钢芯的环境适应性高。

设计过程中还要根据高压电缆输电线路的重要程度不同选择不同类型的线缆，如重要性较高的线路，尽量选择单芯电缆，并且尽量减少线路中接头的数量。对于交流系统，则要选择钢丝铠装电缆，从而实现对环境中电磁信号的隔离。电缆所处环境不同，选用规格也不同，如对于高温和高湿环境，尽量选择乙丙橡胶绝缘电缆。

电缆载流量是电缆选择和设计中必须要考虑的因素，且铺设条件不同，电缆载流量也呈现出较大的差异性。如对于穿管铺设方式，考虑到载流量较小，在计算过程中可以直接忽略不计。但是，如果线管的直径超过了50mm，且管壁较薄，在使用过程中非常容易发生冷弯变形的问题，不可冷弯使用。如果电缆采用室外名铺架设，则必须要考虑其载流量，如土壤中水分的迁徙等等。当线缆线芯的湿度超过70%以后，会发生水分迁出问题，由于电缆周围的土壤比较干燥，水分的迁徙会增加土壤的热阻系数。同样，如果线缆线芯的温度高，土壤中的水分也会发生较强的迁徙运动，必须要采取一定的措施，降低水分的迁徙问题。

2.3连接设计要点

高压电缆输电线路设计过程中，对于进线段要利用高压线缆作为变电站的出线间隔，并且在电缆线路的终点位置处选择架空线路连接方式连接到端变电站。对于高压线和普通电路的连接，由于城市地区环境比较复杂，架空线路的路径设计难度非常大，可选择电力线路，只在线路的两端采用架空线路。对于变电所可以全线选择高压电缆。

高压电缆输电线路设计过程中还要加强对接头位置处的绝缘设计，常用的两种方法有：避雷器和安装进线保护。避雷器是电力系统中非常关键的设备，能够有效降低瞬间高压给电力系统造成的冲击。避雷器设计过程中要根据变电站的具体情况合理进行避雷线长度的选择，如果是扩建线路，如果原来的线路中未设置避雷线，要重新进行避雷线的假设。对于进线段10~220kv的电力线路，常在电缆和架空线路连接位置处铺设避雷器；对于发电厂和变电所55kv以上的电力线路，不管其长度是否超过50m，都可以只铺设一组阀式避雷器即能够实现对整个线路的保护。

2.4回流线的设计要点

对于110kv以上的单芯电缆线路采用直接接地方式，一旦系统出现短路故障，电力线缆金属保护层中工频电压会超出其绝缘承受力，因此必须要设计一定的干扰措施，降低工频感应电炉对电力线路的影响，及时将短路电流通过回流线传递到中性点，降低过电压对电力线路的冲击和影响，因此，必须要加强回流线的设计，避免感应电压过大造成的电力系统故障。

回流线选择过程中要按照最大暂态电流时，电力线路的截面设计要求。同时，增加防腐层，避免回流线受到环境中因素的腐蚀作用。通常情况下，回流线选择10kV电缆或者LGJ导线。铺设和施工过程中，则采用三相品字形布置，如果线路较长，则可以采用单元划分方法，将其分成3个交叉互联的线路，分别完成其金属护层的接地处理，降低线路中的电阻值。

3 高压电缆输电线路设计中的注意事项

为了提高电力系统运行的稳定性，必须要确保电缆设计的科学性，如电缆中存在负载电流，且工作过程中温度较高，电缆受热作用较大，容易出现绝缘被击穿的问题，致使电缆线路出现短路跳闸，严重的还会引发火灾。同时，电缆线路自身存在电阻，在长期使用过程中也会产生热量，要根据具体使用条件合理选择电缆型号、截面积等等。电缆线路在使用过程中要严格控制其传送功率，避免出现过载问题，否则电缆线路产生的热量无法及时删除，最终发生故障。另外，电缆线路的接头处理技术还比较落后，要不断提升其压接质量，降低接头位置处的电阻参数。否则，接头位置处会产生大量的热量，影响其运行稳定性。

为了提高高压电缆运行的安全性，在设计过程各种要充分考虑电缆的额定电压，使其超过电力系统的额定电压；允许持续电流超过最大负载时的持续电流；电缆线芯的截面积达到电路短路时的数值；电缆长度要满足电压降的设计要求；电缆末端产生的最小短路电流要能够驱动保护装置的动作；电缆线路具有较高的抗击穿强度、低介质损耗、高绝缘性和高耐放电性。

结论

随着电力系统的发展，高压电缆线路的设计要求不断提升，设计人员要充分考虑线路所处环境，从而合理完成电缆线路路径的选择以及电缆材料选择、连接方式选择和绝缘处理等等，从而有效降低电缆线路运行中面临的问题，提高其运行的安全性和可靠性。

参考文献

[1]谷雪松. 电力系统中高压电缆输电线路设计研究[J]. 电力系统装备, 2021(23):2.

[2]青青 薛. 10kV高压电缆安装及电缆头制作工艺探析[J]. 建筑技术研究, 2020, 3(5).

[3]潘宏伟. 光伏电站高压电缆敷设路径的优化设计[J]. 风力发电, 2021(3):4.

[4]詹源. 330kV超高压电缆支架荷载分析及结构精细化设计研究[J]. 建筑结构, 2020(S02):5.