配电工程中低压电缆敷设技术优化措施

国网泗阳县供电公司 戴 越

在配电系统中，传输电能用到的电缆可分为裸导线、电力电缆管、绝缘导线、封闭母线（母线槽）等。电力电缆主要由缆芯、绝缘层、护套、铠甲、外保护层组成，电缆的敷设方式包括直接埋地、电缆沟敷设、电缆桥架隧道、建筑竖井内敷设等[1]。绝缘导线按照绝缘材料可以分为橡皮绝缘跟塑料绝缘，敷设方式又分为明敷和暗敷，广泛的用于发电机出线、变压器出线、高压开关柜母线联络和建筑物垂直干线系统等场景中[2]。

1 某配电工程低压电缆敷设技术存在的问题与挑战

在配电工程低压电缆敷设过程中，路径规划是一个重要的环节。然而，由于该配电工程建设的复杂性及周边区域地形的不规则性，导致电缆敷设路径面临较大的限制和约束，导致路径规划不够合理。不恰当的路径选择可能导致电缆弯曲过大，增加电缆线芯的压力，导致绝缘层受损，甚至可能引起电缆断裂。因此，工作人员在该配电工程电缆敷设作业实践中，探索更加高效的路径规划算法，综合考虑电缆敷设的稳定性和经济性。

低压电缆敷设技术中，接头的连接技术直接影响电缆系统的稳定性。然而该配电工程接头具备较强的特殊性和复杂性，接头处产生了接触不良、电阻增大、绝缘不足等问题。这些问题可能导致接头发热、导致电缆线芯损坏，甚至引发火灾等隐患[3]。因此，工作人员在该配电工程电缆敷设作业实践中，采用高品质的接头材料和专业的连接技术，加强对接头连接效果的监测和检测。

该低压电缆工程的敷设环境涉及城市道路、农村田野等多样化场景，不同环境条件对电缆的影响也各不相同。工作人员在电缆敷设作业实践中发现，在城市道路周围区域进行低压电缆敷设会受到交通压力和地下管线的影响，在偏远地区会受到自然环境的挑战。因此，工作人员不但根据不同环境选择适宜的电缆材料和敷设技术，同时还重点考虑电缆的耐候性和抗干扰能力，确保电缆系统在各种条件下稳定运行。图1为预制电缆终端。

图1 预制电缆终端

2 配电工程中低压电缆敷设中的技术选择

《民用建筑电气设计标准》中对于电缆的截面积的选择有较为准确详细的规定：导体的载流量不应小于预期负荷的最大计算电流和按保护条件所确定的电流，并应按敷设方式和环境条件进行修正；导体应满足动稳定与热稳定的要求；线路电压损失应小于等于规定的允许值；导体最小截面积应满足机械强度的要求，且每一相导体截面积都需要满足该规定[4]。因此，在该配电工程施工中，工作人员对电缆敷设的选择从以下几个角度出发考虑。

2.1 按发热条件选择

导体在通过计算电流时，其产生的发热温度不应超过其正常运行时的最高允许温度，此外还应满足过负荷保护的配合要求，即：Ip≥Ica，式中：Ip为标准环境温度（一般为25℃）时导线的长时允许电流，Ica为导线的最大长时工作电流。

导体的允许载流量需要根据敷设不同方式以及敷设处的环境温度进行进一步校正，校正系数应按标准《低压电气装置》相关规定确定。当土壤热阻系数与载流量对应的热阻系数不同时，敷设在土壤中的电缆的载流量应进行校正，其校正系数也参见该国家规范中相关内容确定[5]。当电缆采用不同的敷设方式时，载流量的校正系数应满足表1要求。

表1 电缆载流量的校正系数表

多回路直埋敷设的电缆的载流量校正系数，以及多根电缆成束敷设的载流量校正系数，也同样按国标《低压电气装置》中相关规定确定[6]。实际工程中，可以将相同截面积电缆成束敷设。若实际电缆电流达不到额定电流时，可以适当提高或者降低系数。当存在成束敷设电缆中的某回路的电流实际未达到额定电流30%的情况时，在选择降低系数时可不考虑在电缆总数内。在工程设计中，通常要求不同电压等级或不同类型的电线、电缆分别敷设在不同的桥架内，主要是考虑不同电压等级或不同类型电缆导体的长期允许最佳工作温度不同，敷设在一起只能以温度低的选择载流量并考虑降低系数，这样导致了温度高的电缆的载流量得不到充分利用，进而造成资源浪费和成本的增加。

2.2 按短路热稳定条件选择

高压绝缘导线和电缆的短路热稳定校验。校验短路热稳定的时间：t=tk+tD，式中：tk与tD分别为继电保护装置后备保护的动作时间和断路器的全开闸时间。当短路持续时间0.1s ≤t时，满足短路热稳定条件：S≥Ik/K√t，式中：t为短路电流持续时间（s）。（由低压保护电器的动作特性确定）。在短路时间小于0.1s 的情况下，满足短路热稳定条件：K2S2≥I2t，式中的t值可以从低压保护电器技术数据参数中查询得出。

该配电工程以10kV 供电，电缆采用直埋敷设，10kV 母线处三相短路电流为14kA，高压进线过电流保护动作时间为0.8s，断路器全开断时间为0.1s。计算额定电流查电缆选型手册得知，YJV22-8.7/10kV-3X25载流量为120A、YJV22-8.7/10kV-3X35载流量为140A，初选定采用YJV-8.7/10kV-3X35电缆。按照短路热稳定条件进行校验：

通过以上分析可知，如果系统的短路电流达到14kA，即使负载的计算额定电缆再小，进线电缆截面积应不小于120mm2。实际工程中，0.6/1kV 及以下电压等级的电缆，在采用动断路器或熔断器进行线路保护时，按照计算电流选择的电缆一般就能够满足短路热稳定要求，在这种情境下可以省略这一步校验。而对于3.6/6kV 以上电压等级的电缆，必须采用短路热稳定校验电缆截面积选择是否满足要求，如不满足要选择更大的截面积。

2.3 线路电压损失核算选择

三相平衡负荷的电压损失计算公式：

用负荷矩可表示为：

用电流矩可以表示为：

式中：ΔU%为线路电压损失百分数；Δup%为三相线路每1kW·km 的电压损失百分数；Δua%为三相线路每1A·km 的电压损失百分数；P为有功负荷，kW；I为线路长度，km；R0′、X0′为三相线路电抗和感抗。计算可知，聚氯乙烯电力电缆用于三相380V 系统的电压损失如表2所示。

表2 聚氯乙烯电力电缆用于三相380V 系统的电压损失

2.4 按经济电流条件选择

在对线缆的选择中电缆线路费用与导体截面存在一定关系，经济截面满足公式，即：Sec=Ica/jec，其中jec为经济电流密度，可查表3。

表3 线和电缆的经济电流密度

该配电工程需要向容量为3800+j2100kVA 的厂房供电，厂房年最大负荷利用小时数预计为5400h，架空线路采用LGJ 型钢芯铝绞线。选择经济截面：

厂房计算电流查相关参数可得知jec= 0.9A/mm2， 得：Sec=Ica/jec=71.6/0.9=79.6， 由此选择LGJ-70铝绞线；校验发热条件如表4所示（实际的环境温度为25℃时，温度矫正系数为1）。查表得，LGJ-70在室外温度为25℃时允许载流量为Ip=275A ≥Ica=71.6A，即满足发热条件。

表4 铜芯铝绞线的允许载流量（环境温度为25℃）

3 配电工程中低压电缆敷设技术优化策略

配电工程中低压电缆敷设工作实践中，敷设路径规划是其至关重要的一环，直接影响电缆敷设质量。合理的路径规划可以最大程度地减少对现有设施的影响，提高电缆系统的稳定性。为了优化敷设路径，工作人员可以运用现代地理信息系统（GIS）和智能化算法来进行精确规划。通过收集相关地理数据和电缆敷设需求，利用GIS 技术分析地形、地貌、交通等因素，找出最佳敷设路径。例如，在城市供电工程中，结合地图信息和交通流量数据，通过GIS 分析可以规划出避开拥堵道路的电缆敷设路径，避免施工对交通造成过大影响。

低压电缆的敷设深度和埋深对电缆的稳定运行和寿命有着重要影响。合理的敷设深度和埋深可以有效降低电缆受到外部损害的概率，如地面交通压力、挖掘工程等。为了优化敷设深度和埋深，需要对地下管线和地质情况进行详细调查和分析。在配电工程低压电缆敷设项目中，如果发现敷设线路经过有较大农机作业活动的区域，可以通过合理调整电缆埋深，降低农机活动对电缆的影响。

低压电缆敷设过程中，接头处理和终端连接是电缆系统中脆弱环节，对电缆传输性能和稳定至关重要。优化接头处理和终端连接，需要使用高品质的接头材料和专业的施工工艺。在该配电工程地下电缆敷设作业中，发现了由于接头连接不稳定而导致的电缆故障，工作人员选择采用预制电缆终端的方式来保证连接效果，并减少现场施工时间。另外，为了确保接头和终端的可靠性，工作人员还定期对其进行检测和维护，避免潜在故障的发生。

4 结语

根据该配电工程低压电缆敷设工程实际可以看出，对于不同类型的负荷可以选择以不同的方式为主选择截面，同时辅之以其他条件的复核校验。对于负载电流不大而配电距离相对较长的情况，如低压照明线路，推荐以电压损失选择，再校验发热条件、机械强度和短路热稳定度；对于负荷较大或者计算电流较大的低压线路，建议以按发热条件为主选择截面，然后进行机械强度、电压损失和短路热稳定的校验；对于变压器的高压进线端，短路容量大，一般采用先按短路热稳定度选择电缆截面、而后进行其他条件校验。此外，对于输电距离较长的配电线路敷设作业可按照经济电流条件选择截面，以更好的确保投资和运行费用的经济合理。