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摘要:近年来,电力工程的发展迅速,我国的各行各业的发展也有了改善。我国近年来城镇化建设的快速发展,各种高楼大厦和工业建筑在祖国大地上拔地而起,各种型号和种类的电力电缆越来越多的出现在我们生产与生活中的各领域。与此同时,因电缆绝缘老化、受潮、击穿;电缆回路过负荷、过电压或者电缆受到机械损伤所引起的事故也频频发生,所以正确选择电缆的型号及敷设方式已成为电气设计中的重要内容。
关键词:低压配电线路;动力电缆;选型设计
引言
随着我国经济的快速增长,巨大的能源需求也随之而来,而在众多的能源中,人类社会活动需求最大的是电力能源。中国是第二大电力能源消费国,鉴于电能存储问题至今没有得以解决,目前中国电力能源处于供不应求的状态。其中一个重要因素就是电能的利用率低,因此解决电能在传输过程中的浪费问题急不可待。
1电力电缆的运行维护
电力电缆运行维护的主要工作内容包括电力电缆接头监控、线路巡视、线路的反外损措施、定期红外测温等。(1)接头监控主要是对电力电缆的导体、屏蔽层、绝缘层、保护层进行监控,以保证接头安装工艺符合相关标准的要求;(2)线路巡视包括变电站周期巡视与重要线路的保电特巡,巡视人员必须做好巡视前准备,并严格遵循作业流程图与巡视标准要求才能较好完成线路巡视工作;(3)反外损措施的核心是结合具体情况进行;(4)定期红外测温,可以提前发现电力电缆的故障隐患并及时消除,红外测温仪与检测环境条件是完成这项工作的关键。电力电缆线路的反外损措施、定期红外测温属于常规性维护工作,是电力电缆运行维护工作的重点。首先,在对电力电缆进行安装前,对敷设电缆位置要进行严格考察,以确保其周围地质不会使电缆发生位移情况。在电缆安装过程中,要仔细做好两条电缆接口处理,保证接口接触良好且密封。其次,对电缆沟、终端接头进行定期清扫、清洁。如果在清扫过程中发现终端盒内存在间隙,就要报告检修人员,让其填充同质绝缘剂以确保终端盒时刻处于充实状态。清扫中如果发现电缆腐蚀严重、电缆支架摇摇欲坠等情况,检修人员要及时刷上一定量的防锈漆并对电缆支架进行加固处理。再者,做好电缆防腐工作。在对电力电缆进行日常检查中,如果发现局部地区电缆外层发生严重腐蚀,应对电缆所处地区土壤、气候进行分析。如果是土壤酸性过重和酸雨腐蚀严重的话,应该将电缆安装置于管内对其进行保护。最后,积极采用新型电缆,如接线盒使用热缩头可以提高电缆负荷能力和运行效率,进而保证电力长期稳定供应。
2电线、电缆类型的选择
2.1导体材料的选择
由于铜具有导电率高,损耗较低,机械性、延展性好,便于加工、安装及抗疲劳强度高和熔融温度高等特点,因此规范规定在安全性能要求高的场所应采用铜芯电缆。在相同条件下铜与铜导体比铝和铜导体连接的接触电阻要小约10~30倍,另据美国消费品安全委员会(CPCS)统计的火灾事故率,铜导体电线电缆只占铝的1/55,可确认铜导体电缆比铝导体电缆的连接可靠性和安全性高,我国的工程实践也在一定程度上反映,铝比铜导体的事故率高。因此,在设计阶段一定要充分考虑电缆应用的环境条件和负荷的性质,正确选择电线、电缆的导体材质。
2.2绝缘水平的选择
绝缘等级的选择一定要按照工作电压的需要进行,对于室内敷设塑料绝缘电线的电压必须要高于0.45/0.75kV,电力电缆必须要高于0.6/1kV。除此之外,对于电缆额定电压的筛选,一定要高于回路的工作电压,一般宜选用0.45/0.75kV。当外部电气干扰影响很小时,可选用较低的额定电压。
2.3绝缘材料的选择
聚氯乙烯电线电缆(PVC)具有重量轻、弯曲性能好、造价低、耐酸碱等优点,适用于一般工程。
但火灾中PVC电线电缆燃烧时会产生浓烈的毒性烟气,使人中毒窒息,且烟气的沉淀物具有导电性和腐蚀性,因此对有低毒难燃性防火要求高的场所可采用交联聚乙烯、乙丙橡胶等不含卤素的电线电缆;对于消防供电及控制线路,应根据火灾自动报警系统保护对象的级别相应采用矿物绝缘电缆或有机绝缘耐火类电线电缆,其分支线宜选用与干线或分支干线耐火等级降一级的电线电缆。对于一类高层建筑及重要的公共场所等防火要求高的建筑物,应采用阻燃低烟无卤交联聚乙烯绝缘电力电线、电缆或无烟无卤电力电线、电缆。1)电缆材料的选择市面上采用最广泛的电缆绝缘材料是塑料绝缘和油浸纸绝缘,塑料绝缘材料相较于油浸纸绝缘材料具有制造工艺简单、重量轻、弯曲性能好、耐酸碱、耐腐蚀,而且敷设安装方便,不受敷设高度差限制等特点。因此在电缆绝缘材料选择的时候,优先考虑采用塑料绝缘类的动力电缆。2)电缆防火性能的选择在进行动力电缆选型设计时,除了考虑电缆线芯的材料外,还需要考虑电缆的防火性能。失火通信、探火、应急灭火设备、CO2施放报警和遥控停机用电路,及类似的保安控制电路,在失火状态下也必须维持工作,选用耐火性能较好的低烟无卤阻燃耐火的船用电力电缆。
3电缆敷设方式的选择
电缆敷设方式的选择应视敷设环境特点、工程施工条件和电缆敷设数量等因素,并遵循统一规划、安全运行和经济合理的原则。电缆的敷设方式一般有地下直埋敷设、电缆沟敷设和保护管敷设等,在设计施工中时常出现多种电缆敷设方式同时存在的现象。
3.1地下直埋敷设
电缆直埋敷设施工土方量少、周期短,投资少,电缆散热良好,因此在电缆根数小于8根时可以优先考虑。直埋敷设的电缆不易更换电缆和寻找故障点,且易受到机械外力破坏,宜使用在不经常性开挖、含有对电缆有腐蚀物质或地中电流的场所。施工中要求,电缆埋设深度为不应小于0.8m,电缆上面、下面均覆盖100mm软土或细沙层,并用保护盖板保护,保护板要超过电缆两侧各50mm。直埋敷设的电缆,禁止与地下其他管道平行敷设。电缆穿过建筑物基础、散水和墙体处需穿管保护,且不应小于电缆外径的1.5倍,并且管口应做好堵塞措施。
3.2电缆沟敷设
电缆敷设是按照设计要求开挖并砌筑,上面盖以盖板的地下沟道的一种敷设方式。一般分为无支架沟(电缆根数小于5根)、单侧支架沟和双侧支架沟三种。屋内电缆沟的盖板应与室内地坪相平,屋外电缆沟的沟口宜高出地面50mm。电缆沟敷设施工方便,不易受到机械损伤,而且更换和维修电缆相对比较简单;缺点是需要较大的地下空间;沟内需采取防水设施,防止沟内积水,且不易清除;沟内电缆支架上并排敷设的电流较多,导致其散热条件差,影响载流量;土建工程造价高。
3.3电缆保护管敷设
常用在地下管网比较密集的小区或工厂、道路挖掘困难的通道、地下电缆与公路或铁路交叉和建筑物内部的一种敷设方式。一般分为单根和排管两种。保护管敷设要求保护管的内径不允许小于电缆外径的1.5倍,且排管的管孔内径不能小于75mm。在单根保护使用时,其弯头不宜超过3个,直角弯不宜超过2个。保护管敷设便于电缆运行和维护,并且可预留电缆通道和通信管道,室外敷设时排管敷设相对于电缆沟敷设可适当减少征地;缺点是相对于直埋敷设,排管敷设用地范围较大,成本较高;相对于电缆沟敷设,排管敷设时,电缆必须按照规定管孔敷设,电缆保护管内电缆运行时产生的热量不能及时散发,会影响电缆的载流量。
结语
在动力电缆的选型设计过程中要考虑多方面因素,合理地选择电缆,对降低船舶电气工程造价、节约有色金属等方面都具有十分重要的意义。如何根据实际情况和经验选择合理、安全、可靠的电缆以及对复杂情形、复杂前提下电缆的确切选择比较,还需要在未来的工作和实践中进一步总结、归纳和改进。
参考文献
[1]李欢,李建英,马永翔,等.不同温度热老化对XLPE电缆绝缘材料晶体结构的影响研究[J].中国电机工程学报,2017,37(22):6740-6748.