关键词：电力电缆三芯单芯载流量中间接头感应电压裕量投资一、引言
随着我国经济建设的迅猛发展，用电负荷大幅度提高，35kV及以上电缆、大截面电力电缆大量应用于市政、工矿企业，尤其是不适合选用架空线的场合。现在，在大型石油化工、化纤、钢铁、电解铝等企业中，35kV电缆常被选用于为区域或装置的变配电所供电。下面就某石化企业在新建一座35kV区域变配电所时，对进线电缆选择三芯还是单芯结构作一讨论，并结合该工程对电力电缆的敷设谈谈笔者的心得体会。二、项目概况
某石化企业，新建一座35kV区域变电所，双回供电，负荷额定电流561A，供电线路长3840米。电缆敷设以地面下电缆沟敷设为主，其中240米为地面上电缆桥架敷设，电缆沟途经爆炸危险性区域。三、电缆选用
该35kV系统电缆结构有2种可供选择，一是单芯，一是三芯。选择单芯或三芯并无绝对的可或不可，只是在不同情况下有利有弊。
选择单芯电缆的优点是，同样截面的电缆，单芯比三芯载流量大，利于节省投资；在载流量相同情况下，单根单芯电缆比单根三芯电缆外径小，方便施工；单芯电缆比三芯电缆每盘长度大，中间接头少，有利于供货。
同时，选用单芯电缆存在以下几个方面的问题：
1．电缆防护
单根35kV单芯电缆不能穿磁性材料的保护管（如常用的镀锌钢管），也不能选择磁性材料的铠装防护层（如常用的钢带铠装）。该项目中供电线路长，沿途情况复杂，宜选择铠装电缆，则该铠装层需采用铜带、铜丝、铝带、铝丝、不锈钢带等非磁性材料，或用磁性、非磁性材料间隔布置以隔断磁通路。据多方查证，这几种铠装形式虽有应用，但或防磁效果不好，或机械强度不高，或造价太高，均存在相当程度的不利因素。
同理，存在由于偶然性因素造成单根单芯电缆处于封闭磁路内的情况，如在线路上任意一处三相之间插入一根扁钢，与电缆沟内的钢支架或钢质电缆桥架形成封闭磁通路。
2．感应电压
《电力工程电缆设计规范》第4.1.9条规定：交流单相电力电缆的金属护层，必须直接接地，且在未采取不能任意接触金属护层的安全措施时，金属护层上任意一点非接地处的正常感应电压在不得大于50V。
我们以双回路六根单芯电缆平面敷设作非镜像布置为例，以单拼电缆为对象，计算感应电压如下：
图1双回路六根单芯电缆平面敷设非镜像布置断面图采取该布置方式时，1、6相电缆的金属屏蔽上的感应电压为最大，则：
式中：
E1：1、6相上的最大正常感应电压
I：电缆中电流的有效值；
单根185mm2单芯电缆的电流取额定电流561A的一半为280.5A；
s：电缆轴间距，2Dc（Dc为电缆外径）
设185mm2单芯电缆外径为55mm；
A：回路间距；
设为600mm；
rm：电缆屏蔽层的平均半径；
185mm2单芯电缆设为20.0mm；
：角频率，rad/s；
则单位最大正常感应电压=0.0412V/m，全线路最大正常感应电压=0.0412×3840=158.2V。计算结果显示最大正常感应电压远远超过国家标准值。
为使感应电压值符合国家标准，需采用交叉互联的方法，将全长电缆分成至少4段设换相头。
为此，我们咨询了包括西门子、3M等国际知名电器厂商及多个国内相关厂家，均未找到技术上十分成熟的相关产品。据了解，有些工程采用胶带自制换相头的方法，有的工程干脆未采取任何相关措施。显然，感应电压问题解决不了，将导致严重安全隐患的存在。
以上是在选择单芯电缆时，针对电缆本身所遇到的2个问题，如果选用三芯电缆，以上问题将不复存在。另外，我们从电缆在电缆沟内的布置、电缆供货长度、投资等3个方面对两种方案作了比较：
1．电缆在电缆沟内的布置
通常电缆沟内支架长度为300mm，如电缆沟内双侧布置，每根支架上敷设2根185mm2单芯电缆（同相）或2根185mm2三芯电缆，则双回双拼单芯电缆共12根需占用6个即三层支架，双回双拼三芯电缆共4根需占用2个即一层支架。
可见，选用三芯电缆比选用单芯电缆节省空间。该项目路径为既有生产装置区域，可用地面十分稀少，选用三芯电缆的优点尤其突出。
2．电缆供货长度
理论上电缆可以做得无限长，但由于运输等原因，每盘电缆的标准供货长度是有限的。经向多家电缆厂家咨询，采用特殊规格直径3.8米的电缆盘，185mm2单芯电缆每盘最长1800米，则在不考虑感应电压问题的前提下，全长3840米需分成3段，每段1280米，每根电缆有2个中间接头，双回双拼，共需36盘电缆；185mm2三芯电缆每盘最长1060米，则全长3840米需分成4段，每段960米，每根电缆有3个中间接头，双回双拼，共需16盘电缆。
可见，虽然三芯电缆每根的分段较多，单盘电缆重量较大（18.6吨），但总的段数反而较单芯电缆少，中间接头也较少，安全隐患点也就少了。
3．投资
包含电缆附件等因素在内，两种方案比较如下表：
序号1234
供电方案三芯双拼2×2×3×185单芯双拼2×2×1×185单芯单根2×1×500单芯单根2×1×300
额定载流量（A）645618536410
单条线路电缆供货长度(m)960×4=3840960×4=3840768×5=3840960×4=3840
电缆总长(m)15360460802304023040
中间头个数12362418
总价(万元)16.617.511.78.7
终端头个数8241212
总价(万元)4.19.85.85.8
电缆投资单价(元/m)296.7131.6221.9153
总价(万元)455.7606.4511.3352.5
共计(万元)476.4633.7528.7367.1
换相头费用0较少较多较多
CT选用易较难较难较难
施工难度易较难较难较难
注：１．表中电缆载流量综合校正系数设为0.65；
２．表中三芯电缆指35kV三芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套钢带铠装阻燃电力电缆，单芯电缆指35kV单芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套不锈钢钢带铠装阻燃电力电缆；
３.表中电缆价格以2002年4月的市场价格为参考。我们以设计规范为依据，在上述内容基础上，查阅了大量相关资料，并向国家电缆标准委员会委员专家、电缆厂家、施工队伍、管理单位等各方咨询，得出的结论是：在该项目中，选用三芯电缆更为有利。
最终该项目选用了三芯电缆，运行至今，取得了令人满意的效果。四、电缆敷设
电缆敷设需考虑众多因素，下面仅就几个方面略谈笔者看法。
1．电缆中间裕量
在电缆敷设中，一般除在两端设一定裕量外，特别在长距离线路中，电缆中间需留一定裕量，主要是为了一旦电缆中间某处有故障需将其截断做中间接头或原有中间接头有故障需重做接头。一般做法是在线路某处设一电缆盘井，在井内预留2～3圈的裕量，直埋电缆做法与此相似。
该项目中，35kV三芯电缆外径为107mm，转弯半径以最小15倍电缆外径计算为1605mm，则加上电缆井壁厚200mm、电缆井土建施工工艺空间300mm，电缆井占用地面直径至少需要4400mm，这在地面空间稀少的既有生产区域（或人口、建筑、道路密度高的城市）是难以做到的，并且一旦需要利用这些裕量时，将如此硬度的电缆竖起来、扭转、拖动、再放平下去是相当困难的，即使采用“几”形放设裕量，也将占用很大地面空间。
我们最后尝试采用局部提高电缆沟壁的方法，即在电缆中间接头附近适当位置，将电缆沟壁增高约1.2米，增高段两头以斜坡与通长沟相接，增高段沟底与通长段齐平。在增高段沟壁上布置电缆支架的密度与通长段一致，最上层支架与沟顶的距离可比通长段适当增大，斜坡段增加的支架布置可适当调整。该段电缆即敷设在增高段及斜坡段最上层支架上，，需要利用裕量时，将电缆由上往下移至增高段第二层支架上即可。该工程所在地地下水位很高，如将中间接头设在增高段，还可避免中间接头的浸水。增高段的长度以将电缆中间接头设在增高段时，中间接头不受因弯曲产生内部应力为宜，该项目中，增高段长度设为5米。
这些措施非常有利于电缆的维护管理，工程实际运行情况良好。
2．电缆沟转角
在标准图集《35kV及以下电缆敷设》（图号94D101-5，原图号94D164）中，电缆沟转角或分支的做法是将内侧转角切角，切角斜边长度一律为1414mm，外转角切角长度稍微增加。斜边段支架长度比通长段支架长度增加100mm。
这种做法存在相当的不足，没有考虑不同电缆对电缆转弯半径的需要，如计划某段电缆沟只是敷设控制电缆等小截面电缆，根本不需要这么大的切角，而在[1][2]下一页
