這篇電力工程師論文發(fā)表了電力系統(tǒng)發(fā)展的優(yōu)化設(shè)計，電纜輸電工程的設(shè)計應(yīng)用日益廣泛，但是由于設(shè)計水平良莠不齊，導(dǎo)致在施工中會出現(xiàn)瑕疵和變更的情況，一個工程項目建設(shè)的質(zhì)量取決與設(shè)計水平的高低，論文從電氣和結(jié)構(gòu)兩個方面總結(jié)了一系列優(yōu)化方法。

　　[關(guān)鍵詞]電力工程師論文,高壓電纜,工程實例,三維建模

　　隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，大截面高壓電纜在輸電領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，電纜輸電工程的設(shè)計也越來越多，但是設(shè)計水平良莠不齊，造成施工時有瑕疵和變更情況，影響了工程的質(zhì)量和投資。設(shè)計的科學(xué)、合理，直接影響項目的質(zhì)量和項目的成本。因此，如何優(yōu)化設(shè)計，變得越來越重要。以下，從電氣和結(jié)構(gòu)兩方面，分析了一些存在的問題，提出了一些可以優(yōu)化的方面和方法。

　　1電氣方面

　　1.1電纜截面選擇

　　電纜截面的選擇主要是根據(jù)載流量來選擇同時滿足系統(tǒng)短路電流要求。敷設(shè)環(huán)境不同，電纜載流量值有時有很大差別。因此，需要做好現(xiàn)場實際勘察，采用合適的敷設(shè)條件，綜合考慮，以期獲得技術(shù)和經(jīng)濟值較優(yōu)的方案。對于露天敷設(shè)的電纜，可以采取設(shè)置遮陽棚等方式。對于有些不需要經(jīng)常巡檢，線路負荷不大，線路不長的電纜，可以采用直埋的方式。

　　1.2電纜線路設(shè)計

　　1.2.1電纜相關(guān)布置設(shè)計電氣設(shè)備、電纜及附件等在電纜溝、電纜廊道、電纜隧道中實際布置狀態(tài)如何，是否合理，是否整齊美觀，是否便于安裝與維護，這對工程設(shè)計提出了一個問題。往往有些項目，設(shè)計時沒有考慮，施工時費時費力，后期巡檢、維護也頗困難，甚至無法檢修，給電網(wǎng)也造成了隱患。可借助BIM等現(xiàn)代技術(shù)，輸入產(chǎn)品信息，構(gòu)建實體運行環(huán)境，在三維空間中實現(xiàn)了終端、接頭、電纜、支架、接地等的優(yōu)化設(shè)計，使之形象化、可度量化，可檢查干涉、合理性、美觀性，并可檢驗電纜的彎曲半徑等。

　　1.2.2相位復(fù)核設(shè)計我們知道，一般1個回路電纜分A相、B相、C相，分別接于設(shè)備終端處，設(shè)計時需考慮電纜兩端相位匹配，不可錯相，電纜路徑中電纜避免交叉。可借助于BIM設(shè)計，復(fù)核電纜相位，以便電纜兩端設(shè)備優(yōu)化布置，亦可排除影響電纜走線的土建設(shè)計問題，實現(xiàn)電氣和土建相協(xié)調(diào)。特別適合于在綜合管廊內(nèi)部布置多回高壓電纜的情況。

　　1.3接地設(shè)計

　　電纜金屬護層的接地方式，常用的有一端保護接地+一端直接接地和交叉互聯(lián)接地。前者，在水電和火電送出線路中，較為常見。后者，在城市輸電電纜工程中較為常見。當電纜較長時，由于感應(yīng)電壓較高，容易對人造成傷害，故需要設(shè)計成交叉互聯(lián)接地方式。交叉互聯(lián)又分兩種形式，一種指電纜金屬護套的交叉互聯(lián)。另一種指電纜線芯換位的交叉互聯(lián)。電纜線芯不換位，僅金屬護套交叉互聯(lián)時，由于電纜排列不對稱，故每相護套上會有幾安培或稍大的電流。而電纜線芯換位交叉互聯(lián)，可消除電纜布置不對稱帶來的影響，降低感應(yīng)電壓，使循環(huán)電流為零。

　　1.4過電壓保護設(shè)計

　　電纜正常運行時金屬護層上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓很小，當系統(tǒng)出現(xiàn)雷電過電壓或操作過電壓時，就會耦合到電纜金屬護層上。當系統(tǒng)出現(xiàn)短路時，在極端情況下電纜金屬護層上可能出現(xiàn)成千上萬伏工頻過電壓，主要由電纜長度和短路電流的大小決定。因此，科學(xué)設(shè)計，合理控制每段電纜的長度，選擇合適的保護器或避雷器，是減低過電壓對電纜線路影響的有效手段。氧化鋅避雷器選擇的原則是，當過電壓出現(xiàn)時首先由避雷器進行電壓消減，殘壓應(yīng)小于電纜外護層的絕緣水平。利用氧化鋅的非線性自恢復(fù)特性，可以再次防御過電壓的侵害。根據(jù)工程特性選擇的安全裕度系數(shù)KS為1.5。

　　2結(jié)構(gòu)方面

　　1.5土建設(shè)計土建設(shè)計應(yīng)考慮電纜通風(fēng)、散熱、防火。設(shè)計時，應(yīng)進行通風(fēng)量的設(shè)計計算，若不理想，可以采用機械強排風(fēng)進行。在電纜路徑方向，每隔一定距離可以設(shè)置防火墻，進行區(qū)間防火;在相鄰回路電纜之間亦可設(shè)置防火隔板進行層間防火。土建設(shè)計應(yīng)考慮電纜路徑轉(zhuǎn)彎處的彎曲半徑。水電高壓電纜送出方式一般采用隧道結(jié)構(gòu)方式，必須在電纜路徑中的轉(zhuǎn)彎處設(shè)置成大于20D的圓弧構(gòu)造，便于電纜敷設(shè)安裝。圓弧基面一般采用旋噴混凝土方式澆筑而成，強度應(yīng)滿足大截面高壓電纜的敷設(shè)安裝，應(yīng)考慮施工荷載對隧道壁的影響，往往施工荷載比電纜靜載大得多。土建設(shè)計應(yīng)考慮長距離電纜溝人孔和工作井的合理設(shè)置，便于后期維護。

　　1.6支架設(shè)計機械強度應(yīng)能滿足電纜、附件荷重以及施工附加荷重的要求，并留有足夠的裕度。

　　金屬質(zhì)的電纜支架采取防腐措施。表面光滑、無尖腳和毛刺。放置于單側(cè)的多根電纜，應(yīng)優(yōu)先選擇F型的電纜支架。優(yōu)點有：避免形成閉合磁路，引起的渦流和磁滯損耗導(dǎo)致電纜局部發(fā)熱;便于敷設(shè)安裝電纜;能夠合理利用鋼材的性能，減少材料浪費。為使支架結(jié)構(gòu)合理，可利用ANSYS、ABAQUS有限元對其優(yōu)化設(shè)計。

　　3結(jié)論

　　綜上所述，做好電纜輸電工程中電氣和結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)化設(shè)計，能有助于提高電纜輸電工程的設(shè)計質(zhì)量，減少施工問題，節(jié)約工程造價，有效保障電力網(wǎng)的可靠性。

　　參考文獻

　　[1]GB50217-2016《電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》.

　　[2]DL/T5221-2016《城市電力電纜線路設(shè)計技術(shù)規(guī)定》.

　　[3]DL/T5228-2005《水力發(fā)電廠交流110kV~500kV電力電纜工程設(shè)計規(guī)范》.

　　作者：戌文俊 單位：江蘇天合儲能有限公司

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