電網(wǎng)改造中電力電纜應(yīng)用及問題

武漢第二電線電纜有限公司 金 飛

1 電網(wǎng)改造原則

提高中低配電網(wǎng)的可靠性和經(jīng)濟性，保證能源質(zhì)量，遵循規(guī)劃協(xié)調(diào)、因地制宜的原則，提高供電能力，消除電網(wǎng)安全問題，提高電網(wǎng)靈活性，改善電能質(zhì)量，改用分布式電源，接入電動汽車充換電等。改造要與創(chuàng)新拓展相協(xié)調(diào)，采用可靠的新技術(shù)、新設(shè)備、新裝備、新理念，注重與環(huán)境的合作[1]。

2 電網(wǎng)改造要求及措施

第一，仔細考慮A+、A、B、C、D、E 等不同電氣設(shè)備的負(fù)載特性和可靠性，材料和設(shè)備的選擇應(yīng)安全可靠、經(jīng)濟實用、節(jié)能環(huán)保、適當(dāng)?shù)纳芷诜椒ǎ坏诙岣吲潆娋W(wǎng)的供電范圍和能力，主要處理和解決中低壓配電線路半徑過長問題及變壓器的過載和重載保護問題；第三，從整個電力工程出發(fā)，認(rèn)真考慮電力設(shè)備的可靠性、必要的準(zhǔn)備計劃，設(shè)備更換、拆除效率高、運行規(guī)范，消除隱患，提高電網(wǎng)安全水平；第四，對系統(tǒng)進行改造，收集網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，使用電源以滿足供電用電、電動汽車充換電站、電子設(shè)備等不同設(shè)備的需要。

2.1 電力設(shè)備的可靠性提升措施

第一，提升和改進配電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)形式，適當(dāng)減少線路的平均長度，增加必要的連接長度（線路段），從而提高配電線路的靈活性，當(dāng)使用兩條或多條電源線時，應(yīng)采用不同的電源線安裝（長）方向或方式；第二，選擇可靠、成熟實用、較少（免費）的清潔設(shè)備，并逐步淘汰陳舊設(shè)備；第三，改善城市電纜；第四，改善線路向不間斷工作過渡；第五，促進能源連續(xù)自動化分配和線路故障安裝設(shè)備及用戶故障自動隔離設(shè)備自動隔離，架空電纜和架空電纜混裝回線[2]。

2.2 提高能源效率的措施

第一，為提高用電質(zhì)量，可根據(jù)需要采取縮小中低配電線路用電半徑、改進線路管理用電、電力電子控制等措施。 第二，安裝足夠的電力以平衡當(dāng)?shù)氐臒o功功率。根據(jù)需要，電費的補償和結(jié)算應(yīng)聯(lián)合建立。第三，可能有較大沖擊負(fù)荷、波動負(fù)荷和分布式電源時，應(yīng)安裝良好的電氣設(shè)備監(jiān)控。第四，對中壓單相負(fù)荷和低壓單相負(fù)荷統(tǒng)一接線，三相線路小型單相分布式發(fā)電機組統(tǒng)一接線，三相配電變壓器用Dyn11接線組代替Yyn0接線組差，減少電網(wǎng)電壓暫降的影響。

3 配電網(wǎng)網(wǎng)架改造

第一，A+、A、B、C 類供電地區(qū)的中壓架空線路必須采用多節(jié)中間接法； D 類供電區(qū)域，可多段單線布線，有條件時可采用多段式電氣連接。分段式、中間連接式或多段式、單（端）式電氣連接方式，多段式、單火式電氣塊可用于E 類電源。圖1為A+、A、B、C 中壓架空線路接法。

圖1 A+、A、B、C 中壓架空線路接法

A+、A 型供電中的中壓電纜必須接兩環(huán)型，B、C 電站必須兩供一備，一是根據(jù)要求和容量，可將A+類和A 類電氣設(shè)備的兩層中壓電纜逐步組成兩個環(huán)塊或在不同站（或我方設(shè)備和一個備用）塊之間連接廣播，以提高設(shè)備使用；二是電纜單環(huán)、消防設(shè)備經(jīng)許可后，可將同一站內(nèi)不同母線的電能轉(zhuǎn)移到不同地方。當(dāng)沒有創(chuàng)建單個環(huán)時，可以用現(xiàn)有的電線暫時保留。線路、電氣設(shè)備的容量和電氣設(shè)備的可靠性不應(yīng)降低為標(biāo)準(zhǔn)和高效，以方便運行、維護和管理。

第三，電力電纜和饋線的負(fù)荷應(yīng)平衡，使中壓饋線（包括電力線）與不同方向（不同電氣設(shè)備）的其他線路平衡，圖2為中壓配電網(wǎng)中性點接地方式改造。

圖2 中壓配電網(wǎng)中性點接地方式改造

一是當(dāng)接地故障點單相電流≤10A 時，配電網(wǎng)中性點可不接地；二是當(dāng)接地故障電流為10～150A時，中性點應(yīng)采用消弧線圈接地法；三是采用低電阻中性點接地方式（故障電流＞150A 時），符合GB 50064的要求；四是采用中性點消弧線圈接地方式。跟蹤器必須使長期電壓變化平均不超過系統(tǒng)標(biāo)稱電平電壓的15%。相接地選線系統(tǒng)必須經(jīng)認(rèn)可，才能滿足故障電阻低于1000Ω 時的選線可靠性要求。首先單相接地故障試驗大于150A 且無中性點時電阻較小的中性點接地改造方案變電站本身及周邊變電站通過消弧線圈從中性點接地，采用配電網(wǎng)分散繳費方式。點采用低電阻接地，應(yīng)采取以下措施，即中性點接地電阻值的選擇還應(yīng)保證跨步電壓和接觸電壓符合GB 50065的要求，同時作為零－間歇保護有滿意水平；其次提高架空額定電壓，減少單相接地故障次數(shù)；再次改進線路分段和連接，提高分離和輸送能力；最后當(dāng)配電變壓器接地保護采用等電位連接系統(tǒng)（包括建筑物的施工）時，接地連接線可與地面工作共用，否則必須與地面工作裝置連接，距離由計算確定，變電站內(nèi)10kV 母線的短路水平不應(yīng)超過表1中的數(shù)值。

表1 變電站內(nèi)10kV 母線的短路水平

4 配電網(wǎng)改造降損措施

第一，A+、A、B、C 電站、狹窄道路和高污染區(qū)宜采用電力線頭。使用銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣線，且必須是防水線；狹窄的走道應(yīng)采用鋁合金或者鋼芯鋁絞線，且絞線應(yīng)絕緣。

第二，空曠處的線路容易造成短路，應(yīng)采用鋁絞線，線路寬度較大時，應(yīng)采用強度適中的鋁合金或鋼芯鋁絞線，在高山、河流、湖泊、海灘和有毒化學(xué)品等地方的大型線路可以使用鋁鋅合金涂層鋼芯鋁絞線。

第三，架空線號的選擇應(yīng)考慮廠家型號，A+、A、B、C、D 類干線段（如聯(lián)絡(luò)線和規(guī)劃干線）面積應(yīng)為120mm2～240mm2，支線截面不應(yīng)小于70mm2，對于E 類供電范圍內(nèi)架空主線的截面積應(yīng)≥95mm2，架空支線的截面積≥50mm2。

第四，電力線路的施工和改造，建議采用架設(shè)圈。要考慮選擇方式，線路和接觸開關(guān)的安裝，導(dǎo)體架設(shè)的安裝（距離線路、跨臂層、拉力的距離、長短）、材料的選擇、工藝等因素，同時也要著重提升帶電作業(yè)技術(shù)，確保在不間斷作業(yè)的前提下進行電力線路的施工和改造。

第五，A+、A、B、C 類架空線路的圓石桿長度宜為12m 或者15m，必須使用D 類電源。

第六，電力線路的絕緣處理。大部分地區(qū)電力線路間的特殊距離不應(yīng)小于GB 50061中要求的d 級污染。當(dāng)采用直桿時，宜利用柱式的絕緣子為105kV，當(dāng)變壓器受到雷電沖擊時，其耐受電壓不得小于95kV，電源線的絕緣應(yīng)高于電器。如有特殊要求，小橫擔(dān)可采用瓷橫擔(dān)絕緣子[3]。

第七，架空線路的鋁合金線夾宜采用節(jié)能型，導(dǎo)線承力接續(xù)宜采用對接液壓型接續(xù)管，對于導(dǎo)線不承受外力部位的導(dǎo)線之間連接應(yīng)利用的接續(xù)線夾為液壓型且線夾應(yīng)連接可靠，當(dāng)導(dǎo)線與設(shè)備連接時，其接線端子應(yīng)采用液壓型。

第八，架空絕緣線路除接地環(huán)裸露部位外，宜對柱上變壓器、柱上開關(guān)、避雷器和電纜終端的接線端子、導(dǎo)線線夾等進行絕緣封閉，導(dǎo)體接續(xù)采用阻燃絕緣卷材或阻燃絕緣罩包封，跳線接續(xù)包封的絕緣罩內(nèi)應(yīng)填充絕緣材料。

第九，電纜截面選擇。站內(nèi)饋入中壓變電站的主干線線徑不宜小于銅芯300mm2，截面為二回路、雙注、兩供、一架（或三用一架），單環(huán)線供電不應(yīng)小于240mm2銅管子，在關(guān)心動熱穩(wěn)定性的條件下，也可采用相同載流量的鋁芯電纜，但鋁芯電纜不得用于主電源和安全性較高的公共場所使用的產(chǎn)品，必須符合GB 50217的要求，其他特種電纜的截面必須滿足載流能力和熱穩(wěn)定性。

5 電網(wǎng)改造中中低壓電力電纜應(yīng)用

5.1 中壓電力電纜

第一，當(dāng)A+、A 類10kV 的站外供電電力數(shù)量達不到或者線路入戶的條件不受約束時，可設(shè)計中壓開關(guān)進行中壓切換，中壓切換應(yīng)采用供電雙回路且應(yīng)在中心負(fù)荷中心區(qū)設(shè)置，為不同方向變電所首選，也可取自同一變電所不同母線。

第二，接線中壓變電所宜簡單化：電纜進線，6～12電纜出線，1個出線帶保護斷路器，10kV 變電站的電容量配置應(yīng)≤20MVA。變電站應(yīng)按配電要求設(shè)計，并留有安裝空間。

第三，中壓架空絕緣線路應(yīng)采取外接設(shè)備或輸出鉗位絕緣子等措施，防止電擊穿至中壓。架空電力線放心絕緣或距離變電站饋線1km 或2km 以內(nèi)，建議從桿外安裝不同線路。雷區(qū)和以上區(qū)域的大跨度必須受到保護，免受外來者之間的差異，具有顯著負(fù)載或具有高供電連續(xù)性的負(fù)載的架空裸導(dǎo)線必須由外部不同的避雷器保護。

第四，中壓架空在開放的線路，電氣設(shè)備地下線路保護、雷區(qū)開闊地區(qū)變電站1km 或2km 范圍內(nèi)的中壓架空及易受雷電的線路可以安裝，以防止地下電力線受損，當(dāng)線路為絕緣線或承載較大負(fù)荷時，宜同時采取架空地線等差保護[4]。

5.2 低壓電力電纜

供電區(qū)域為A+、A、B、C 類架空低壓的必須絕緣，人口稠密地區(qū)和有重要樹木的地方可采用絕緣導(dǎo)線，D 類電源接線應(yīng)采用鋁芯交聯(lián)聚乙烯耐候型絕緣電線，沿海地區(qū)和有毒化學(xué)物質(zhì)的地區(qū)則不可以采用銅芯交聯(lián)聚乙烯耐候型絕緣電線。A+、A、B、C 電力中鋁芯導(dǎo)體主線截面不應(yīng)小于120mm2，支線截面≥70mm2。線路架設(shè)可分為以下幾種情況。當(dāng)利用集束式時，則其容量要相等（三相），同一桿上可架設(shè)兩條或多條由同一變壓器提供的小功率線路。當(dāng)轉(zhuǎn)換為三相四線供電時，應(yīng)采用相同的零線截面和相線截面。在潮濕、化學(xué)或浸水環(huán)境中運行的電纜應(yīng)使用聚乙烯基護套，有防蟻鎧裝的地方必須使用防蟻護套。電纜在建筑物內(nèi)布放及集中布放時，必須采用阻燃電纜（C 級及以上），重要場所及供電建筑內(nèi)供電應(yīng)一次布放到位采用銅芯電纜，銅芯電纜主干線截面應(yīng)≥240mm2，電纜通過馬路時應(yīng)使用高阻值的保護管進行保護，低壓電線桿應(yīng)采用室外接線端子，電纜飛線處應(yīng)安裝腿部手套隔離電纜，或防風(fēng)雨，絕緣膠帶應(yīng)耐損傷和耐氣候，以保護試管、防水、防曬老化。

6 結(jié)語

隨著電纜科學(xué)技術(shù)的不斷進步，做好電纜線路、配電網(wǎng)改造等各項建設(shè)工程是電網(wǎng)繼續(xù)發(fā)揮電力作用的關(guān)鍵，也為我國配電生產(chǎn)和設(shè)備節(jié)約了資金，以促進我國電力行業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。因此，加強能源傳輸系統(tǒng)改造對我國能源系統(tǒng)發(fā)展具有重要意義。