10 kV电力电缆设计浅析

丁德志

（四会市正量电力设计院有限公司，广东 四会 526200）

1 电力电缆特性及选用

1.1 电缆额定电压的规定

对电缆的额定电压要适应当前使用电缆的电力系统的运行状况。用U0/U（Um）表示，其中U0表示每一导体与屏蔽间的额定工频电压，U表示任何两导体之间的额定工频电压，Um表示每一导体与屏蔽间的最大工频电压。

1.2 使用电缆的系统电压

1.2.1 系统标称电压U

表示的是标识系统的相与相之间的电压有效值，它与电缆的额定电压U一致。

1.2.2 雷电过电压Up

表示的是由于雷电放电或某些原因而导致系统指定位置上产生了相对地或相对相过电压。

1.3 使用在不同类别电网系统中的电力电缆的选择

GB/T12706建议使用中性点有效接地的A类或B类电网系统完全绝缘的电缆;而中性点不是有效接地的 C类电网系统应该使用增强绝缘水平的电缆，B类电网系统也可以使用增强绝缘水平的电缆

2 10 kV电力电缆的设计过程中应当注意的事项

10 kV电力电缆的设计过程中应当注意以下事项：①为了确保10 kV电力电缆预期的使用寿命及增加其使用安全性，应尽可能避免电力电缆在地面和支架间产生摩擦拖拉现象的发生。在进行敷设电缆时，建议从电缆盘的顶端把电缆引出，首先将电缆整齐地排列在一起，接着对其进行加固措施，确保电缆接头彼此保持一定的距离；②对于同一层桥架里面的电缆，需进行分层敷设、将其整齐地排列在一起，确保转弯处具有相同的弧度。当所设计的电缆与交通运输要道交叉时，应在其外面加上钢管使其不受车辆直接冲击；③当电力电缆的设计工作快结束时，需要做好防火封堵等工作，此外，对于铺设有电缆的路段建议设置明显的提示标志。

3 10 kV电力电缆设计方案

3.1 电缆选型

现阶段，交联聚乙烯（XLPE）绝缘电力电缆（以下简称XLPE绝缘电缆）在电力系统建设中的使用最为广泛。因为交联电缆所具有的难燃性以及其PVC的外护套本身也是阻燃的，并且具有一定的低毒低烟性，不仅如此，阻燃交联聚乙烯电缆具有相对成熟的技术及广泛应用的经验。所以在电缆设计工作时宜选用阻燃PVC套的交联聚乙烯电缆。

3.2 电缆护套的选择

对于电缆的外护层的选择要满足几点：①对于交流单相回路的电力电缆，避免出现未经非磁性处理的金属带、钢丝铠装；②对于在潮湿、含化学腐蚀环境及易受水浸泡的电缆，其金属套、加强层以及铠装上应设置挤塑外套；③除了温度在－20℃以下、药用化学液体浸泡的场所以及有低毒难燃性要求的电缆挤塑外套宜用聚乙烯外，其他的可用聚氯乙烯外套；④用在有水或或化学液体浸泡环境的6～35 kV重要性交联聚乙烯电缆，应具备满足使用要求的金属塑料复合阻水层等防水构造。

3.3 电缆外护层的选择

外护层主要有PE护层及PVC护层两种类型。PE护层的机械性能及电气性能都比PVC护层要好，且施工安装方便，但阻燃性缺乏，主要用在直埋和穿管敷设方式。PVC护层则具备阻燃性，适用于明敷于隧道中。

为方便电缆设计后的维护及试验，外护层外应有一层外电极。外电极可与外护套一起挤出，但常用的办法是在外护套上涂一层石墨的办法。

3.4 电缆附件的选择

电缆附件的选择：①户内终端在室内使用，不受大气环境的影响。现阶段用于XLPE绝缘电缆的户内终端多种多样。接插式附件终端用于无电压、有电压无电流以及有电压有负荷等状态下，方便运行检修；②户外终端环境较差，其附件要能够承受复杂的外环境且要确保良好的运行；③护层绝缘保护的选择，要求符合在使用环境条件下可靠、耐久、监视维护方便，并且利于安装；④回流线的阻抗及其两端接地电阻，应该与系统内最大零序电流以及回流线上感应电压相匹配来进行。均压线的自然接地端的电阻值要大于均压线本身阻抗的30倍以上。回流线或着均压线的排列配置方式，要使得在正常工作电流时产生的损耗是最小的。

3.5 电缆的敷设

对于各种不同的电缆敷设现场应了解敷设总长度、工井位置、各转变点位置、上下坡度以及地下管线位置特性等各方面的因素。

在对电缆线路的总长度进行检查时，应该首先检查线路上是否有预留位置。要为后期电缆检修工作预留一定的的电缆余量，应该将其设置在终端、接头、过马路穿管以及过建筑物等处。为了增强电缆运行的可靠性，应尽可能多的减少电缆接头。

在电缆中间接头处应进行防水处理工作，这是因为 XLPE绝缘电缆的接头通常总低于原电缆护套，特别是中低压电缆，密封处一旦进水，就会使得绝缘部分直接暴露于水中。高压电缆接头虽设置有金属护套，但金属护套的连接处仍存在一定的弱点。所以接头位置最好在电缆沟道、直埋处增加防水措施。比如说直埋，可在接头位置处修建水泥槽，在进行密封处理后，再填砂盖板，然后进行直埋处理。

3.6 电缆金属护套的连接与接地的方式

3.6.1 护套两端接地

当电缆线路比较短，且传输功率很小时，护套上的感应电压也非常小。当护套两端接地后形成通路时，护层中的环流变得很小，所带来的损耗不多，对电缆的载流量影响很小。当电缆线路很短，利用小时数也较低，且传输容量有较大裕度时，电缆线路就可以采用护套两端不经任何保护器接地的形式，如图1所示。

3.6.2 护套一端接地

当电缆线路长度不长于500 m时，电缆护套就可以采用一端直接接地（一般在终端头位置接地），而另一端经保护器接地的方式，且要求护套其它部位对地绝缘，这样就使得护套没有构成回路，能够尽可能大的减少护套上的环行电流，增强电缆的输送容量。为了确保人身安全不受到伤害，非直接接地一端护套中的感应电压要低于50 V，其接地方式如图2所示。

图1 两端直接接地方式

图2 一端直接接地，另一端保护接地方式

4 10 kV电力电暖运行新技术展望

4.1 采用单相接地故障指示仪

目前大量使用的线路短路故障指示仪，对于快速判断短路故障区域有很大的帮助，尤其是对电缆线路，该技术比较成熟，正确率也相当高。但它对于单相接地故障的判断较困难，虽然现在有些厂家推出了单相接地故障指示仪，但其在现场的运行效果到底如何还有待时间的检验。

4.2 应用电缆修复液注入技术

电缆导体中的水份将大大缩短电缆的使用寿命。电缆修复液注入技术是通过向电缆中注入一种特制修复液，从而消除电缆体内的水份，阻止水份对绝缘体的进一步劣化。修复液遇水后生成一种胶状物附着在受损电缆绝缘内表层。在一定程度上修复了水树侵蚀所造成的缺陷，可延长电缆的使用寿命。

4.3 利用红外成像仪对电缆中间接头进行在线监测

电缆中间接头的故障不是一蹴而就，往往通过长期运行逐步暴露出来，其间必有一个发展阶段，如内部产生电弧、 温度升高等。理论上红外成像仪具备测试物体内部温度的功能，可以通过测试电缆中间接头处和电缆其它部分的环境温度，来发现其是否存在温度升高的情况。该技术目前尚处于探索阶段。

4.4 采用模塑电缆中间接头

它是通过在现场将两根电缆浇铸而成，相当于使两根电缆成为一个整体，安全可靠性大大增加。该类中间接头几乎没有一个发生过故障。但它的缺点是制作时间比目前常用的热缩和冷缩型中间接头长许多。

5 结束语

10 kV电力电缆的设计工作应结合实际情况来进行，在具体工程设计中应重点考虑电缆走径、敷设深度以及腐蚀等方面的影响因素。在确保线路安全要求的前提下，要综合考虑各种因素合理地进行设计，以便于电力电缆线路的安全运行和施工，最大范围地降低工程造价。

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