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摘要：高压电缆的设计问题是每一个工程的重中之重，它对工程质量的好坏有着极其重要的影响，为了探析高压电缆设计技术对工程的重要性，本文结合施工项目的主变电所实例，对主变电所高压电缆设计过程中遇到的技术问题予以研究，针对设计环节中的要点予以分析，以期为保障工程主变电所高压电缆线路运行的稳定性和安全性提供一定建议。
关键词：高压电缆；设计；主变电所；应用
引言
高压电缆的特点是其损耗低，输电速度相对较快。因此通常情况下用于电压为10Kv以上的电力资源传输。在每个工程项目中都具备极大的应用价值。近年来，我国通过大量的工程实践说明，在每个工程中高压电缆的设计技术和相关方案和工程主变电所的运行情况有着极其重要的关系。高压电缆设计方案的好坏可直接影响到工程电力系统后期的实际运行。因此，在每个工程中，在进行高压电缆线路搭建的过程中，设计工作被施工单位予以极大程度的重视。地铁是一个城市的交通枢纽，可有效的缓解城市交通压力，而地铁的顺利运行离不开电力资源的支持，笔者就某地铁项目中主变电所高压电缆线路的设计方案为实例，并对其中遇到的关键技术问题予分析。
1 地铁工程实例
A市地铁工程项目计划整个地铁线路中共15站点，全长为45.6km。分别由福建电力勘察设计院和上海设计研究院进行线路内站点管沟位置的设计和监理工作。运用单元接地方式将变电所中的发电机和变压器进行连接，其中在发电机的出口位置进行断路器的安装，与此同时，该工程电力系统的接入电压采取330Kv。其中单侧运用双母线方式进行连接。变电所中的主变电设备和气体绝缘全封闭组合电器（GIS 设备）之间用高压电缆相互连接。其线路的额定电压和额定电流及额定工作频率分别为190/363 kV；660 A；50 Hz。
2 高压电缆线路设计技术
2.1 电缆型式设计
在对高压电缆线路设计的前期，首先要进行考虑的就是工程所处位置的周边环境以及地址条件，要和实际情况相结合进行设计工作。针对有差异型式的高压电缆线路要和其自身的防火要求以及电路搭建条件相结合，综合比较之后进行设计方案的确定。例如，针对类似于地铁的地下工程，电压等级小于35Kv采用交联聚乙烯高压电缆较为合适。电压等级大于35 kV则可以选择低密度聚乙烯高压电缆型式。就当前阶段而言，从二者的运行性能比较，交联聚乙烯高压电缆从制作工艺来讲和低密度聚乙烯高压电缆相比较为成熟，其热稳定性和机械性均高于低密度聚乙烯高压电缆。所以，通过对比，本工程选择交联聚乙烯高压电缆型式用于传输电路的搭建。
2.2 高压电缆截面设计
在设计高压电缆的截面过程中，要和高压电缆的实际载流量相结合，与此同时，还要对高压电缆处于复核短路状态，短时间耐受电流水平予以考虑。对高压电缆实际载流量造成影响的因素多种多样，其中包括电缆损耗系数，绝缘层热阻水平以及衬垫层热阻水平等等。上述因素对高压电缆载流量造成的实际影响可按照公式1进行计算。
公式1：
I=[（θc-θo-Wd [0.5T1+（T2+T3+T4）]）/RT1+R（1+λ1）T2+R（1+λ1+λ2）（T3+T4）]
在公式1中，电缆处于持续运行状态允许温度最高值用θc代表。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆电缆处于处于持续运行状态的允许环境温度用θo代表。电缆绝缘层介质损耗值用Wd表示。电缆处于持续运行状态下允许温度最高值的交流电阻用R表示。公式中T1，T2，T3，T4则分别代表了高压电缆的绝缘层，衬垫层，外护套以及外部热阻值的实际水平。其表示单位统一为（k·m/W）。公式中λ1和λ2则分别代表了高压电缆金属保护套及铠装层的实际损耗系数。和本工程主变电所对高压电缆搭建的实际要求和电缆的特点相结合，通过公式计算，得出高压电缆截面和工作电流最大值分别为630.0 mm2，1216A。
2.3 绝缘水平设计
在高压电缆的设计过程中。需重点对其绝缘性能进行注意。要严格根据相关规定进行选择。因为其绝缘性能对高压电缆线路的安全性能有着极其重要的作用，电缆线路的绝缘层一旦发生破损，可能会造成电缆故障，严重情况下还可能造成整根电缆报废。影响地铁工程的顺利运行。在进行高压电缆绝缘水平的设计过程中，要以变电所内所有电气设备的绝缘水平为标准，在此基础上提升一级以上。参照相关规定，本工程高压电缆的绝缘性能参数最后确定为电缆外层保护套绝缘性能为24 kV/1.0 min。额定操作冲击耐受电压对应电缆绝缘水平为 950 kV。
2.4 电缆损耗设计
电缆随着一段时间的运行会发生一定程度的损耗，因此在高压电缆的线路设计过程中，要将损耗水平进行考虑。在工程主变电所中涉及到的高压电缆损耗包含4种形式。为附加损耗，高压电缆的绝缘层和金属保护套损耗以及导体损耗。因为每一条高压电缆线路的结构有所差异，因此，对绝缘层和金属保护套的实际损耗会有一定程度的区别。因此，在进行高压电缆损耗设计时要以上述两种损耗进行重点考虑。通过计算，本工程主变电所高压电缆线路的金属保护套以及导体损耗分别为0.19 kW/km，15.26 kW/km。
3 高压电缆接地设计
当前阶段，高压电缆线路的接地方式主要分为以下三种类型。分别是交叉互联接地方式，单端直接接地方式以及两端直接接地方式。
但在进行电缆接地设计过程中需要进行注意的是，因为线路的长度有一定限制，所以必须将电缆金属保护套上任意一点正常感应电压的范围控制在规定值内，所以电缆单端应采取直接接地方式。在进行电缆接地设计过程中，要对以下问题进行注意：首先，当单芯高压电缆的金属保护套单端运用直接接地方式进行接地处理。另外一端就要以金属绝缘保护器为媒介进行接地处理。这样进行接地处理的目的在于当电缆中的导体经过短路电流或电压冲击波的状态下，金属保护层可避免电缆出现感应电压升高。其次，不同电气设备分别与高压电缆两侧进行连接时，要本着下列原则进行。（1）当与电缆线路两端分别连接的是变压器和架空线路时，采取交叉互联接地方式进行设计。（2）高压电缆线路两端分别连接的是架空线路和气体绝缘全封闭组合电器（GIS 设备）时，采取三项交叉互联接地方式进行设计。（3）高压电缆线路两端分别和气体绝缘全封闭组合电器（GIS 设备）及变压器进行连接时，采取三相互连接地方式进行设计。通过对本工程的分析，工程中高压电缆线路单端采取直接接地方式进行设计，经公示计算得出，回路线路的高压电缆设计参数为10/6 kV（截面 240.0 mm2）。
4 结束语
综上所述，随着高压电缆线路逐渐被应用于各种工程项目之中。相关设计人员在进行高压电缆的设计过程中要和每项工程的具体要求和实际情况相结合，通过计算后选择最科学合理的设计方案进行后期的施工。最大程度上保证工程建设的顺利进行。
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论文作者:刘昌林,王健
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/10
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