10 kV配电电缆网材料选择及供电要求

赵必正

摘 要：10 kV配电电缆网是目前运用得比较多的一种供电方法。通过总结长期研究经验，从稳定提高电网工程质量的角度进行技术综合分析，论述了目前电力工程电缆设计及施工中电力电缆选择的几个问题以及选择需考虑的因素，以期达到总结、交流的目的。

关键词：电力系统；10 kV配电网；绝缘材料；敷设设计

中图分类号：TM75 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.23.149

随着时代的发展和社会经济的进步，我国电力系统发展迅速，在城市电力中也开始广泛应用电力电缆。在电力系统的构建中，10 kV配电网是电力系统中的重要组成部分之一，而10 kV配电工程的电缆则是配电网的重要组成部分，是电能运输的主要途径。10 kV配电工程中电缆的性能、质量直接影响着10 kV配电网的运行。因此，在进行10 kV电缆网材料选择、设计时，要求进行科学、合理的比较、探索。

1 电缆芯线的性能选择

电线电缆是用以传输电（磁）能、信息和实现电磁能转换的线材产品，广义的电线电缆亦简称为电缆，狭义的电缆是指绝缘电缆，它可定义为由一根或多根绝缘线芯以及它们各自可能具有的包覆层、总保护层和外护层组成的集合体，电缆亦可有附加的没有绝缘的导体。众所周知，用作电线电缆的导电材料通常有铜和铝两种。铜材的导电率高，20 ℃时的电阻率ρ为1.72×10-6 Ω·cm，铝线芯20 ℃时的电阻率2.82×10-6 Ω·cm，约为铜的1.68倍。载流量相同时，铝线芯截面约为铜的1.5倍。采用铜线芯损耗比较低，铜材的机械性能优于铝材、延展性好、便于加工和安装，抗疲劳强度约为铝材的1.7倍。因此，在现实生活中，铜芯一般很少出现损坏和断裂现象的发生。从物理学角度来看，铜的硬度比铝的硬度相对较大、抗氧性能强、产生的电流阻力小，进而有效减少了安全事故的发生，降低了电力维修成本。根据以往电缆事故发生的原因来看，其电缆故障主要是由电缆头损坏所引起的，而电缆头的损坏又与各种因素导致的接触点汽化、熔化程度息息相关。

近些年来，铝芯电缆成本明显低于铜芯电缆，但是铝芯电缆的使用寿命比铜芯电缆短，且铝芯电缆带来的线路损耗大于铜线电缆，电损产生的成本每年也不少，再则，由于所有的开关都是铜芯进出线端子，采用铝芯电缆就得在制作电缆头时使用铜铝过渡型的，电缆头发生故障的概率增大。另外，由于同等载流量的条件下，铝芯电缆的截面是铜芯电缆的1.5倍，相应的线路保护成本和土建成本也会增加。通过有关数据调查发现，铜的熔点为1 083.6 ℃，而铝的熔点为661.127 ℃，可见，铜芯的抗熔效果明显优于铝芯。从以上的研究分析来看，就性能而言，电缆选用铜芯的效果会更好。

2 电缆绝缘材料的选择

2.1 电缆材料的选擇

塑料类电线电缆绝缘材料包括聚氯乙烯（PVC）、交联聚乙烯（XLPE）和氟塑料等。就目前而言，我国最常见的电缆材料是聚氯乙烯，但是它自身的抗热和耐寒性能低下，通常情况下只能局限在15～60 ℃的范围内使用，且聚氯乙烯在燃烧时会释放有害气体，不利于环境保护。因此，聚氯乙烯并不适用10 kV配电电缆网的选型设计。

此外，聚氯乙烯的介电吸收率和介质损耗程度明显较高，且绝缘性能没有交联聚氯乙烯的效果好。因此，在进行10 kV配网电缆网的选型设计时，选用交联聚氯乙烯要比普通的聚氯乙烯材料效果要好。交联聚氯乙烯是指将普通的聚氯乙烯由线状转变为链状，可以极大地提高电缆的物理力学性质。

2.2 电缆防火性能的选择

在进行10 kV配网电缆网的选型设计时，不仅仅要考虑线芯的选择和价格问题，还需要充分的考虑电缆的防火性能。有关电力工程中电缆设计规范中明确提出，“60 ℃以上的高温场所和环境下，必须使用适合长期抗高温和绝缘性能好的材料”。因此，在100 ℃以下的环境中，可以采用耐热聚乙烯、交联聚乙烯和乙丙橡皮绝缘等耐热性能较好的电缆材料；而在100 ℃以上的高温环境中，需要选用矿物绝缘材质电缆，高温环境下不适合选用普通的聚氯乙烯材质电缆，而选用防火性能相对较好的耐热聚乙烯电缆。

2.3 电缆防腐蚀及防水性的选择

配电电缆网选型设计的安全性和可靠性直接关系到人们用电的质量和稳定性。在选择电缆时，需要综合、全面地进行考虑，电缆不仅要满足耐高温、防火性能好、价格适中等多种条件，更需要具备良好的防水和抗腐蚀性能。

而增强电缆的防水和抗腐蚀性能，就必须在电缆的内部增加适当的材料。通常情况下，会在电缆内部的铠装用钢丝表面涂上一层防腐蚀材料，可以较好地达到防腐蚀效果。还可以使用当下比较受欢迎的改性沥青材料，把该材料均匀地涂至电缆外护层和护套层中间。这样不仅可以实现防腐蚀的效果，还能达到较好的防水效果，使电缆具有防水和防腐性能。

在电缆施工的过程中，还需要密切关注电缆的受潮和防水情况。如果在施工过程中，电缆的外护层防腐蚀性能较好，但还是发生了腐蚀现象，则多半与施工过程中进入的水和潮气有关。

因此，在电缆设计规划时，还需要充分结合当地的实际情况和环境特征，避免在水汽和潮气较大的地方兴建电缆网，尽可能地减少日后腐蚀现象的发生，降低电缆的维修成本。

在水汽或潮气较多的地区，可以采用横向或纵向阻水结构的阻水电缆设计方式，其电缆内部和外护层都需要涂抹防腐材料。

3 电缆网供电的基本要求及模式

3.1 电缆网供电的基本要求

电缆敷设的设计规划应当满足相关部门的规定，严格按照相应的技术和要求来选择符合国家标准的电气设备和电缆相关配件，达到高质量、高安全性的配网标准。各个电源之间的接入点及主要的支线处需要设置相应的环网柜，各个连接点都必须起到连接的作用，并充分发挥主干线停电、支干线供电的转供载电流量的功能，有效实现各个干线之间互供互联，对承载电量进行重新分配。环网柜通常采用5～6个单元接线，其中，在次要支线、专变和箱变的位置，应当增设电缆分支箱，对电载流量起到较好的引入作用，有效提升电缆线路的弹性，从而提高供电的稳定性和可靠性。在低压负荷中心，需要增设箱变，且正在运行的电器设备之间必须保持一定的空间距离，防止在负荷增多的时候发生故障。相互进行专供电载流量的线路应当设置科学、合理的装载容量。正常运行的电气设备和电缆之间的连接点应当选择10 kV非屏蔽、绝缘性能好的硅胶预制式“T”型电缆头，在电缆通道中应当设置排管。

如果同一地区电缆的数量较多或高电压等级设置在同一个水平内，则需要采用质量较好的冷缩式中间接头。由于不能与变电站线路上分段开关的保护设施有效地结合使用，因此，使用的环网柜和电缆分支箱内部都不需要采取保护措施，所用的箱变需要增设高压熔断器，以避免因负荷过大而导致的电路短路或损坏现象。如果没有相应的高压配电装置的配电房，就不可以直接将电缆接在变压器上，需要在变压器高压的一端增设带熔断器的负荷开关。

3.2 电缆网供电的基本模式

在进行10 kV配电电缆网的设计规划时，需要结合当地的实际情况和10 kV电缆网的具体要求，使用两种不同方式的供电模式进行供电。

电缆网的主干线采用环网柜供电模式，而分段支线和电源的末端采用电缆分支箱供电。该供电模式具有较高的灵活性，发生故障时容易维修，且停电范围较小，但该供电模式的资金投入较大。

电缆网的主干线采用负荷开关式的电缆分支箱供电模式，在变电站的电源节点和主干线的分段点、开环处使用环网柜。在该供电模式下，供电检测比较容易，且资金投入较小，但发生故障时停电范围较大。

4 结语

总之，10 kV配电网是电网的重要组成部分，它直接关系到用户能否安全、可靠用电。电缆网的选型设计直接关系到配电系统运行的效益、安全性、稳定性和可靠性。因此，10 kV配电网电缆的材料选择和设计规划应遵循“统一规划、安全运行、经济合理”原则，综合考虑城市发展规划、现有电网和技术水平、资金投入、施工和运行管理等几个方面，以利于最终电网的安全、优质、经济运行。

参考文献

[1]李伟麟.10 kV配电电缆网的选型设计问题[J].城市建设理论研究，2014（11）.

[2]陈慧颖.10 kV配电网铜芯电缆与铝芯电缆选用原则浅析[J].中国科技纵横，2014（23）.

[3]杜景朗.10 kV电力电缆选型和敷设施工中的问题分析[J].电子世界，2014（2）.

〔编辑：王霞〕