摘要：各种用电负荷的不断增加，加重了输电线路的损耗，每年都有很大一部分的电能损耗在输电线路上，因此研究电缆的优化排列和各种新技术、新手段，提高空间的利用率，降低电缆损耗，避免道路反复开挖，具有重要的意义。
关键词：电缆；降低损耗；高温超导；轻型直流输电
随着我国工业的发展，近几十年来，电能在生产和生活中扮演着越来越重要的角色，成为人类社会生产和生活不可缺少的一部分。作为电能输送的载体，电缆线路由于其独特的优势，广泛应用于发电﹑输电﹑变电和配电系统中，如何提高电力电缆传输能力日益成为人们关注和研究的重点。
1提高电力电缆传输能力
1.1降低电缆损耗
电缆的损耗主要是由于在交变电磁场的作用下，在导体、绝缘层、金属屏蔽层中产生的功率损耗。这些损耗一方面大量的消耗了传输功率，另一方面损耗转变成热能，使电缆的温度升高，限制了电缆的传输功率。
1.1.1接地方式
（1）金属护层两端接地
当电缆线路很短，传输功率很小；或者电缆线路很短，最大利用小时数较低，且传输容量有较大裕度时，电缆线路可以采用金属护层两端接地。这样不需要装设保护器，还可以减少维护工作，这与金属护层损耗相比，可能还是经济的。
（2）金属护层一端接地
当电缆长度在500米及以下时，金属电缆护层可以采用一端直接接地，另一端经保护器接地，金属护层其他部位对地绝缘。这样金属护层没有构成电流通路，金属护层就没有环形电流，从而提高了电缆的传输容量。为了保障人身安全，非直接接地一端金属护层的感应电压不高于50V，如果电缆终端金属护层是绝缘的，金属护层上的正常感应电压可不超过100V。金属护层一端接地的电缆线路，还必须安装一条沿电缆平行敷设的导体，当发生单相接地故障时，接地电流可以通过回流线流回系统中性点，可以有效降低短路故障时金属护层的感应电压。
（3）金属护层交叉互联接地
当金属电缆护层采用一端直接接地时，由于线路过长、感应电压太高，可能会使绝缘击穿而造成金属护层多点接地，此时可采用金属护层交叉互联接地。较长的高压电缆线路一般采取交叉互联两端接地方式，以限制感应电势在允许值范围内。如果电缆对称敷设，且每段长度相等，在平衡负载下，在金属护套中两接地点的感应电压向量和为零。
1.1.2排列方式
（1）增大电缆之间距，能改善电缆散热条件；
（2）减小同一回路三相电缆的相间距离，可降低多回路平行敷设电缆金属护层的感应电压值；
（3）增大不同回路电缆间的回路距离，可降低多回路平行敷设电缆金属护层的感应电压值；
（4）应兼顾利于电缆散热和降低电缆金属护层感应电压值两方面的情况，按优先解决主要矛盾的原则，确定电缆间的距离。
电缆隧道内电缆排列方式宜采用以下两种方式：电缆呈上下两层水平布置和电缆呈三角形布置。
1.1.3降低电缆运行温度
当电缆的结构和材料一定时，减少本体的热阻比较困难，有效的办法是降低周围媒质的热阻。
（l）排管敷设时
排管敷设时，因散热条件恶劣.长距离电缆线路的载流量只能取相对较小的管道敷设载流量作为最大长期允许载流量，降低了电缆利用效率。同时，相同载流量下管道敷设的电缆温度相对较高，加速了绝缘老化，缩短了其使用寿命。如何提高管道敷设电缆的载流量，降低运行时电缆线芯温度，成为迫切需要解决的问题。
向管中填充介质可改善电缆的散热状况。结合工程实际，要求填充介质满足以下要求：可在线路不停电情况下注入长距离管道中；导热性能良好；对电缆外护套无腐蚀；如需要可将电缆从管道内拉出。SH凝胶体由凝胶体、水、沙、水泥和添加剂等按一定比例配制而成，最终成型为中性浆状体，各成分悬浮于水中，分散均匀，稳定性好，不变质、抗沉积能力强，润滑性能极佳，保证电缆仍可从管道内拉出。SH凝胶体实际上是以凝胶体、沙和水泥作为水的载体，保持水分不散失，故导热性能良好。
管道中填充介质后电缆载流量提高较大（110kv级提高4%-5%，220kV级提高约4%，输送容量亦相应增加）。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆线芯电流相同则线芯温度下降。
（2）隧道敷设时
在电缆型号一定的条件下降低电缆的温度是提高电缆载流量的主要措施。目前主要方法是：（1）使外界空气在隧道内循环，间接降低电缆温度。（2）在隧道顶部安装水管，通入循环的冷却水，使隧道内温度降低，间接降低电缆温度。（3）把电缆装入封闭槽内，同时槽内装有水管，水管内通入循环冷却水，间接降低电缆温度。（4）将电缆安装于水管内，水管内再通入循环冷却水，直接使电缆温度降低。
1.2高温超导电缆应用
超导电缆经历了直流低温超导电缆、交流低温超导电缆、交流高温超导电缆等几个过和，随着临界温度高于77K的高温超导材料的出，交流高温超电缆成为超导电缆发展的主流。高温超导输电电缆采用无阻的、能传输高电流密度的超导材料作为导电体，具有体积小、重量轻、损耗小、容量大等优点，因此高温超导电缆的发展潜力很大。
（1）大容量：目前常规电缆的运行电压最高为500kV，提高1000kV尚未到实用阶段。常规电力电缆为了提高送电容量，要降低热量损耗，需增大截面，最大为3500mm2，电流为3000A.如再提高送电容量，由于导体热量损耗随容量的提高而迅速增加，故需采用强冷措施。例如，35kV的热绝缘高温超导电缆最大能够达到2.5-3.0KA，基本是相同电压等级传统电缆的2-3倍。
（2）低损耗：超导材料在进入超导状戊时，其直流电阻几乎为零；但对交流电缆来说，超导体中仍有磁滞涡流损耗，但其值比常规电缆要小得多，即使计及低温冷却所需的电力，其电力损耗仍比常规电缆要小。
（3）紧凑结构：高温超导电缆传输电流密度高，因此在传输同样的电能时所需的送电通道远小于常规划电缆，当常规电缆要尔双回路或三回路时，单回路的超导电缆就能达到或超过最大输电电流的需要。从电缆安装空间有限和安全角度出发，在大城市中引入超导电缆经济可行。
（4）对环境影响小：超导电缆的内部冷却方式有利于降低对电缆安装地点和土壤要求。超导电缆的磁场集中在电缆内部，电缆外无磁场，减少了电磁污染。
总之，采用超导电缆替换原有电缆，可提高隧道的空间利用率，避免道路反复开挖，增加电力电缆的传输能力，降低输电损耗，减少投资成本。
1.3轻型直流输电技术的应用
轻型直流输电技术应用于电力电缆的优越性如下：
（l）可以快速控制有功功率和无功功率，解决电压闪变问题，改善供电的电能质量，防止敏感设备因电能质量问题造成的经济损失。
（2）由于电缆采用隧道敷设，这样就无交变电磁场、无油污染、可以在无电磁干扰及不影响城市市容的情况下，完成城市电网的增容改造，同时满足城市中心负荷需求和环保节能要求。
（3）可灵活控制交流侧的电流，故可控制电网的短路容量。
（4）VSC不仅不需要交流侧提供无功功率，而且能够起到静止无功补偿器的作用，动态补偿交流母线的无功功率，稳定交流母线电压。这意味着故障时，如VSC容量允许，那么柔性直流输电系统既可向故障系统提供有功功率的紧急支援，又可提供无功功率紧急支援，从而既能提高系统的功角稳定性，还能提高系统的电压稳定性。
（5）由于VSC交流侧电流可以被控制，所以不会增加系统的短路功率。这意味着增加新的轻型直流输电线路后，交流系统的保护整定基本不需改变。
（6）轻型直流输电具有良好的电网故障后的快速恢复控制能力。
（7）模块化设计使轻型直流输电的设计、生产、安装和调试周期大大缩短。同时，换流站的占地面积仅为同容量下传统直流输电的20%左右。
总之，采用轻型直流输电，不仅可以提高电缆载流量，节省隧道空间，还可以控制系统短路容量，稳定交流母线电压。
2 结束语
随着国民经济的发展，城市化的深入推进，社会的电力需求在不断增加，在有电能的地方，作为电力输送和分配的载体，电缆成为不可缺少的一部分，本文主要对提高电力电缆传输能力的技术进行了研究，在未来工作中，需要继续研究提高电力电缆传输能力的新技术，从而提高电缆的使用寿命，保证线路供电的安全性﹑可靠性﹑经济性。
参考文献：
[1] 周腊吾．电线电缆技术（2）中国电线电缆行业现状及发展前景[J]．大众用电，2013，11：44-46
[5] 周远翔，赵健康，刘睿等．高压/超高压电力电缆关键技术分析及展望[J]．高电压技术，2014，09：2593-2612．
论文作者:赵军
论文发表刊物:《电力设备》2018年第27期
论文发表时间:2019/3/12
标签：电缆论文; 超导论文; 金属论文; 电压论文; 电流论文; 功率论文; 温度论文; 《电力设备》2018年第27期论文;