摘要：随着科技不断发展，电能应用愈发广泛，大部分生活生产活动均与电能联系密切，电力可为社会稳定正常的运转提供保障。在此过程中，入地线路具有成本低、投资少的特点，应用较为广泛。基于此，本文主要以10kV亭22于田站等架空线及电缆搬迁工程为例，从可行性出发，至施工图设计，实现设计全过程分析，以选定最佳线路方案，从而为相关10kV架空线路入地改造设计工作开展提供参考，推动电力行业实现进一步发展。
关键词：10kV；架空线路；入地改造；设计
前言：
在电力系统中，电力线路作为其中重要部分，负责输送与分配电能工作。现代社会中，电能是最方便与最重要的能源，且电能可转化成其他能，易于自动控制与远距离输送，应用较为广泛。而为了提高城市形象，则需要对部分架空线路进行入地改造，完善城市基础设施。通常采取电缆替代架空线路的方式，其具有建设成本低，维护与施工较为便捷，易于排除故障等优点，为了保证工程顺利完成，维护周边居民安全生产，则需做好设计工作。因此，本文主要以10kV亭22于田站等架空线及电缆搬迁工程为例进行设计分析。
1.10kV架空线路入地改造可行性研究
在10kV输电线路设计中，可行性研究具有重要作用，此阶段可决定线路造价及规模。可行性研究中主要包含研究方案、真实内容、准确预测及严密论证。研究方案是10kV高压输电线路设计过程中，需要对其可行性制定研究方案，以确定研究对象；真实内容是指10kV输电线路设计时，可行性报告应当从技术、工程、经济等方面加以调查研究，预测建成线路后的经济效益与社会影响，对下一步投资及是否建设提供支持，对于可行性报告可靠性与真实性具有较高要求[1]；准确预测是10kV高压线路投资决策之前，需要对其进行调研设计，估计线路可能产生的问题与结果，通过调查研究后预测其建成前景；严密论证是以项目为中心，以宏观及微观方式论证项目影响因素。
本次项目为10kV亭22于田等架空线及电缆搬迁代工工程。在设计过程中，充分贯彻通用设计思想与原则，依据工程使用条件对此进行优化，可有效满足10kV架空输电线路设计要求，具有建设可行性。
2.环境条件
上海属于亚热带季风性气候，四季分明，最高气温为40℃，最低气温为-10℃，平均温度为15℃。根据气象台报道，上海对地10m高最大风速是28m/s，覆冰厚度在5mm。（具体见表1）
表1 环境条件
本次工程处于城区之中，且为入地改造，上海外界风速及覆冰情况对于工程并未过多影响，仅需注意施工时避开雷雨、暴雪等特殊天气即可。
3.绝缘配合设计
（1）划分污区
在绝缘设计中，应当依据绝缘强度对其进行区段划分。而本次工程中，则主要是依据清洁区与污秽区划分绝缘强度。在划分过程中，是依据《电力系统污区分级与外绝缘选择标准》，根据污秽性质、附盐密度、污盐距离等划分，提出相应的防污秽措施，以设置不同区段绝缘强度。而本次工程中，通过分析可知新架设架空线路泄露段比距是3.0～3.2cm/kV。
（2）选择绝缘子
在线路电气绝缘中，绝缘子作为关键元件，用以悬吊或支撑导线，让其能够与杆塔绝缘，避免电流回地，以达到更好的线路运行效果。根据结构，可将绝缘子分为横担绝缘子、针式绝缘子、蝶式绝缘子、盘刑绝缘子等；依据材质则可划分为复合绝缘子、钢化玻璃绝缘子及瓷质绝缘子。在绝缘子选择过程中，应当综合考虑工程结构、安装运输、抗老化性能、使用寿命、抗张强度、热稳定性、维护成本及耐污闪性等[3]。本次工程中，依据设计要求，变压器、跳线高压下引线选择绝缘子型号为PS-15/3，耐张装置则应用配合导线的耐张绝缘子与铝合金耐张线夹串WKH，在安装导线时将绝缘子剥皮，以专用绝缘罩做好耐张线夹加保护。
（3）防雷设计
防雷设计中则依据送电线已有线路、电压等级的情况及本地雷电活动选择相应数量的避雷线、保护角及其最小距离。架空输电线壁垒保护中，最佳方式是接地避雷线，且确保保护角较小，方可获得良好遮蔽效果。但是，在线路电压等级逐渐降低情况下，避雷线成本较高，可增加绝缘子以避免输电线路被雷击。本次工程中，小转角杆与直线杆进行防雷支柱绝缘子安装，其使用剥皮方式安装，在柱上开关两侧位置则使用氧化锌避雷器（型号），交联电缆杆与电缆灯杆同样为氧化锌避雷器，型号为，为避免由于雷击导致线路挑战，应安装雷击指示器LJZS型号安装到杆塔接地引线上。
4.电缆设计
（1）敷设方式
在工程中线缆合理敷设可将电力线路入地施工费用降低，一般敷设方式以直埋敷设、穿管敷设及隧道敷设为主，而在实际项目中，则需要考虑环境及工程条件特点，保证其运行可靠、便于维护，方可实现合理的电力线路入地设计。不同敷设方式有点不同，具体如下：
a直埋敷设：此种方式具有投资省、易实施的特点常用于用户线与电缆支线，但是其在运行中，易受到外力破坏，出现事故或老化后不易更换，检修不便，不宜将其应用在城市主干线。
b电缆沟敷设：长期运行后沟盖板易发生破损断裂的情况，地面水也容易渗透至沟内，影响城市地面美观性。
c穿管敷设：此种方式土建费用较为节省，可解决电缆防火问题，在防火方面投资较小，具有较强路径适应性。此种方式常用于廊道困难及跨越式道路之中。但是，其存在通风散热较差的问题，且电缆载流量易造成输送容量少，对于安全运行具有影响。
d隧道敷设：此种敷设方式常应用于新城区、街道通直或是回路数较多，重要负荷地区。但是，无法适应部分环境，在廊道困难及道路跨越地方不适宜应用此敷设方式，难以解决电缆防火问题，防火投资较大。
本次工程中，综合以上情况，结合电力公司规定，以直埋敷设与穿管敷设为主。绿化带埋设深度为0.8m，在埋设上部加盖水泥电缆盖板与电缆警示带，电缆穿管型号则是Φ150MPP。
（2）电缆参数
在电缆敷设中，型号参数同样是其中重点，应当综合考虑敷设方式及环境，选择不同电力电缆型号。主要从金属导体、绝缘体、护套及外护层这几方面区分，在科技进步下，产生了各种新型电缆，其结构与性能指标愈发完善，为决策带来一定难度，而本次工程中，根据直埋敷设及穿管敷设方式，变电站中应用ZAYJV-8.7/10 3×70mm2、ZAYJV-8.7/10 3×400mm2的电缆敷设方式，在绿化带中则使用的电缆；排管中选用电缆。以为例，其参数如下：
表1 电缆参数
（2）敷设路径
本次工程主要是塘路道路与地道新建工程，需要完成红线范围中电缆管线搬迁，可将工程分为两部分，一是将原排管中管线搬迁到道路东侧位置，新建排管与配套工程；二是将管涵内部管线穿过第二阶段新建排管与完成道路修建后的U型槽内排管和桥梁预留管位。
（3）附件选型
电缆附件是连接输配电线路与电缆的装置，通常是电缆线路中的连接中断与中间的部件，可与电缆共同构成电力输送网络。根据电缆结构特点，电缆附件不仅可恢复其性能，还能延长电缆长度连接终端，作用重大。因此，本次工程中，10kV电缆附件在选用过程中，为保证其可靠性，则加强密封，可承受不同运行条件所造成的机械应力，其额定电压需超过电缆额定电压，为8.7/10（11.5）。同时，电缆附件每一个导体和屏蔽护套间雷电冲击耐受峰值电压，则是其基准绝缘水平，设计在75kV。
10kV交联电缆附件通常采取热缩式、饶包式及预制式等类型，结合本工程上海电力公司最新要求，电缆站内与站外均采取预制式电缆终端头，而电缆接头则使用饶包式，以此作为中间电缆接头，为电缆连接提供保护。
同时，根据本次电力安全规定，电气设备所有非带电金属外壳均需要接地，所以电缆金属护套接地，工程中的3×400mm2三芯电缆以两端接地为主。
5.电缆保护设计
架空线路入地改造后，电缆作为主要敷设材料，但是底下运行环境十分复杂，无法准确勘测，所以地下网络易发生各种问题，需要对此加以重视，以下将对电缆应用常见现象进行分析。
（1）电缆进水
地下电缆在长期运行中，易发生进水情况，对于其安全运行造成一定威胁。电缆一旦进水，则会在电场作用下，发生水树老化问题，进而击穿电缆。水树是指直径为几微米至0.1m的空隙集合，绝缘中存在杂质与气孔，在和内外半导电层结合面出现不均匀情况，则会形成局部高电场，水树发展通常需要8年左右，温度、湿度与电压越高，则水中离子含有量越高，发展水树则越快。尤其是电缆进水后，难以将其尽快处理干燥。所以，在施工前需要选择高质量电缆，强化电缆头制作工艺，做好其密封工作，在投入使用之前，还需利用高压试验测试其密封性。
（2）土壤腐蚀
地下土壤情况十分复杂，土壤结构不同对于电缆将会造成不同影响，由于其长期埋在地下，不可避免将会受到土壤的腐蚀，而如若发生腐蚀情况，则会损害电缆，甚至过于严重的腐蚀情况，还会对通信质量造成影响。所以，本次工程在设计初期，加强了对电缆腐蚀问题的重视度，直埋敷设方式下，主要根据土壤测试指标选择一定防护方式，如安装阳电极与防腐蚀电缆等。周围环境如若发生变化，则需要对防护措施重新设计。
（3）防火设计
为保证电缆能够安全运行，部分裸露于空气中的电缆则需要做好防火措施。本次工程中，在变电站内电缆选用阻燃电缆，电缆沟与工井部分电缆则用防火包带包扎，做好保护工作。
6.施工图设计
施工图纸设计是完成初步设计后进行施工图规划，具体步骤如下：一是评审初步设计方案，选择最佳路线后，依据路线做好实地勘察工作，完成打桩定位、实地放线等，以保证不会出现路径失误情况；二是依据初步设计计算结果，对路线各部分图纸进行详细设计，包含线路路径图、电缆明细表、电缆图、组装绝缘子串数据、交叉跨越表等，为施工提供图纸相信信息；三是在图表之上添加材料表细节与部分施工设计说明书与预算书。
并且，输电线路施工图设计属于复杂工程，具有多层次、专业性强、设计复杂的特点。所以，为保证施工图设计质量，则应当做好质量评价工作。从路径选择、技术参数这几方面出发进行评价。路径选择对于项目建设质量及造价影响巨大，路径和理性很大程度决定工期长短、投资高低与质量好坏，还会对今后输电线路运行造成影响；技术参数在输电线路工程中，电缆敷设作为工程中的重要环节，其组成了我国输电线工程基础部分，施工图设计中必须对其材料、型号及位置进行反复计算，保证准确无误后方可应用到施工之中。
总结：综上所述，在国民经济发展下，10kV线路是电网重要传送能源纽带，作用重大，以现有电网而言，10kV线路以架空线居多，其若是发生故障，将会对人民生活及社会生产造成极大损失。因此，本文结合10kV亭22于田站等架空线及电缆搬迁工程实际情况对其进行入地改造，从输电线路设计可行性研究、环境条件、绝缘配合设计、电缆设计、电缆保护设计及施工图设计这几方面出发，研究架空线路入地改造要点，对其影响因素综合分析，以选择最佳施工设计方案，为后续架空线路入地施工提供指导，进而保证输电线路施工质量。
参考文献：
[1]周天雨,黄子豪,施巍杰.城区配网10kV架空线路地埋改造设计研究[J].科技创新与应用,2019(03):87-88.
[2]石晟,黄子豪,高梵清,周天雨.架空线路入地改造中的问题分析[J].设备管理与维修,2019(01):101-102.
[3]刘强,刘守豹,许安,雷潇.35kV电缆与架空混连线路雷击特性分析[J].电瓷避雷器,2017(02):80-84.
[4]伍弘,杨佳睿,刘世涛,杨凯,吴波,房子祎,潘伟峰.330kV输电线路绝缘架空地线专用接地装置的设计与实现[J].宁夏电力,2019(06):46-51.
作者简介：黄敏敏，1989.10，男，汉族，江苏省启东市人，南京化工职业技术学院，专科学历，软件技术专业，从事电力电气领域，电气设计、电力线路和变电设计工作。