杜保庚 张彦峥
天津市津源电力工程设计有限公司 天津市 300161
摘要：目前，我国的经济在快速发展，社会在不断进步，高压电力电缆作为现今输电网络架构的一部分，重要性日益显著。为更好适应时下大基建、新基建的建设步伐，高压电力电缆的运维检修效率还需得到进一步提高。然而城市建设步伐的加快带来的是电网安全运行的风险，由于地下轨道交通、道桥建设的建设周期漫长，施工队伍繁多，在施工过程中极易导致高压电缆通道及电缆本体的外力破坏，另外市政建设如燃气、排水、通信工程的小散工程也是电缆外破的重要原因，如何快速进行抢修、不影响后端用户是电力部门考虑的一大问题。
关键词：电力井；电缆接头；电力设计；坚强电网
引言
在高压电力电缆输电线路中,6～10kV电缆平均每300～500m就有一处电缆接头。其运行温度是反映运行状态的重要参数。而中间接头是电力系统安全运行中最薄弱的环节。在高用电负荷的情况下,电缆接头温度急剧升高超过了所能承受的临界温度时,就有可能引起电缆接头爆炸,造成供电系统大范围停电。因此,有效地对地下专用电网电缆进行检测和故障点及时判断对安全运行有着积极和深远的影响。本文从大中城市地下电力电缆分布范围广、供电距离长的特点出发,设计了一种节能、实用的高压电缆中间接头检测控制系统。
1电缆型式与截面的选择
根据《电力工程电缆设计规范》和《高压电缆选用导则》，对于那些需保持连接、具有高可靠性回路的电力电缆应采用铜芯。考虑本工程需将电缆敷设在管中或细沙中，当地温取30℃，埋深取1.0m，土壤热阻系数取2.1K·m/W，电缆水平排列间距为0.225m时，此时选用的铜导体电缆为XLPE-800mm2，这时双回路敷设时每相的最大载流量将会达到690A左右，因此，本工程主要采用交联聚乙烯绝缘铜芯电力电缆（单芯）。当选用此电缆型号后，本线路的输送容量将达到13万千伏安，完全满足输送容量的要求。系统输送容量决定高压电缆截面大小和线芯材质的选择。电缆载流量的大小计算比较复杂，因为它不仅仅与缆芯结构及截面有关，还与护层的接地方式、敷设方式及电缆的布置有关，因此，在实际工程设计中，一般可以直接将电缆制造厂所提供的载流量作为设计依据。
2高压电力电缆接头井的设计选型
2.1预制式电缆头
预制式电缆头通常以硅橡胶或乙丙橡胶作为主要材料，在处理应力集中问题时则采用的是几何结构法，这种方法在对电场集中分布时所起到的缓解作用要优于参数控制法。预制式电缆头所用材料具有优良的性能，安装简便快捷，在安装时不需要加热，具有较好的弹性，有效的改善了界面性能。在当前低压和高压安装过程中是经常采用的一种中间接头方式。但采用预制式电缆头时，其对电缆绝缘层外径尺寸具有较高的要求，需要将过盈量控制在有效范围内，一旦过盈量过小时，电缆附件极易发生故障。但当过盈量过大时，电缆附件安装还会存在较大的难度。
2.2双圆井+单方井
这种型式的接头井在二十一世纪初的设计方案中比较多见，占地面积要求不高，且各地方的设计理念也不尽相同，主要型式为圆井+方井（盖板井）+圆井的型式，有些地市采用的是方井+大方井+方井。此类接头井适合单回路高压电缆接头或单回及以上中低压电缆接头的敷设，按照相关要求，不同回路的电缆中间接头在井内必须满足距离要求，同回路三相接头也必须保持间距。从施工角度出发，电缆在地面经大尺寸盖板井穿入地下，一是满足敷设时电缆的最小弯曲半径，避免电缆本体在穿入时发生外表及结构损伤，二是大尺寸井口作为投料口，方便施工人员在井下施工。
大尺寸井盖两边的小尺寸井一般是为了提供运维检修人员的日常巡视、带电检测等作业，故内径不小于800mm的小尺寸井筒已满足要求。
2.3电缆附件布置及安装
（1）电缆中间接头。电缆中间接头一般采用的是整体预制，它的接头可以分为两种：直通中间接头和绝缘中间接头，这两种接头的外壳都是玻璃钢，可防水。一般在电缆接头的地方都设置了专用的电缆接头工井。接头工井一般规格是20米或10米长，主要是方便电缆的蛇形敷设和伸缩安装。一般电缆接头首先是放在沙袋上固定，在完成施工作业之后再充沙填埋。（2）电缆终端的选择与连接。电缆终端一般可以分为三种：干式硅橡胶终端、瓷套式终端以及GIS终端。这三种终端方式运用的地方也不同，其中干式硅橡胶终端一般是用在架空线路与电缆相连接时电缆上铁塔，此时就需要采用合理的固定方式固定好终端和电缆，通常采用的方式就是首先用绝缘子串将电缆终端拉直之后再将其固定在铁塔横担的中间。瓷套式终端一般是用在敞开式变电站进线构架的地方，而GIS电缆终端则是用在GIS变电站内。目前我国电缆T接头使用技术还不够成熟，如果几回电缆线路需要T接时，那么就可以直接建一个T接房，然后用干式硅橡胶终端或导线将瓷套式终端进行T接。为了防止导线的动力使硅橡胶终端弯曲，损坏电缆终端和造成安全事故，在使用干式硅橡胶终端进行T接时，就需要采用硬连接方式。（3）避雷器的选型及安装。避雷器的选型需要根据工程实际情况和避雷器的选型相关规定来选择，在铁塔和高压单芯电缆相连接的地方一般都需要装设避雷器。
2.4无线收发电路
当现场某监控装置收到巡检仪发出的激活信号后,单片机控制器从外部存储器单元取出相应的温度数据通过无线通信模块上传至巡检仪。本系统无线通信模块采用挪威Nordic公司研制的nRF401无线收发器件,蓝牙核心技术设计,采用抗干扰能力强的FSK调制方式,工作频率稳定可靠,外围元件少,适合于便携式手持产品的设计,由于采用了低发射功率、高接收灵敏度和ISM频段433MHz的载波频率,nRF401满足无线管制要求,无需使用许可证。nRF401能够在待机与普通模式、发送与接收状态间互相转换。
2.5三圆井（方井）或四圆井（方井）
三圆井一般按照直线排列，工井之间距离相等；四圆井可按照直线也可分两排直线排列，主要根据地面环境进行调整。这种型式的接头井一般应用于多回路中低压电缆或输配混沟，按照省公司有关规定，输配电电缆原则上分通道敷设，遇到环境受限考虑做成双幅工井，井内采用挡墙分隔。当高压电缆穿入小尺寸圆井筒（方井筒）引入井体时，必须要考虑该缆的最小弯曲半径，而最小弯曲半径受井体内径高度影响最大。根据最新电力电缆的设计规范，通过下列计算可得电缆导体外径d不大于115mm时都可以进行敷设。
结语
在输变电电缆线路中，电缆中间的接头作为其中非常重要的组成部分，通过保持电缆接头连接的良好性，才能确保供电系统安全、稳定的运行。因此针对高压电缆中间接头中容易出现的故障要采取相应的措施加以防范和处理，保证电缆线路运行的可靠性。
参考文献
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