110kV電纜線路設計分析

朱添明

（茂名供電局（粵能電力設計院），廣東 茂名 525000）

110kV電纜線路設計分析

朱添明

（茂名供電局（粵能電力設計院），廣東 茂名 525000）

隨著電力基礎設施建設速度的加快，越來越多的城市采用電纜線路替代架空線路。由于城市地下環境日趨復雜，使電纜線路的設計增加了不少的困難，因此本文對110kV電纜線路的路徑、敷設方式、電纜及附件、金屬護套接地等問題進行了探討。

110kV；電纜線路；設計

供電網絡是城市能源的命脈，隨著空中出線走廊趨緊以及城市美化的需要，110kV電纜線路的應用愈來愈廣。與架空線路相比，電纜線路具有顯著的優勢，例如不占用地面空間、少受外界環境影響、供電可靠、運行簡便、維護工作量少等。但是電纜輸電線路也具有投資較大、敷設后不易變動、線路分支較難、故障尋的不易等不足，這就對電纜線路的設計工作提出了更高的要求，尤其是城市地下空間較為緊張、地下構筑物及市政設施眾多，地下環境非常復雜。基于這個原因，本文對110kV電纜線路的設計進行了分析和探討。

1 電纜路徑選擇

《電力工程電纜設計規范》（GB 50217-2007）、《城市電力電纜線路設計技術規定》（DL/T 5221-2005）、《城市電力電纜線路初步設計內容深度規程》（DL/T 5405-2008）等標準規范都對電纜路徑選擇做出了規定，要求電纜路徑滿足經濟、合理、安全、適用的原則，前面兩個規范特別強調了電纜路徑要與城市總體規劃相結合，并滿足各種市政管線和其他市政設施統一安排的要求。這樣做的目的是減少重復的基建施工給城市交通、市民日常生產與生活帶來的不利影響，也是為了貫徹“以人為本”的設計指導思想。電力電纜工程投資大，尤其是較長的線路，路徑選擇對經濟性的影響非常大，所以應盡量選擇短的路徑，但是城市地下環境非常復雜，還要考慮與現有的和擬建中的市政管線、設施、建（構）筑物的關系，盡量選擇拆遷量小、投資低、實施難度小的方案，也就是要綜合考慮各種因素，從中選出技術可靠、經濟合理、施工與維護都方便的方案。

2 電纜敷設方式選擇

2.1 常用敷設方式與特點

電纜線路常用敷設方式包括直埋敷設、排管敷設、頂管敷設、隧道敷設、電纜溝敷設、橋梁敷設等。直埋敷設是一種簡單、經濟的敷設方式，一般要求敷設深度不少于0.7m，敷設電纜應具備鎧裝層和防腐層，適用于地勢平坦、土質便于開挖的地段，同時要求溝底鋪砂，地面覆蓋混凝土保護板和裝設電纜走向的警告標志。排管敷設是應用廣泛的一種敷設方式，配合工井便于機械化施工，但是電纜出入管口時易摩擦損傷外套，所以要采取保護措施。頂管敷設是穿越公路、鐵路、河流等，采取一種特殊敷設方式，它的特點頂管出口方向，難以精準控制施工難度大，要在管中預埋牽引繩，但是電纜出入管口時易摩擦損傷外套，所以要采取保護措施。電纜隧道配以完善的輔助設施是理想的敷設方式，電纜敷設、運行維護都較為便利，適用于電纜線路多且不易開挖的場合，但投資較大，施工周期較長。電纜溝屬二級構筑物，沒有完善的輔助設施和防水條件，但占用地下空間少，投資較省。橋梁敷設充分利用交通設施，可以減少基建投資，但不應影響橋梁的正常使用和外觀效果，還須取得橋梁管理部門的認可。

2.2 敷設方式的選擇

110kV電纜截面較大，敷設困難，采用隧道敷設方式利于施工和維護，有條件的應作為電纜敷設的首選方式。隧道施工可選擇明挖法和暗挖法，明挖法投資省，但對交通和環境影響較大，在人口密集、交通繁忙的市區應采用暗挖法建設。截面形式可采用圓形隧道和矩形隧道，圓形隧道空間利用率更高，所以應優先選用圓形隧道。

排管敷設是次一級的選擇，當投資與地下空間都受到一定程度限制時，可選擇排管敷設，但需注意每段電纜的轉彎數（≥45°）不宜超過3個，否則施工困難，容易損傷電纜。設計時還要考慮散熱因素，因排管散熱不好對輸送容量影響很大。確定排管截面時要校驗載流量，還可通過增設散熱孔加以改善。

頂管敷設是特殊地段的選擇，它的路徑可以使圓弧和直線，不能做成直角形式。它具有施工方便，造價低的特點。它與排管敷設都需要考慮散熱因素。

電纜溝不便維護，運行時間長了，會出現溝蓋板破損而進水現象，影響道路美觀和電纜絕緣性能，所以一般情況下慎重選用電纜溝敷設方式。

至于直埋敷設和橋梁敷設方式，由于110kV電纜屬于比較重要的電纜，一般不選擇直埋敷設方式。可以利用橋梁敷設的應盡量利用，但需考慮電纜熱伸縮變形，宜采用蛇形敷設方式。在大跨距橋梁上還應設置伸縮弧，以適應橋梁自身的伸縮變形。

3 電纜及其附件選擇

3.1 電纜選型

按照DL/T 5221-2005的規定，110kV電纜應選擇銅芯交聯聚乙烯絕緣電纜，絕緣屏蔽層或金屬護套為鉛或鋁護套，外護套為聚氯乙烯（PVC）或聚乙烯（PE）。一般隧道或電纜溝敷設采用PVC外套，排管敷設采用PE外套。因PE外套更為柔軟，有利于穿管敷設。

3.2 電纜附件選擇

電纜附件包括電纜中間接頭、電纜終端接頭、保護管、電纜支架等。選擇電纜附件不僅在于自身質量，例如可靠的電氣絕緣性能、穩定的產品質量、合理的價格等，還要考慮結構設計和應用場合。

電纜中間接頭分為直通型和絕緣型兩類，按照絕緣結構又分為繞包型（TJ）、包帶模塑型（TMJ）、擠塑模塑型（EMJ）、預制型（PJ）等類型。TJ、TMJ早期應用較多，但效果不佳，一般情況應選用PJ，水下敷設可選用EMJ。

電纜終端頭分為變壓器終端、GIS終端、戶外終端、戶內終端等型式。選擇終端頭時應與連接的設備一致，如與GIS設備連接要使用GIS終端頭，與變壓器連接采用變壓器終端頭等。此外，電纜終端頭有干式（G）和含油（C）之分，整體預制（I）和組合預制（Z）之分，應根據工程特點因地制宜選用。

電纜保護管通常情況下應采用非磁性材質，如玻璃鋼、C-PVC等。必須使用鋼管時，應切斷磁路，一般做法是沿管軸線方向在外壁上切開1cm寬通長口，再以銅條鑲嵌切口并焊牢。電纜支架也應采用非磁性材質，目前多用玻璃鋼支架。

4 電纜護套接地方式

由于三芯電纜中三相電流對稱分布，所以金屬護套的感應電壓近于零，但是110kV電纜一般都采用單芯電纜，在芯線和金屬護套之間會感應出很高的電壓，不僅在金屬護套上形成環形電流而產生熱能損耗，加快絕緣層的老化，還降低芯線的載流量，因而必須采取接地措施。

接地方式主要有四種：

（1）一端直接接地，另一端經護層電壓限制器再接地；

（2）中間的一點直接接地，兩端經護層電壓限制器接地；

（3）交叉互聯接地；

（4）兩端直接接地。

一般情況下，可采用第一種接地方式，直接接地點通常為受電側終端。如果電纜一端與架空線相接，直接接地點應選擇架空線一端；若電纜兩端均與架空線相接時，直接接地點應選在雷擊概率大的架空線一端。

采用第二種接地方式時，如果短路故障時的感應電壓較高或為降低對鄰近弱電線路電氣干擾強度時，應設置回流線，并且回流線截面應可滿足最大暫態電流下的熱穩定性要求，回流線外還要有防腐層。

第三種接地方式用于長電纜，電纜金屬護套及絕緣層要分成3個或3的倍數個長度均等的小段，然后對相鄰電纜段的金屬護套（屏蔽層）交叉互聯。電纜交叉互聯后如果排列對稱，交叉互聯循環電流為零；如果不對稱，交叉互聯就會有循環電流，因此分割長度應盡量相等。

最后一種接地方式適合較短的線路（≤200m）或長距離水底電纜。

（5）電纜在線監測系統。按照南方電網公司要求，110kV電纜線路的電纜交叉互聯與電纜隧道敷設均需要安裝電纜在110kV線監測系統。確保電網安全運行。

結語

在110kV電纜線路設計中，合理選擇線路路徑、電纜敷設方式、電纜及附件、電纜金屬護套接地方式，可以降低工程投資，便于施工和運行維護，但是各城市特點迥異，因此應結合工程的實際情況，靈活選用設計參數，使設計成果更經濟、合理、安全和適用。

[1]李久程.110kV及以上高壓電纜線路的設計[J].云南電力技術，2013，41（z1）：49-52.

[2]石紅，方琦.中心城區電力電纜隧道線路設計初探[J].城市道橋與防洪，2015 （01）：175-177.

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