配電系統電纜線路的設計與應用分析

段發強 周偉民(

國網河南省電力公司 平頂山供電公司運維檢修〈配電〉，河南 平頂山 467001）

隨著我國建設的飛速發展和規劃的要求，配電系統電纜線路以其占地少、環境友好、對人身安全、供電可靠、維護工作量小等優點得到了廣泛的應用[1]。而電纜線路是電纜的骨架，它的優劣關系到電纜本身功能的發揮和在電纜網中是否能起到應有的作用。隨著環境保護理念的日益深入，人們對于配電系統電纜的勘察、設計、運營等方面的環境保護意識也越來越高[2]。只有在配電系統電纜的線路設計中始終體現“安全、環保、舒適、和諧”的新理念，才能符合可持續的科學發展觀[3]。本文為此具體探討了配電系統電纜線路的設計與應用措施。

1 配電系統電纜電氣參數特性與設計保護

1.1 配電系統電纜電氣參數特性

電纜線路相與相之間以及相與地之間的耦合電容很大，容抗相當小，由此會產生數值很大的電容電流。電纜單位長度阻抗小于架空電纜線路單位長度阻抗，而相對于架空線來說電纜線路的長度一般要短得多，短線路問題會給繼電器的整定帶來一定的影響。電纜線路各序阻抗角比架空線路阻抗角小。阻抗角的變化會給阻抗繼電器的最大靈敏角的校整以及附加阻抗值的測量帶來一定的影響。電纜線路零序阻抗與正序阻抗的比值也與架空線有很大的不同[4]。

1.2 配電系統電纜的保護設計

繼電保護是電力系統的重要部分，它在保證系統安全、穩定運行等方面起著不可替代的重要作用。對繼電保護裝置的設計、運行和配置提出了快速性、靈敏型、選擇性和可靠性四項基本要求，由于線路網架結構、電壓等級的不同，有時候這些要求可能會出現相互矛盾的現象。一個優秀的設計方案往往是綜觀全局后在保證系統安全、可靠、穩定運行前提下的合理折中。隨著電力系統對可靠性要求的進一步提高，也由于縱聯保護常常因通道等原因而不能投入運行，因此在10kV及35kV配電線路上都要求采用兩套縱聯保護，以實現主保護的雙重化[5]。兩套主保護互為備用，原則上只要保護的性能十分完善，采用兩套原理相同的保護裝置實現主保護的雙重化是可行的。但由于系統的運行方式變化很大，也可能出現預料不到的稀有故障，兩套主保護采用不同原理應當是有益的。同時目前配電系統架空線路保護的常規配置如下：每回線路配置會為備用的兩套完整的、獨立的全線速動數字式分相電流差動保護。雙重化的三段式接地、相間距離保護作為后備保護；雙重化的定時限/反時限零序電流方向保護作為后備保護；線路重合閘保護；配電系統斷路器失靈保護[6]。

2 配電系統電纜的線路設計與應用

2.1 平面設計

為了保證電纜運行的最短距離與經濟型，我國配電系統電纜的平面設計大多數是采用一條線設計，其實有時完全可以順應地形、地勢，將上、下行線分別設計為各自獨立的平面線形，其平面造型亦很優美，兩條線中間有時隔以山岡、草地甚至一片森林與大自然融為一體。

2.3 縱面設計

（1）凸形豎曲線半徑設置：配電系統電纜由于受地形地貌的制約，連續小半徑短平曲線與連續大縱坡小半徑豎曲線的組合時常出現。這種情況下很容易做到平縱對應，滿足規范要求。但這種組合往往忽略了視距要求，這種情況下往往難以通過調整平曲線半徑來解決。此時，宜在不過多增加工程量的前提下適當加大凸曲線半徑，以便增大視距，保證在曲線上任何一點均能看清前方平曲線的變化。也就是說，在條件允許的情況下，應選取較大的凸曲線半徑[7]。（2）凹形豎曲線半徑設置：一般凹曲線半徑容易滿足規范要求，但有時設計者為了追求凹凸曲線指標的均衡，而增大凹曲線半徑。這樣勢必造成工程量的增加，對造價控制不利。而且由于配電系統電纜縱坡較大，起伏頻繁，凹曲線半徑設置過大，勢必增加工程。因此在設計中不宜一味追求高指標而增大凹曲線半徑。

2.4 平縱面組合設計

配電系統電纜平縱面組合設計往往受地形、橋涵、通道構造設置的制約，直接影響到工程造價。故應充分考慮地形起伏走向、構造物引起縱面起伏，以減少工程量。平豎曲線的半徑要協調，豎曲線的半徑一般為平曲線半徑的10-20倍可以取得良好效果。當平、豎曲線半徑均較小時，兩者不得重合，應避免出現不宜重合的曲線[8]。

2.5 越嶺線的設計

越嶺線的特點是線路需要克服很大的高差，線路的長度和平面位置主要取決于線路縱坡的安排。越嶺線布局主要應解決的問題是：埡口選擇，過嶺標高選擇和埡口兩側線路展線的擬定。它們是相互聯系、相互影響的。布局時應綜合考慮，處理好三者的關系。其中，埡口是體現越嶺線方案的重要控制點，應在基本符合線路走向的較大范圍內選擇，要全面考慮埡口的位置、標高、地形條件，地質情況和展線條件。越嶺高差較小，地質條件穩定，展線降坡后能與山麓控制點直接地銜接，不需無效延長線路，這種埡口最為理想。如埡口雖低，但地質條件不好，或兩側山坡不適于展線，或展線后與山麓控制點接線不順，則應稍微偏離總方向另行選擇。埡口以下的兩側山坡線是越嶺線的主要組成部分，山坡的地形、地質條件直接影響線路的質量、造價和路基的穩定，應綜合考慮。

總之，配電系統電纜線路首先應在保護配置方面要求選擇的設備充分考慮電纜的特點，提出保護的配置建議和要求。在線路走向設計中結合具體工程的電纜長度、參數、敷設方式等實際情況研究分析，在實踐中檢驗和不斷修正。

[1]程小平.減少整定程序計算時間的技術措施[J].繼電器，2010，28（12）.

[2]蔡光德.發電機變壓器組保護整定中的若干問題[J].電力系統自動化，2011，12（11）.

[3]高有權，苑鳳軍.低壓廠用系統保護的整定配合[J].電力自動化設備，2012，22（8）.

[4]莊偉民.差動保護比率制動整定中動作電流與制動系數等關系分析[J].繼電器，2010，28（9）.

[5]歐陽青.不同原理構成的主變差動保護技術特性比較分析[J].繼電器，2011，29（11）.

[6]王維儉.電氣主設備繼電保護原理與應用[M].中國電力出版社，2008.

[7]王維儉.大型機組繼電保護理論基礎[M].水利電力出版社，2009.

[8]崔家佩，孟慶炎.電力系統繼電保護與安全裝置整定計算[M].水利電力出版社，2009.