摘要：高压输电是实现大容量或远距离输电的主要技术手段，也是输电技术发展水平的主要标志。文章针对电力系统高压电缆输电线路设计进行阐述。
关键词：电力系统；高压电缆；输电线路设计；问题
1高压电缆在电力系统应用中的优点
高压电缆与架空线路相比具有以下优点：①高压电缆具有输电线路路径宽度小的特点，所以线路路径选择相对容易。②高压电缆为隐蔽工程，建成后，电缆设施会被道路、草坪、人行道等城市基础设施所覆盖，不会影响城市景观。③高压电缆不易受周围环境和污染的影响。同时，高压电缆线路也存在不足之处。高压电缆的投资较高，对高压电缆设计的要求也相应提高；建成后不容易改变，故障测寻与维修较难。
2电力系统输电线路运行现状
2.1输电线路外部破坏
输电线路外部破坏会导致电网运行不稳定。近年来城乡经济发展较快，线路保护区内违章建房现象较为严重，造成输电线路导线与房屋的垂直距离或水平距离小于安全距离，在恶劣天气条件下可能发生瞬时接地或跳闸事故；建筑施工时误碰电力线路而造成输电线路安全隐患；在线路保护区内违章植树为线路安全运行埋下了隐患；在输电线附近就风筝线缠绕在线路导线上造成跳闸；秋收季节，农民在输电线路下焚烧桔杆，释放的高温烧断杆塔导、地拉线造成线路瞬时跳闸；边远地区线路杆塔塔材被盗事件时有发生造成线路瘫痪等等，这些破坏严重影响了输电线路稳定以及正常的供用电秩序。
2.2输电线路路径选择不合理
输电线路路径选择和勘测是整个线路设计中的关键，方案的合理性对线路的经济、技术指标和施工、运行条件起着重要作用。因此应综合考虑尽可能避开树木、房屋和经济作物种植区。但过去根据我国国情设计允许220kV及以下输电线路跨越居民房屋，过去设计的输电线路的安全裕度是按当时我国平房高度确定。随着我国的经济发展和城镇居民经济宽裕了，人口增加了等因素，使原基地平房换上了楼房，原输电线路没有升高，但民房的高度不断增加，这样给原有电力系统输电线路的安全运行又带来了极大隐患。
2.3输电线路巡视处理困难
高压输电线路是电力系统的动脉，高压传输电缆、杆塔密布于各个角落，其运行状态直接决定电力系统的安全和效益。目前我国对线路等的检测经验还较少，还没有相应的国家标准。另外随着近年来煤矿的大量开采造成形态各异的地下采空区，引起地面沉降、断裂等一系列工程地质灾害，这些采空塌陷区，大多分布广，延伸远，输电线路在这些区域，轻者可造成基础倾斜、开裂、杆塔变形，重者造成基础沉陷、杆塔倾倒，严重威胁输电线路的安全运行。输电线路人工正常巡视时，不能及时发现地面沉降。杆塔倾斜后造成杆塔导地线的不平衡受力，引起绝缘子串和地线线夹迈步，电气安全距离不够等问题，当问题扩大时容易造成倒杆断线，电气距离不够引起跳闸等事故。
3高压电缆的主要技术特点
高压电缆的主要设计技术经济指标是载流量，根据载流量便可确定电缆的截面，从而影响工程的造价。电缆的载流量确定还影响电缆可靠性，新修订后的国家标准《电力工程电缆设计规范（GB50217――2007）》在确定载流量的条文中，将旧版（已废止）“持续工作电流”改为“100%持续工作电流”。这一改动，虽未涉及原条款各项要求的改变，却使基本载流量（IR）对应条件明确为100%恒定（即日负荷率Lf等于1）的持续特征。也意味着当回路负荷持续性Lf<1情况下，就不受此限，可另行评估其容许的载流量（I'R）。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如：电缆在埋地敷设（直埋或穿管埋地的统称）情况下负荷特征具有Lf<1的周期性变化持续性时，一般成立I'R> IR 。这对于城网供电电缆埋地敷设的线路，具有不可忽视的积极意义，因为城网供电回路的负荷多属公用性，通常Lf=0.7~―0.8，因而其I'R>比IR可增大20%左右。影响电缆可靠性及载流量的因素非常多，其中电缆护层的接地方式是其中的核心因素。
3.1电缆金属护套或屏蔽层接地方式
对于三芯电缆，应在线路两终端直接接地，如在线路中有中间接头者，应在中间接头处另加设接地。而对于单芯高压电缆的接地方式则较为复杂，包括一端接地方式、线路中间一点接地方式、交叉互联接地方式及两端直接接地方式。
3.2电缆金属护套或屏蔽层接地方式选择分析
具有一定长度的供电电缆线路以直埋或管路敷设方式时，沿纵长每隔适当距离需要设封闭式工作井，城市内布置接头工作井一般比较困难，例如双回电缆接头井的长度约12m，宽约2m布置，难度可想而知。单芯电缆长度较短时，优先考虑采用一端接地。安装接地线时，先将铜屏蔽地线与铠装地线连接，再将接地线与主地线连接。一端接地时，按规范（GB50217――2007）要求，在交流系统中单芯电缆金属层正常感应电势容许最大限值（Esm）不大于300V。采用两端直接接地方式，需敷设回流线，同时，需要经过计算，以保证两端直接接地方式的电缆金属护套在正常负荷电流时必须符合规范允许值。此外，为方便工程今后的维护测试，对于110kV及以上电缆，其金属护套直接接地端一般需经接地箱接地。交叉互联方式适用于较长的电缆线路，且将线路全长均匀地分割成3段或3的倍数段。使用绝缘接头把电缆金属护套隔离，并使用互联导线把金属护套连接成开口三角形，电缆线路在正常运行状态下流过3根单芯电缆金属护套的感应电流矢量和为零，就能避免电缆负载能力受流过金属护套的循环电流引起发热的影响。
4高压电缆线路中的电场情况
4.1 电场分布情况
高压电缆的截面包括金属导体、绝缘层、屏蔽层、外护层、垫层等，大量电缆成组敷设时，由于相互间的加热作用，降低了电缆的载流量。一方面，大截面电缆会因为集肤效应和邻近效应使得单位截面的载流量减少，规格大的电缆有时候需要考虑用两根或多根较小规格的并联电缆来代替。另一方面，大截面电缆的表面积对横截面积的比值减小使得大电缆散热能力差。若多根电缆并联使用时，应考虑各个电缆的相对位置，以降低电缆载流量的不均匀分布效应。当交流变电流过电缆的时候，交流变电周围会产生强烈的磁场，形成磁通和感应电动势。在金属层损耗的影响下，电压不平衡引起护层环流，不仅导致大量的电能损耗，也会引起设备故障，从而造成安全事故。
4.2 电缆设备存在问题
由于高压电缆设备硬件设施当中有不少的金属构件和电缆线，地处偏远地段的设备容易被盗窃和恶意损坏，缺乏屏蔽和保护的线路加大了危险和意外事故发生的概率；高压电缆设备当中的电缆头、中间头等设备施工工艺复杂，若施工程序不当、质量不合格，也会导致设备因瞬间电流过强而被击穿，从而造成意外事故的发生；由于部分电力企业管理不善，未能及时巡查和检修，导致电缆电线击穿事故不能被及时发现和处理，最终酿成严重后果。
5结束语
高压电缆输电线路系统应用涉及输、变电两个专业，相关规程规范、技术条件繁多。这就要求在高压电缆应用的过程中，对避雷器、避雷线等主要技术原则方面给予充分关注，使高压电缆系统的设备配置合理，参数选择正确，保证高压电缆的可靠运行。
参考文献
[1]王力.中高压输电线路设计要点分析[J].高科技与产业化，2010.42.
[2]刘志雄.输电线路设计问题简析[J].现代商贸工业，2012.
论文作者:张庆,邢国峰,丁浩伦
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/30
标签：电缆论文; 线路论文; 高压论文; 护套论文; 杆塔论文; 方式论文; 金属论文; 《电力设备》2018年第2期论文;