10 kV配电电缆网的选型设计探究

摘要：随着我国电力产业的快速发展，其电缆网的选型设计越来越受到重视，而10 kV配电电缆网是目前我国最常见的供电方式。文章从电缆芯线的选择及基本性能和供电的要求进行分析，对10 kV配电电缆网的选型设计进行有效的研究。
　　关键词：10 kV配电;电缆网;选型设计
　　中图分类号：TE42 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）36-0005-02
　　随着我国国民经济和电力产业的蓬勃发展，人们对供电的质量和要求越来越高，而10 kV配电电缆网作为最重要、最常见的一种供电方式，其选型设计也显得尤为重要 [1]。本文就从10 kV配电网电缆网的材料、性能及供电要求进行针对性的分析，并对10 kV配电电缆网的设计要求和选型要求进行科学合理的探索。
　　1 电缆芯线的选择
　　1.1 电缆芯线的性能选择
　　众所周知，铜的导电性相对与铝来说，其导电性能更好，可以使面积相同的铜芯的承载电流量在铝的基础上增加31%左右，且铜的弹性性能相对更好。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，进而有效的减少了安全事故的发生，降低了电力维修成本[2]。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。通过有关数据调查研究，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。
　　1.2 电缆芯线的价位选择
　　单从市场价格来看，铜的价格要比铝的价格要低，且铜芯的电缆承载力要比铝芯的电缆承载力大0.3倍左右，也就是说，使用铝芯电缆要比铜芯电缆的占地面积大0.3倍左右。可见，在供给电力相同的电流时，选用铜芯既满足物美价廉的要求，又在一定程度上减少了土地占地面积，有效地提高了我国土地利用率。
　　2 电缆绝缘材料的选择
　　2.1 电缆材料的选择
　　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，在进行电缆选择时，需要综合全面的进行详细的思索，电缆不仅要满足耐高温、防火性能好、价格适中等多种条件，电缆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强适当的材料，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[3]。
　　还可以使用当下比较受欢迎的改性沥青材料，把该材料均匀的涂至电缆外护层和护套层中间，不仅可以实现防腐蚀的效果，还能达到较好的防水效果，使电缆具有防水和仿腐性能。
　　在进行电缆施工的过程中，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，多半与施工过程中进入的水和潮气有关。
　　因此，在进行电缆设计规划时，还需要充分的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大力兴建电缆网，尽可能的减少日后的腐蚀现象的发生，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进行防腐材料的涂抹。
　　某配电房的基础设备布置电气图，如图1所示。
　　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，并充分的发挥主干线停电、支干线供电的转供载电流量的功能，有效的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，可以有效的提升电缆线路的弹性，进而提高了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[4]。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。
　　如果在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，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的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，可有效的避免应负荷过大而导致的电路短路或发生损坏现象。如果没有相应的高压配电装置的配电房，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。
　　①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，发生故障时维修容易，且停电范围较小，但该供电模式的资金投入较大。
　　②电缆网的主干线采用负荷开关式的电缆分支箱供电模式，以变电站的电源节点及主干线的分段点、开环处使用环网柜。该供电模式在进行供电检测时比较容易，且资金投入较小，但该供电模式的停电范围较大。
　　4 结语
　　 10 kV配电电缆网作为我国目前最常见的一种供电方式，其电缆的选型和设计也显得非常重要。本文针对10 kV配电电缆的选型设计规划，通过对电缆芯线性能、价格的选择，电缆材料的类型、防火、防水及防腐蚀性能进行分析，有效地探讨了两种不同供电方式的优劣特性。
　　参考文献：
　　[1] 程斌.10 kV配电电缆网的选型设计问题[J].科技与企业，2012，（19）.
　　[2] 魏远超.基于10 kV配电网网架结构和设备选型的供电可靠性研究[D].
　　广州：华南理工大学，2014.
　　[3] 任方辉，张付占，李育.电解铝厂10 kV配电一次设备选型设计[J].中国新技术新产品，2010，（16）.