王福海 许春涛 马素岩
山东送变电工程有限公司 山东 济南 250000
摘要：在电力系统中，高压电缆输电线路为重要的输电载体，能否得到科学设计将对输电工作质量产生直接影响。采用高压电缆能够使线路输电能力得到提高，但设计难度较大，出现故障难以得到有效维修。因此，还应加强高压电缆输电线路的设计研究，以便通过科学设计保证线路稳定运行。
关键词：电力系统；高压电缆；输电线路设计
1电力系统中高压电缆输电线路设计流程
高压电缆输电线路具有容量大、输送距离长等特点，在线路设计方面容易受到各种复杂因素影响，给线路安全运行带来威胁。因此在线路设计方面，应做好准备工作，使线路设计得到完善。在前期工作中，还应加强线路环境、地区地形等各方面的勘查，在加强科学技术运用的同时，结合经验提出完善设计方案，加强线路设计可行性研究。通过深入调查，对线路建设使用的各种设备和材料展开分析，完成最佳方案的选择，能够使线路建设和使用风险得到降低。在实践设计工作中，还应加强线路设计过程管理，确认前期准备工作情况，并做好通信技术文件修订和管理，使线路潜在风险得到全面把控。通过综合分析，提出科学设计办法，能够使线路操作具有科学性。
2电力系统中高压电缆输电线路设计要点
2.1路径选择
在确定线路起始点的基础上，应对交叉点位置进行确认，参考公路、铁路等线路铺设情况，需要跨地区进行水文、地质、气象等各种数据的收集，尽量绕开环境恶劣区域，如自然灾害常发地段。在路径选择过程中，还应避开采矿、军事设施、水水力设施等特殊区段。沿着已建或拟建电力线路进行高压线路布置，能够使建设成本得到控制，避免交叉跨越问题的发生。在实践工作中，还应加强农林区域和房屋建筑信息收集，以免线路铺设影响区域生产、生活。对各种信息资料进行汇总分析，提出多个路径规划方案后，需要对方案进行比较。在1/5万地形图上，可以对不同线路方案进行标记，从路径最短、影响最小、施工便利等方面加强评价，将保证安全、可靠供电当成是前提，从中选择最佳路径。
2.2线缆选型
在电力系统中，设计高压电缆输电线路还应做好线缆选型。主干线路多采用软铝绞线，具有较高导电率，能够使线路损耗得到降低。在架空线路中，多采用损耗低、电阻小的同心绞线，拥有良好自阻尼性能。该类导线为密闭结构，能够避免钢芯被破坏，在恶劣环境中得到了广泛运用。在资金充足的情况下，可以采用复合绞线，拥有较强抗拉伸性能、抗扭转能力，并且热膨胀系数较低，综合性能优良。针对重要线路，还要使用单芯电缆，使接头数尽可能减少。在交流系统中，需要采用隔磁处理钢丝铠装电缆。结合线路气候、地理等条件，可以完成相应规格线缆选择。如在高温、高湿环境中，可以采用乙丙橡胶绝缘电缆，不仅拥有良好电气性能，同时机械性能较强。从电缆载流量上来看，管径达到50mm以上的管壁薄，容易出现冷弯变形问题。在室外环境中，电缆多明敷架设，容易受土壤水分迁徙因素影响，出现湿度和热阻系数变大问题。根据电缆温升、电压损失等因素，长电流回路应做好电缆截面选择，加强电流密度校验，保证线路运行安全性。在同一供电回路中，采用不同电缆应保证芯截面相同。为保证电缆安全运行，设计时还应保证电缆额定电压比安装点供电系统额定电压大，持续允许电流不小于负载电流，芯截面则需要达到线路短路时的稳定性要求。此外，还应加强长度验算，保证电压降、末端最小短路电流等达到要求，使电缆拥有良好耐放电性能。
2.3线路设计
在线路设计方面，还应加强回流线布置。按照技术规范，110kV及以上高压输电线路中，采用单芯电缆应对金属护层进行直接接地处理。
在发生短路的情况下，护层上感应电压比绝缘耐受强度要大。此外，也可以在一端进行回流线的互联并接，利用周边弱电线路抵抗电气干扰。发生单相接地短路，电流经过系统中性点将产生磁通，使导线接地产生的磁通得到抵消。通过合理布置回流线，能够降低故障感应电压，防止周围信号电缆出现电压过大问题。在回流线上，需要完成防腐层设计，使腐蚀问题得到规避。回流线多采用10kV电缆或LGJ导线，需要完成三相品字布置。在品字肩头，按照半长进行一次换位方式完成回流线布置。针对长电缆线路，需要进行交叉互联，将单元划分为均匀三段相交连接。各单元拥有较大几何半径，电阻值较低，两端保护层应接地处理。在地面线设计上，应对各种传导材料展开分析，选择经济性、导电性均较好的材料，使线路机械性能和抗震能力得到提高。
2.4连接设计
针对进线段，可在变电站出线间隔进行电缆敷设，利用架空先连接。如果将线路看成是系统一部分，两端均可以采用架空线路。此外，也可以在变电所内利用高压电缆完成全部线路连接。连接位置还应加强绝缘配合，可以利用避雷器降低雷电波幅值，也可以在进线保护段实现高幅值入侵波输入，利用冲击电晕或波阻对电流幅值进行抑制。安装避雷器，应加强进线段架空线路设计。变电所采用组合电器GIS，在连接位置达到66kV以上的情况下完成2km避雷线架设。在敞开式变电所中，连接位置达到35kV以上，避雷线应至少达到1km。对电力系统进行改扩建，应注意科学架设避雷线，以免系统受到影响。采用抑制电流幅值的方法，可以在进线段将10-220kV电缆线路与架空线连接，保证避雷效果。针对35kV以上进线段，电缆长不超50m需要完成两个避雷器安装。具体来讲，就是在电缆一端与架空线路连接的过程中，如果长度不超过冲击特性长，需要在线路两端分别设置避雷器。
2.5接地设计
在线路接地设计上，电缆接地可以使用三芯电缆，按照三角形方式进行布设，保证三相电流对称，确保金属外皮不会出现感应电流。类似于变压器绕组，在交流电流从电缆通过时，周围磁力线与金属护套将发生铰接，导致感应电压产生。对护套进行两点接地，将会与导线构成回路，促使环形电流产生。在线路正常运行的过程中，护套上将产生与芯线相同的电流级数，加快绝缘层老化，造成线路载流量降低。因此在护套接地上，只能一端直接接地，另一端利用限制器接地。所有线路使用电缆，需要加强终端接地。一端与架空线路连接，可以采取上述接地方式，两端连接架空线路还要在容易遭雷击位置完成保护套接地点设置。在线路拥有较长路径的情况下，将会产生大线芯电流，护套一端拥有较高感应电压。利用接头对金属护套与绝缘层进行分割，然后划分为三个均等段落后可以与相邻护套连接。三相导体各段将被连续回路包围，达到有效接地的目标。
2.6防雷设计
为加强防雷设计，应做好避雷线铺设，通过对雷击电流进行分流，能够避免线路产生雷击感应。发挥高压线路耦合作用，能够使线路绝缘电压得到降低，以免发生击穿放电问题。在防雷设计中，还应使线路接地电阻得到尽可能减小。在线路所在区域拥有较大土壤电阻率的情况下，杆塔位置还应对接地体的长度进行延长，使线路防雷能力得到提升。地区频繁发生雷电天气，还应设置消弧线圈，在线路因为雷击发生三相故障时提供单相保护，防止线路跳闸。此外，可以配置单相重合闸防止单相闪络发生，避免出现大面积停电事故。
3结语
在高压电缆输电线路设计中，还应实现线路合理规划，科学完成路径和线缆选择。实际在线路设计过程中，还应掌握线路设计要点，合理进行接地、防雷等各环节设计，以便取得理想设计效果，使电力系统运行质量得到提高，为人们安全、可靠用电提供保障。
参考文献
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[2]笪儒俊.高压输电线路电气设计问题及完善对策[J].城市建设理论研究(电子版)，2020(14)：6-7.