电力电缆的结构及其优点（单芯电缆在电网建设中的应用）

随着现代化城市的发展，在电网建设改造中，电缆得到了普遍应用，其中使用最广泛的为三芯交联电缆因为我们已经习惯使用多芯电缆，对单芯电缆的认识不够完整，并且单芯电缆使用中有一些特殊要求没有很好掌握，有些单位因使用不当引起故障较多，因此目前应用不是很普遍，我来为大家科普一下关于电力电缆的结构及其优点?下面希望有你要的答案，我们一起来看看吧!

电力电缆的结构及其优点

随着现代化城市的发展，在电网建设改造中，电缆得到了普遍应用，其中使用最广泛的为三芯交联电缆。因为我们已经习惯使用多芯电缆，对单芯电缆的认识不够完整，并且单芯电缆使用中有一些特殊要求没有很好掌握，有些单位因使用不当引起故障较多，因此目前应用不是很普遍。

据有关资料显示，单芯电缆在国外的应用较为普遍，通常较大截面的电缆都采用单芯电缆。实际上，单芯电缆有许多优点，有必要加强对单芯电缆使用的研究，逐步推广使用单芯电缆。正确使用单芯电缆，是降低工程投资，保证安全可靠供电的重要条件。

1 单芯电缆的优点

1.1 载流量高。通常使用的YJV22 8.7/15kV 3*300交联电缆土壤直埋敷设载流量（25℃，自然土壤）为535A（持续载流量为423A），YJV 8.7/15kV 1*400电缆排管中敷设载流量（25℃，自然土壤，一端接地，平行排列）为625A（三角排列为690A），载流量提高近20％。YJLV 8.7/15kV 1*500电缆排管中敷设载流量（25℃，一端接地，平行排列）为565A（三角排列为625A）。

1.2 弯曲半径小。对于单芯电缆，弯曲半径应不小于外径的15倍。对于三芯电缆，弯曲半径应不小于外径的20倍。YJV22 8.7/15kV 3*300 三芯电缆外径约为86mm，弯曲半径不小于1.720m；YJV 8.7/15kV 1*300 单芯电缆外径约为38.6mm，弯曲半径为0.579m；YJV 8.7/15kV 1*400 单芯电缆外径约为42mm，弯曲半径0.63m。单芯电缆弯曲半径明显小于三芯电缆，可以适应复杂环境。

1.3 重量轻，施工安装方便。YJV22 8.7/15kV 3*300 电缆每米15.564kg；YJV22 8.7/15kV 3*400 电缆每米17.833kg。YJV 8.7/15kV 1*400 电缆每米4.623kg；YJLV 8.7/15kV 1*500 电缆每米2.17kg。单芯电缆单位重量明显小于三芯电缆，施工更加方便。

1.4 价格优势。近几年，铜材价格飞涨，铜缆价格随之大涨。按照设计载流量要求，线路主线应使用3*400铜缆(与240架空线匹配)。若换成铝缆，按照载流量要求应不能低于3*500。我们在应用中使用了YJLV 8.7/15kV 1*500单芯铝缆，按2009年省集团公司招标价格，3*400交联铜缆415元/m（由某中标厂家提供），1*500单芯交联铝缆55.7元/m，折合成单回167元/m，价格差别非常明显。若选用1*400单芯铜缆（129.6*3＝388.8），价格同样低于3*400铜缆。

1.5 线路容量满足需要。按照变电站10kV出线容量要求及设计标准，架空部分主线一般选择240导线，载流量550-600A，出线电缆载流量应与之相配合，才能更好的发挥配网效用。而目前我们常用的主线电缆多采用3*300铜缆，电缆载流量不足，有的为保证载流量采用双缆出线，而反事故措施中要求不宜采用双缆并联接线，防止负荷电流分配不均造成过负荷、过热故障，因此不应采用双缆敷设。在南方经济发达省份，主线选用三芯400铜缆（或三芯500铝缆），存在施工困难的问题。采用400单芯铜缆或500单芯铝缆可以很好的解决以上问题。

2 金属护套感应电压的防护

单芯电缆使用中最重要的是金属护套感应电压的防护。

电力安全规程规定，电缆的铝包和金属屏蔽层都要接地。通常三芯电缆采用两端接地方式，在正常运行中，流过三个线芯的电流总和为零，在铝包或金属屏蔽层外基本上没有磁链，这样，在铝包或金属屏蔽层两端就基本上没有感应电压，所以两端接地后不会有感应电流流过铝包或金属屏蔽层。

单芯电缆的线芯与金属屏蔽的关系，可看作一个变压器的初级绕组。当单芯电缆线芯通过电流时就会有磁力线交链铝包或金属屏蔽层，使它的两端出现感应电压。感应电压的大小与电缆线路的长度和流过导体的电流成正比，电缆很长时，护套上的感应电压叠加起来可达到危及人身安全的程度，在线路发生短路故障、遭受操作过电压或雷电冲击时，屏蔽上会形成很高的感应电压，甚至可能击穿护套绝缘。此时，如果仍将铝包或金属屏蔽层两端三相互联接地，则铝包或金属屏蔽层将会出现很大的环流，其值可达线芯电流的50%--95%，形成损耗，使铝包或金属屏蔽层发热，这不仅浪费了大量电能，而且降低了电缆的载流量，并加速了电缆绝缘老化，因此单芯电缆不应两端接地。

在GB50217-2007《电力工程电缆设计规范》中规定：交流单相电力电缆的金属护层，必须直接接地，且在金属护层上任一点非接地处的正常感应电压在未采取能有效防止人员任意接触金属护套的安全措施时不大于50V；在采取有效绝缘防护措施情况下，不得大于300V（GB50217-1994中规定不大于100V），并应对地绝缘。如果大于此规定电压时，应采取金属护套分段绝缘或绝缘后连接成交叉互联的接线。

在线路不长，能满足以上要求时，应采取在线路一端或中央部位单点直接接地。为保护电缆护层绝缘，35kV以上交流单相电缆在不接地的一端应加装护层绝缘保护器（金属护层电压限制器）。

除上述情况外的长线路，宜划分适当的单元，且在每个单元内按3 个长度尽可能均等区段，应设置绝缘接头或实施电缆金属层的绝缘分隔，以交叉互联接地。

通常将三段长度相等或基本相等的电缆组成一个换位段，其中有两套绝缘接头，每套绝缘接头两侧不同相的金属护套用交叉跨越法相互连接。金属护套交叉互联的方法是：将右侧A相金属护套连接到左侧B相；将右侧B相金属护套连接到左侧C相；将右侧C相金属护套连接到左侧A相。

由此可见，高压电缆线路的接地方式有下列几种：

护层一端直接接地，另一端通过护层保护接地----可采用方式；

护层中点直接接地，两端屏蔽通过护层保护接地---常用方式；

护层交叉互联----常用方式；

电缆换位，金属护套交叉互联---效果最好的接地方式；

护套两端接地---不常用，仅适用于极短电缆和小负载电缆线路。

3 影响单芯电缆载流量因素

3.1 电缆铠装对载流量的影响

单芯钢丝铠装电缆在相同工作温度和相同环境条件下载流量要比非铠装电缆载流量要小得多。主要原因是铠装钢丝损耗太大。在三角形排列情况下钢丝的磁滞和涡流损耗是线芯损耗的3倍多。平行排列是线芯损耗的2倍多。即使是分离敷设（电缆中心之间距大于2倍的电缆外径），钢丝损耗也是线芯损耗的2倍多。载流量是非钢丝铠装单芯电缆载流量的57%（相互接触三角形排列）和64%（间隙为1个电缆外径平面排列）。从热阻方面考虑，由于钢丝电缆比同截面的非钢丝铠装电缆外径大得多（大约1.2倍）。空气中敷设时其外部热阻要比非钢丝铠装电缆小（大约是0.80%）。虽然钢丝铠装多了内衬层热阻，其增加绝对值与外部热阻的减小几乎相抵消。除了铠装损耗以外，其电参数基本相同，在载流量计算公式中由于铠装损耗的差异引起了载流量的不同。这是载流量降低的主要原因。

对于钢带铠装，在单芯交联电缆中不应采用。

因此，为保证载流量，应尽量采用非铠装单芯电缆或非磁性金属铠装单芯电缆。

3.2 护套环流对载流量的影响问题

影响电缆载流量的一个重要因素是单芯电缆金属护套的损耗。当电缆护套通过大地形成通路且护套上的感应电势≠0时，在电缆金属护套上将产生环流损耗，而感应电势的大小与电缆本身所通过的电流及邻近的电流有关。因此，电缆的载流量与电缆护套中的环流相互影响，在实际运行中，两者应保持平衡。

电缆护套不分段两端接地时，计及环流时的载流量只有允许载流量的80%左右；电缆护套交叉互联接地时，护套环流对载流量的影响可忽略不计。

4 敷设中应注意的问题

4.1 在电缆反事故措施中，要求“单芯铠装电缆，铠装材料必须为非磁性材料”。即钢带铠装只能用于直流，交流一般不用钢带铠装。如果地埋敷设要防止机械损伤时，应用钢丝铠装或非磁性金属材料，如铜、铝、非磁性不锈钢等。非铠装单芯电缆敷设时应采用电缆沟或电力排管，不能直埋敷设。敷设时应注意外护套保护，不应损伤外护套。另外还可以采取加厚外护套的形式，如外护套增加到5mm。

4.2 单芯电缆穿管时，应采用非磁性材料的金属管或非金属管，也可以是三相共同穿同一钢管，但绝不可以一根单芯电缆穿一根钢管，以免产生涡流导致发热（就像将线圈绕在钢块上，而不是硅钢片上一样）。如果敷设在有盖的桥架或槽盒内，应将三相单芯电缆敷设在同一桥架或槽盒内。

4.3 在电缆反事故措施中，要求“安装时其紧固件不能形成闭合磁回路”。所以，单芯电缆固定于支架上时，应采用塑料扎带、钢丝、铝丝或开口钢质抱箍，但不可以用铁丝。本条与第二条同样道理。

4.4 单芯电缆敷设距离较长时要注意接地方式，分段的长度可以通过感应电压公式计算获得，为便于制造和施工，每段可控制在500-800米以内，中间部分采取交叉互联，分段尽量均匀。护套交叉互联应用同轴电缆作为连接线。

4.5 通道问题。单芯电缆占的通道较多，也是大家不愿采用的原因。为解决这个问题，在电缆沟中可通过等边三角线形式固定在一根支架上，在排管中可以一根排管穿三根单芯电缆的形式敷设，既减小了感应电压，又节约了通道。

4.6 穿芯CT问题。在三根单芯电缆进入开关柜时，经常出现CT内径偏小问题，所以应根据单芯电缆总直径（三角布置）选择CT内径。

4.7 变电站出线电缆推荐选用YJV 8.7/15kV 1*400 单芯交联电缆，长度800m以内，一端接地，限流值选550A，正常运行电流选300A左右，可以与选用240导线的架空线配合，还可以满足线路联手互供的需要。另外，出线CT应选择600（300）/5，接线时选600/5。

4.8 单芯电缆的标注要与多芯电缆有明显的区别。

4.9 三芯与单芯电缆直接相连的部位，应采用转换接头。

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