高电压技术第36卷第5期2010年5月31日HighVoltageEngineering,Vol.36,No.5,May31,2010超高压大截面电力电缆线路热膨胀计算分析罗俊华1,张丽2,刘毅刚3,郑传宝2(1.国网电力科学研究院,武汉430074;2.上海市电力公司,上海100031;3.广州供电局,广州510310)摘要:为了解决电缆导体温升因负荷变化而变化,导致电缆线路热胀冷缩的问题,工程应用中通常采取蛇形敷设电缆线路。特别是隧道内的超高压、大长度、大截面电缆线路,蛇形敷设能够有效吸收热胀冷缩引起的电缆线路长度变化,防止电缆接头和终端机械应力损伤。为此,选取回路长度为1.2km的2500mm2/220kVXLPE电缆线路和回路长度为17.15km的2500mm2/500kVXLPE电缆线路为计算分析实例,分析和计算不同的导体温度、蛇形弧幅值和蛇形长度对弧幅轴向推力大小的影响。针对不同直径的隧道,提出了既节约隧道空间又能限制轴向推力的蛇形弧幅和蛇形长度的推荐值。当电缆线路在紧急过载情况时(导体温度θ=250°C),弧幅轴向伸缩推力约为20kN;优化设计隧道内电缆线路蛇形敷设的蛇形长度范围为4000～8000mm,弧幅范围为150～250mm,蛇形弧幅的轴向伸缩推力亦可以限制在4～6kN范围内。关键词:电力电缆;热膨胀;大截面导体;蛇形敷设;轴向伸缩推力;计算中图分类号:TM247文献标志码:A文章编号:100326520(2010)0521281206AnalysisandCalculationofThermalExpansionofEHVCableLinewithLargeSizeConductorLUOJun2hua1,ZHANGLi2,LIUYi2gang3,ZHENGChuan2bao2(1.StateGridElectricPowerResearchInstitute,Wuhan430074,China;2.ShanghaiMunicipalElectricalPowerCorporation,Shanghai100031,China;3.GuangzhouPowerSupplyBureau,Guangzhou510310,China)Abstract:TwokindsofEHVcablelinesweretakenasanalyticalexamplestocalculatethermalexpansionquantity.Oneis2500mm2/220kVXLPEcablelineofwhichtheroutelengthisabout1.2km,andanotheris2500mm2/500kVXLPEcablelineofwhichtheroutelengthisabout17.15km.Thecalculationresultsprovethatthemaximumaxialpushforceisabout20kNwhentheemergencyoverloadtemperatureofcableconductorreaches250°C.Theop2timaldesignofsnake2likelayinginsizeanddistributionofbracket,aswellasdifferentarcamplitudeandpitch,wasputforwardbasedondifferentdiametersoftunnelfornotonlydecreasingtheaxialpushforcebutalsoeconomizingspace.Inotherwords,whenthearcamplituderangefrom150to250mmandthepitchrangefrom4000to8000mmareselected,andtheaxialpushforceofthelonglengthcablelineswithlargesizeconductorswhichareinstalledinthetunnelmayberestrictedwithin4to6kNrange.Andthearcbracketsarethebestdesignfortheroundedcrosssectiontunneltosavespace.Keywords:powercable;thermalexpansion;largesizeconductor;snake2likelaying;axialpushforce;calculation0引言近十年来,城市电网大量采用地下电力电缆输配电系统,以大幅节约空间资源、土地资源和提高城市电网抵御冰雪、洪水、台风等自然灾害能力。特别是地下超高压电缆输电系统,能够有效地解决线路走廊、供电半径、供电可靠性以及公共安全、电磁干扰等问题。高电压、大截面、长距离电力电缆线路在大、中型城市和经济发达地区的主网架中已经占据相当重要的地位。2006年,上海市电力公司率先投运4回路2500mm2/220kVXLPE电力电缆线路,该线路回路长度为112km,隧道敷设[1]。2009年,敷设2回路2500mm2/500kVXLPE电力电缆,回路长度约17.15km,再次刷新世界纪录[2]。截止2009年12月底,国网公司系统所辖66～500kV高压电缆线路回路长度合计861017425km,同比2008年度增长率为18173%。其中,排管敷设和隧道敷设是高压电缆线路重要的敷设方式,66、110、220、330、500kV电压等级下电缆线路隧道和排管敷设所占比例经统计分别为77%、63%、66%、89%、85%[3]。热胀冷缩是自然界的基本规律,电缆线路长度越长,热膨胀量越大,其产生的机械应力以及对电缆附件和附属设施的危害性越显著。长距离高压电缆1821线路工程应用中,线路热膨胀、导体排列、交叉互联与金属护层感应电压、接地与环流、系统短路电流等问...
