朱添明

（茂名供电局（粤能电力设计院），广东 茂名 525000）

110kV电缆线路设计分析

朱添明

（茂名供电局（粤能电力设计院），广东 茂名 525000）

随着电力基础设施建设速度的加快，越来越多的城市采用电缆线路替代架空线路。由于城市地下环境日趋复杂，使电缆线路的设计增加了不少的困难，因此本文对110kV电缆线路的路径、敷设方式、电缆及附件、金属护套接地等问题进行了探讨。

110kV；电缆线路；设计

供电网络是城市能源的命脉，随着空中出线走廊趋紧以及城市美化的需要，110kV电缆线路的应用愈来愈广。与架空线路相比，电缆线路具有显著的优势，例如不占用地面空间、少受外界环境影响、供电可靠、运行简便、维护工作量少等。但是电缆输电线路也具有投资较大、敷设后不易变动、线路分支较难、故障寻的不易等不足，这就对电缆线路的设计工作提出了更高的要求，尤其是城市地下空间较为紧张、地下构筑物及市政设施众多，地下环境非常复杂。基于这个原因，本文对110kV电缆线路的设计进行了分析和探讨。

1 电缆路径选择

《电力工程电缆设计规范》（GB 50217-2007）、《城市电力电缆线路设计技术规定》（DL/T 5221-2005）、《城市电力电缆线路初步设计内容深度规程》（DL/T 5405-2008）等标准规范都对电缆路径选择做出了规定，要求电缆路径满足经济、合理、安全、适用的原则，前面两个规范特别强调了电缆路径要与城市总体规划相结合，并满足各种市政管线和其他市政设施统一安排的要求。这样做的目的是减少重复的基建施工给城市交通、市民日常生产与生活带来的不利影响，也是为了贯彻“以人为本”的设计指导思想。电力电缆工程投资大，尤其是较长的线路，路径选择对经济性的影响非常大，所以应尽量选择短的路径，但是城市地下环境非常复杂，还要考虑与现有的和拟建中的市政管线、设施、建（构）筑物的关系，尽量选择拆迁量小、投资低、实施难度小的方案，也就是要综合考虑各种因素，从中选出技术可靠、经济合理、施工与维护都方便的方案。

2 电缆敷设方式选择

2.1 常用敷设方式与特点

电缆线路常用敷设方式包括直埋敷设、排管敷设、顶管敷设、隧道敷设、电缆沟敷设、桥梁敷设等。直埋敷设是一种简单、经济的敷设方式，一般要求敷设深度不少于0.7m，敷设电缆应具备铠装层和防腐层，适用于地势平坦、土质便于开挖的地段，同时要求沟底铺砂，地面覆盖混凝土保护板和装设电缆走向的警告标志。排管敷设是应用广泛的一种敷设方式，配合工井便于机械化施工，但是电缆出入管口时易摩擦损伤外套，所以要采取保护措施。顶管敷设是穿越公路、铁路、河流等，采取一种特殊敷设方式，它的特点顶管出口方向，难以精准控制施工难度大，要在管中预埋牵引绳，但是电缆出入管口时易摩擦损伤外套，所以要采取保护措施。电缆隧道配以完善的辅助设施是理想的敷设方式，电缆敷设、运行维护都较为便利，适用于电缆线路多且不易开挖的场合，但投资较大，施工周期较长。电缆沟属二级构筑物，没有完善的辅助设施和防水条件，但占用地下空间少，投资较省。桥梁敷设充分利用交通设施，可以减少基建投资，但不应影响桥梁的正常使用和外观效果，还须取得桥梁管理部门的认可。

2.2 敷设方式的选择

110kV电缆截面较大，敷设困难，采用隧道敷设方式利于施工和维护，有条件的应作为电缆敷设的首选方式。隧道施工可选择明挖法和暗挖法，明挖法投资省，但对交通和环境影响较大，在人口密集、交通繁忙的市区应采用暗挖法建设。截面形式可采用圆形隧道和矩形隧道，圆形隧道空间利用率更高，所以应优先选用圆形隧道。

排管敷设是次一级的选择，当投资与地下空间都受到一定程度限制时，可选择排管敷设，但需注意每段电缆的转弯数（≥45°）不宜超过3个，否则施工困难，容易损伤电缆。设计时还要考虑散热因素，因排管散热不好对输送容量影响很大。确定排管截面时要校验载流量，还可通过增设散热孔加以改善。

顶管敷设是特殊地段的选择，它的路径可以使圆弧和直线，不能做成直角形式。它具有施工方便，造价低的特点。它与排管敷设都需要考虑散热因素。

电缆沟不便维护，运行时间长了，会出现沟盖板破损而进水现象，影响道路美观和电缆绝缘性能，所以一般情况下慎重选用电缆沟敷设方式。

至于直埋敷设和桥梁敷设方式，由于110kV电缆属于比较重要的电缆，一般不选择直埋敷设方式。可以利用桥梁敷设的应尽量利用，但需考虑电缆热伸缩变形，宜采用蛇形敷设方式。在大跨距桥梁上还应设置伸缩弧，以适应桥梁自身的伸缩变形。

3 电缆及其附件选择

3.1 电缆选型

按照DL/T 5221-2005的规定，110kV电缆应选择铜芯交联聚乙烯绝缘电缆，绝缘屏蔽层或金属护套为铅或铝护套，外护套为聚氯乙烯（PVC）或聚乙烯（PE）。一般隧道或电缆沟敷设采用PVC外套，排管敷设采用PE外套。因PE外套更为柔软，有利于穿管敷设。

3.2 电缆附件选择

电缆附件包括电缆中间接头、电缆终端接头、保护管、电缆支架等。选择电缆附件不仅在于自身质量，例如可靠的电气绝缘性能、稳定的产品质量、合理的价格等，还要考虑结构设计和应用场合。

电缆中间接头分为直通型和绝缘型两类，按照绝缘结构又分为绕包型（TJ）、包带模塑型（TMJ）、挤塑模塑型（EMJ）、预制型（PJ）等类型。TJ、TMJ早期应用较多，但效果不佳，一般情况应选用PJ，水下敷设可选用EMJ。

电缆终端头分为变压器终端、GIS终端、户外终端、户内终端等型式。选择终端头时应与连接的设备一致，如与GIS设备连接要使用GIS终端头，与变压器连接采用变压器终端头等。此外，电缆终端头有干式（G）和含油（C）之分，整体预制（I）和组合预制（Z）之分，应根据工程特点因地制宜选用。

电缆保护管通常情况下应采用非磁性材质，如玻璃钢、C-PVC等。必须使用钢管时，应切断磁路，一般做法是沿管轴线方向在外壁上切开1cm宽通长口，再以铜条镶嵌切口并焊牢。电缆支架也应采用非磁性材质，目前多用玻璃钢支架。

4 电缆护套接地方式

由于三芯电缆中三相电流对称分布，所以金属护套的感应电压近于零，但是110kV电缆一般都采用单芯电缆，在芯线和金属护套之间会感应出很高的电压，不仅在金属护套上形成环形电流而产生热能损耗，加快绝缘层的老化，还降低芯线的载流量，因而必须采取接地措施。

接地方式主要有四种：

（1）一端直接接地，另一端经护层电压限制器再接地；

（2）中间的一点直接接地，两端经护层电压限制器接地；

（3）交叉互联接地；

（4）两端直接接地。

一般情况下，可采用第一种接地方式，直接接地点通常为受电侧终端。如果电缆一端与架空线相接，直接接地点应选择架空线一端；若电缆两端均与架空线相接时，直接接地点应选在雷击概率大的架空线一端。

采用第二种接地方式时，如果短路故障时的感应电压较高或为降低对邻近弱电线路电气干扰强度时，应设置回流线，并且回流线截面应可满足最大暂态电流下的热稳定性要求，回流线外还要有防腐层。

第三种接地方式用于长电缆，电缆金属护套及绝缘层要分成3个或3的倍数个长度均等的小段，然后对相邻电缆段的金属护套（屏蔽层）交叉互联。电缆交叉互联后如果排列对称，交叉互联循环电流为零；如果不对称，交叉互联就会有循环电流，因此分割长度应尽量相等。

最后一种接地方式适合较短的线路（≤200m）或长距离水底电缆。

（5）电缆在线监测系统。按照南方电网公司要求，110kV电缆线路的电缆交叉互联与电缆隧道敷设均需要安装电缆在110kV线监测系统。确保电网安全运行。

结语

在110kV电缆线路设计中，合理选择线路路径、电缆敷设方式、电缆及附件、电缆金属护套接地方式，可以降低工程投资，便于施工和运行维护，但是各城市特点迥异，因此应结合工程的实际情况，灵活选用设计参数，使设计成果更经济、合理、安全和适用。

[1]李久程.110kV及以上高压电缆线路的设计[J].云南电力技术，2013，41（z1）：49-52.

[2]石红，方琦.中心城区电力电缆隧道线路设计初探[J].城市道桥与防洪，2015 （01）：175-177.

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