摘　要　從電纜工程施工和運(yùn)行角度，提出影響電纜載流量的一些因素，包括電纜敷設(shè)排列方式、電纜運(yùn)行環(huán)境的熱阻影響、電纜接地系統(tǒng)環(huán)流的影響，以及電纜附件安裝質(zhì)量控制對載流量的影響這些環(huán)節(jié)，加以分析和歸納，從而提出提高電纜載流量在施工運(yùn)行方面的一些方法。
??????? 關(guān)鍵詞　載流量　敷設(shè)排列　熱阻　接地系統(tǒng)　安裝工藝
??????? ０　前言
??????? 隨著電力科技的進(jìn)步與發(fā)展，電力電纜在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛。如何在現(xiàn)有的工程條件下提高電纜的載流量，從而提高輸送容量，成為我們電力工程人員急需解決的問題。從各地電纜專業(yè)人員的設(shè)計(jì)及施工運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)交流中，以及在國內(nèi)外電纜行業(yè)的技術(shù)文獻(xiàn)中，了解了一定的方法，并結(jié)合自己在電纜施工和運(yùn)行方面的一些經(jīng)驗(yàn)，提出以下見解，匯作此文。
??????? 電纜長期允許載流量，是指電纜內(nèi)通過規(guī)定的電流時(shí)，在熱穩(wěn)定后，電纜導(dǎo)體達(dá)到長期允許工作溫度時(shí)的電流數(shù)值。（2）
??????? 提高電纜載流量的方法，從理論上來說主要有以下幾方面：一、增大線芯截面，或者采用高導(dǎo)電材料作為線芯材質(zhì)；二、提高電纜絕緣工作溫度，采用高溫絕緣材料；三、提高絕緣材料的工作場強(qiáng)，減薄絕緣厚度；四、采用紙介損材料，降低損耗。以上方法主要是從電纜的材料方面加以改進(jìn)，這種提高載流量的方法是最徹底的，效果也是顯而易見的；由于工作屬性和研究條件的局限，我們沒有在這些方面有所深入，但是，結(jié)合電纜施工和運(yùn)行，并根據(jù)以上理論，我們可以得出以下結(jié)論：一、在電纜的敷設(shè)階段，我們可以對敷設(shè)環(huán)境加以優(yōu)化，例如在電纜管道中填充膨潤土、降阻沙，或者利用天然的地下水，降低環(huán)境溫度，從而達(dá)到降低熱阻系數(shù)，加快散熱的目的，提高電纜載流量；同時(shí)，對電纜的排列方式采用最合理的布局，盡量減少電纜與電纜之間相互的影響。二、在電纜的安裝環(huán)節(jié)，我們必須從幾個(gè)主要工序加以改進(jìn)和控制：比如在金屬導(dǎo)體對接或壓接的時(shí)候，確保足夠的接觸面積和壓強(qiáng)，降低電纜阻抗產(chǎn)生的損耗；在絕緣處理的時(shí)候，要絕對保證絕緣處理的光潔度，以滿足運(yùn)行時(shí)的零局放要求；還應(yīng)考慮絕緣的熱老化問題，避免在進(jìn)行接地焊接的時(shí)候?qū)^緣集中加熱引起老化；還有，應(yīng)確保電纜接地系統(tǒng)的完整與準(zhǔn)確，及時(shí)修復(fù)電纜外護(hù)層的破損點(diǎn)等等。以上這些，都是提高電纜載流量在施工和運(yùn)行階段的一些方法，在下面作詳細(xì)分析。
??????? 1　電纜敷設(shè)排列的方式對載流量的影響
??????? 單芯電纜在三相交流電網(wǎng)中運(yùn)行時(shí)，線芯電流產(chǎn)生的一部分磁通在電纜金屬護(hù)套上作用，使金屬護(hù)套產(chǎn)生感應(yīng)電壓。（2）感應(yīng)電壓的數(shù)值與電纜排列中心距離和、金屬護(hù)套平均半徑之比的對數(shù)成正比，并且與線芯負(fù)荷電流、頻率以及電纜的長度成正比。每一回、每一相電纜都產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電壓，從而相互影響，按照工作頻率和電壓矢量大小，或疊加、或抵消，反過來又產(chǎn)生一定的逆向線芯感應(yīng)電流，與線芯主載流沖突，從而或多或少地影響了載流量。同時(shí)，由于單芯電纜有接地系統(tǒng)的存在，感應(yīng)電壓在金屬護(hù)套上將按照護(hù)套阻抗的大小而產(chǎn)生護(hù)層循環(huán)電流（簡稱環(huán)流，基本上與線芯電流處于同一數(shù)量級），在環(huán)流通過護(hù)層的時(shí)候?qū)a(chǎn)生損耗和發(fā)熱現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)將降低電纜輸送容量30%~40%，因此，電纜的敷設(shè)排列方式對載流量產(chǎn)生的影響應(yīng)該說意義重大。
??????? 1.1　三角形排列
??????? 在理想狀態(tài)的等邊三角形的三相電纜排列方式下，單回路電纜的三相感應(yīng)電壓相等。由于三相排列完全對稱，各段電纜護(hù)套電壓的相位差為120°，而且幅值相等，因此在電纜兩端合成的感應(yīng)電壓相互抵消，電位差為零，這樣在護(hù)套上就不可能產(chǎn)生循環(huán)電流，電纜的載流量也就不會(huì)受到任何影響。（5）但是在我們平時(shí)施工時(shí)，做到完全的理想狀態(tài)是不可能的，一般來說，只能盡可能做到正三角形排列或直角對邊三角形排列，因此，在電纜金屬護(hù)套上勢必將形成一定的感應(yīng)電壓和環(huán)流數(shù)值。
??????? 1.2　直線形排列
???????????? 在同回路直線形的三相電纜排列方式下，邊相的感應(yīng)電壓較中間相的高（2），每一段電纜三相合成的感應(yīng)電壓向量和有一定數(shù)值，因此在每一相電纜金屬護(hù)套內(nèi)都會(huì)有一小電流通過，同時(shí)將對電纜的載流量形成一定的影響。
??????? 以上兩種電纜敷設(shè)排列方式在我們的日常施工中最為常見，由于電纜路徑的復(fù)雜性，并且在敷設(shè)過程中往往是互相結(jié)合進(jìn)行。因此，通過排列方式的合理優(yōu)化布置，來消除金屬護(hù)層感應(yīng)電壓、降低循環(huán)電流，成為提高電纜載流量的一種重要的方法。根據(jù)感應(yīng)電壓的計(jì)算可知（5），直線形排列所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓超過三角形排列的30%左右，并且三相極不平衡，從而將大大影響電纜的載流量。因此我們建議，盡量避免采用直線形排列方式。同時(shí)，還應(yīng)考慮合理的電纜金屬護(hù)層接地方式，來消除或降低由此帶來的感應(yīng)電壓和環(huán)流。這部分內(nèi)容將在后面敘述。
??????? 2　電纜運(yùn)行環(huán)境（熱阻）對載流量的影響
???????????? 電纜載流量一般在計(jì)算環(huán)節(jié)主要考慮這些因素：環(huán)境溫度校正、假定電纜回路數(shù)、土壤熱阻系數(shù)、電纜埋深、電纜本體熱阻、以及持續(xù)運(yùn)行最高允許溫度等等。所有這些因素，圍繞的都是一個(gè)主題，即電纜運(yùn)行的環(huán)境溫度以及散熱條件。（3）因此，我們在電纜施工和運(yùn)行時(shí)，也應(yīng)該以降低環(huán)境溫度、創(chuàng)造良好的散熱條件為導(dǎo)向，達(dá)到提高載流量的目的。
??????? 2.1　排管、隧道、電纜溝、直埋方式的熱阻影響
??????? 電纜的運(yùn)行環(huán)境不外乎這幾種：排管、隧道、電纜溝、直埋，以及比較特殊的水下運(yùn)行環(huán)境（即海纜）。各種敷設(shè)環(huán)境的不同，同時(shí)也帶來散熱條件的不同。以下就三種目前使用較多的敷設(shè)方式作簡單分析。
??????? 2.1.1　排管敷設(shè)電纜
??????? 在杭州地區(qū)范圍內(nèi)，由于地下空間資源的有限性，我局電纜敷設(shè)大多采用排管這類方式。電力溝一般只布置在道路西側(cè)和南側(cè)，主要道路設(shè)置16~24孔外直徑175mm的排管，每隔40米~60米設(shè)置一個(gè)3-6米長度的操作工井，不同電壓等級不混溝。排管的材質(zhì)一般選用水泥導(dǎo)管或PVC管，以降低摩擦系數(shù)、提高散熱系數(shù)為前提選用管材。由于可用通道寬度及深度的限制，管孔中心距的設(shè)置一般為250mm。目前比較流行的一種非開挖電纜頂管，嚴(yán)格意義上說也應(yīng)屬于排管敷設(shè)的范疇，在不破壞道路的情況下通過地下鉆探通道，拖拉MPP塑料管形成電纜敷設(shè)的路徑。
??????? 根據(jù)有關(guān)資料顯示（3），排管敷設(shè)的方式對電纜載流量的影響比較明顯，相比其他敷設(shè)方式，有3%以上的載流量下降影響。主要原因就是由于排管管材材質(zhì)的密度比較高，熱傳導(dǎo)的速度慢并缺少熱循環(huán)介質(zhì)，從而引起電纜本體絕緣和導(dǎo)體發(fā)熱。但是，排管敷設(shè)電纜的優(yōu)越性也是顯著的：同路徑電纜回路數(shù)可大大增加，電纜敷設(shè)方便且便于大修更換，不易受外力破壞，路徑通道占地少、靈活性大，投資相比隧道要大大減少等等。
??????? 為了減少排管敷設(shè)電纜的熱阻影響，我們可以采取多種方法來降低熱阻。比如廣州局采用了管道內(nèi)充填灌注介質(zhì)（SH凝膠體）的方法，來改善電纜的散熱條件，從而達(dá)到提高電纜載流量的目的。在杭州地區(qū)，由于地下水位高，一般開挖到0.5米左右就開始冒水。電纜溝內(nèi)長年積水，電纜運(yùn)行基本在水中，管孔內(nèi)充滿地下水，可以受熱長距離循環(huán)，同樣也起到了較好的散熱效果。同時(shí)，我們在每一個(gè)操作工井內(nèi)填充1：14的水泥砂，覆蓋電纜本體作為加快散熱、降低熱阻的措施。通過這些方法，可以極大地改善電纜的運(yùn)行散熱條件、有效降低了環(huán)境熱阻。
??????? 2.1.2　隧道內(nèi)敷設(shè)電纜
??????? 隧道內(nèi)敷設(shè)電纜對電纜運(yùn)行和維護(hù)具有極大的優(yōu)勢，但其投資大、占地資源多、維護(hù)費(fèi)用高，在城市范圍內(nèi)大規(guī)模推廣具有一定的難度。目前的使用范圍一般局限于樞紐變電所的電纜進(jìn)出線集中的段落，多回路電纜共用一個(gè)隧道，分層、分區(qū)域布置，依靠空氣進(jìn)行熱傳導(dǎo)，散熱條件好，有利于電纜載流量的提高。同時(shí)，由于運(yùn)行環(huán)境良好便于管理，我們可對電纜加設(shè)在線監(jiān)測裝置，用來實(shí)時(shí)監(jiān)測電纜的溫度變化，以達(dá)到控制電纜載流量或用戶端負(fù)荷的目的。