分析500KV超高压电力电缆选型方法苏梓华

分析500KV超高压电力电缆选型方法苏梓华

苏梓华

（广州市电力工程有限公司510260）

摘要：500KV超高压电缆在当前的电力工程中有着一定的应用，为了使城市用电需求得到满足，需要有效的进行电缆选型和施工，使电力供应水平提高。本文对500KV超高压电力电缆的选型进行了分析，通过计算的方法对电缆选型进行明确，包括结构、感应电压计算、载流量计算、损耗计算等方面，作为参考。

关键词：500KV电缆；电缆选型；计算

引言

在我国的电缆的应用中，500KV高压电缆具有较多的优势，能够使传输的效率提高，减少损耗，在城市建设中起到了重要的作用，属于一种用途广泛的器材。通过对500KV高压电缆的参数以及性能等方面进行详细了解，可以结合负荷的特点、载流量、敷设以及运行情况等因素对高压电缆进行合理的选型。电缆的选型能够使电力高层的建设质量提高，使电力传输的性能加强，并且节省了成本，具有积极的意义。

1电缆类型

500KV电缆在电力工程中应用较多的为充油电缆和交联聚乙烯电缆，这两种电缆在性质上存在一定的差异，包括电缆的结构以及电缆材料，两者在材料中不同为充油电缆使用的是复合介质性质的油纸绝缘，而交联聚乙烯电缆是单一介质的挤塑性绝缘，不同的绝缘材料也存在不同的性能，因此两种电缆类型在使用中也需要根据实际情况进行选择。

1.1交联聚乙烯电缆。

交联聚乙烯电缆作为一种具有绝缘特点的材料，在正常温度中，聚乙烯树脂材料能够具有稳定的绝缘性，如果利用化学方法对材料进行处理，会使分子受到影响，导致材料的导电性出现变化。由于这种材料属于干式绝缘结构材料，在高压电缆中进行应用，和其他绝缘材料有着一定的差异，因此可以不采用绝缘油进行处理。

1.2充油电缆。

充油电缆的绝缘厚度较小，能够进行较大电容量的承受，一般在电缆绝缘中添加粘度小的绝缘油，并且施加外部的压力，会使电缆绝缘内部的空隙逐渐去除，这样可以使电缆得到改善，获得高电位梯度。

1.3交联聚乙烯电缆和充油电缆对比分析

充油电缆具有较强的稳定性，但是由于结构受到外部的影响较多，在建设的过程中操作比较复杂。交联聚乙烯电缆应用的时间较短，属于一种新的技术，但是与前者相比有更好的性能，能够发挥出优越的机械性能，同时安装比较简便，因此应用逐渐增多。500KV交联聚乙烯电缆在建设中没有预制式接头，在敷设和安装中需要进行挤塑施工的方式。将上海世博园变电站中的500KV电缆施工作为案例分析，这种变电站属于地下变电站，电缆的进站位置在地下约20m处，由于充油电缆不能直接接入，为了避免事故发生产生更多影响。电能的终端在地面上，这使两者之间出现落差，受到结构的影响，电缆敷设会由于落差而受到限制。利用绝缘油进行处理，由于油的可燃性，在事故中具有较大的安全隐患，所以在电缆敷设中需要对隧道进行消防设施的安排，设置喷雾系统。500KV变电站没有设置接头区，如果使用充油电缆进行敷设，需要设置塞止工井。结合施工方法的比较，将上海世博园的变电站电缆选型定为交联聚乙烯电缆。

2电缆选型中的感应电压

三相交流电网中，单芯电缆、金属护套和电缆导体电流能够产生的磁通连接，磁通对金属护套产生了感应电压，电线的排列中心距离以及金属护套的半径的比值的对数和感应电压值呈现正比的关系，同时与到体的频率、负荷电流、电缆长度之间呈现正比的关系，由此可以对感应电压进行计算。单芯电缆金属护套在两端接地之后，金属护套的感应电压会出现循环电流，电缆的间距和电流的大小之间存在联系。根据电力工程的标准内容，为了使感应电压维持正常水平，一般不能采用不能任意接触的金属护套作为保护的时候，电压需要小于50V，当不符合以上要求的时候，电压需要控制在100V以内。

2.1感应电压控制措施。

三芯电缆在金属护套感应电压在运行中上为0，当出现短路的情况时，受到了三相磁感应的不平衡性的影响，导致感应电压相比正常情况下较高。当短路情况比较严重的时候，可能会出现金属护套绝缘被击穿的现象，因此三芯电缆的线路需要在两端进行直接接地处理。

2.2感应电压计算。

单芯电缆金属护套的相间电压和对地电压会受到较多方面的影响，其中包括单芯电缆、相邻线路的排列形式、线路长度、电缆负荷以及短路时电流等因素，同时电压还会受到回流线的根数的影响。除此以外，电压在单相接地的时候随着大地的电阻率与接地电阻等不同而出现变化。对于排列较简单的线路可以利用数学公式进行近似计算。

三角形布置时：

（1）直线型水平布置时：

（2）结合计算可以对感应电压进行比较，并且明确电缆的布线形式。

3电缆选型中的载流量

电缆的载流量是电缆在温度范围内最大温度时，导线能够通过的最大电流量，在选择电缆的时候，需要使电缆中损耗的热量控制在不超过电缆最高温度的范围内，避免电缆损耗热量超过最高温度。载流量是电缆使用中受到环境以及负荷作用的运行参数，载流量对输电线路的稳定性以及安全性有着重要的作用，影响电缆的使用时间。通常电缆的最高温度由使用的绝缘材料的受热老化性质所决定，对电缆的传输容量也有一定影响。因此，当电缆中各个部分温度提高的时候，导致导线温度等于最高工作温度时，负荷电流也叫做电缆的长期允许载流量。需要分析其他电缆发热时导致的温升后，电缆的长期允许载流量以公式进行表达，其中，为电缆最高长期工作温度，为周围媒质的温度，为绝缘介质的损耗，为金属屏蔽的损耗因数，为铠装层损耗因数，为绝缘层的热阻，为内衬层的热阻，为外披层的热阻，为周围媒质的热阻，为电缆芯数量。

（3）

4电缆选型中的发热量

4.1介质损耗计算

tg（4）

tg

4.2护套损耗计算

Ws＝λ1Wc

500KV三相电路、单芯电缆、护套交叉互联、等边三角形敷设的计算条件，使用下列公式表达：

λ1”（5）

结合感应电压以及载流量、发热量的公式计算进行电缆选型分析，结合电力工程的需求，将500KV变电站电缆的设计选择截面为2500mm2的材料，以三角形进行布置，蛇形敷设，其他位置的电站设置电缆设计中需要对电缆所承受的短路电流进行计算，根据这种方式进行电缆选型，也可以在其他电站的建设中进行参考。

通过上述方法进行计算分析，能够对500KV超高压电缆进行结构、排列形式以及截面等方面的确定，加强了选型的效果。根据以上计算方法可以使电缆的选择具有更加有效合理的参考内容，这对电力工程提供了准确的依据，能够使电缆的性能得到发挥。

结语

随着经济的快速发展，城市建设的规模越来越大，一些城市的用电负荷已经达到了较高的水平，为了使变电站的建设符合当前社会需求，500KV变电站的建设也是重要的内容，通过500KV超高压电缆的接入使城市的用电情况得到缓解。由于超高压电缆的选型对电力工程的质量有着重要的作用，因此需要合理的进行电缆选型，结合有效的计算方法和分析对电缆的选择进行明确，这样可以使电缆的性能达到预期效果，在应用中具有稳定性和安全性，从而促进电力工程的发展。

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