這篇電力工程師論文發表了電力系統發展的優化設計，電纜輸電工程的設計應用日益廣泛，但是由于設計水平良莠不齊，導致在施工中會出現瑕疵和變更的情況，一個工程項目建設的質量取決與設計水平的高低，論文從電氣和結構兩個方面總結了一系列優化方法。
[關鍵詞]電力工程師論文,高壓電纜,工程實例,三維建模
隨著電力系統的發展，大截面高壓電纜在輸電領域的應用日益廣泛，電纜輸電工程的設計也越來越多，但是設計水平良莠不齊，造成施工時有瑕疵和變更情況，影響了工程的質量和投資。設計的科學、合理，直接影響項目的質量和項目的成本。因此，如何優化設計，變得越來越重要。以下，從電氣和結構兩方面，分析了一些存在的問題，提出了一些可以優化的方面和方法。
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載流量來選擇同時滿足系統短路電流要求。敷設環境不同，電纜載流量值有時有很大差別。因此，需要做好現場實際勘察，采用合適的敷設條件，綜合考慮，以期獲得技術和經濟值較優的方案。對于露天敷設的電纜，可以采取設置遮陽棚等方式。對于有些不需要經常巡檢，線路負荷不大，線路不長的電纜，可以采用直埋的方式。
1.2電纜線路設計
1.2.1電纜相關布置設計電氣設備、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，這對工程設計提出了一個問題。往往有些項目，設計時沒有考慮，施工時費時費力，后期巡檢、維護也頗困難，甚至無法檢修，給電網也造成了隱患。可借助BIM等現代技術，輸入產品信息，構建實體運行環境，在三維空間中實現了終端、接頭、電纜、支架、接地等的優化設計，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相位復核設計我們知道，一般1個回路電纜分A相、B相、C相，分別接于設備終端處，設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設計，復核電纜相位，以便電纜兩端設備優化布置，亦可排除影響電纜走線的土建設計問題，實現電氣和土建相協調。特別適合于在綜合管廊內部布置多回高壓電纜的情況。
1.3接地設計
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，由于感應電壓較高，容易對人造成傷害，故需要設計成交叉互聯接地方式。交叉互聯又分兩種形式，一種指電纜金屬護套的交叉互聯。另一種指電纜線芯換位的交叉互聯。電纜線芯不換位，僅金屬護套交叉互聯時，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，可消除電纜布置不對稱帶來的影響，降低感應電壓，使循環電流為零。
1.4過電壓保護設計
電纜正常運行時金屬護層上產生的感應電壓很小，當系統出現雷電過電壓或操作過電壓時，就會耦合到電纜金屬護層上。當系統出現短路時，在極端情況下電纜金屬護層上可能出現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，科學設計，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，當過電壓出現時首先由避雷器進行電壓消減，殘壓應小于電纜外護層的絕緣水平。利用氧化鋅的非線性自恢復特性，可以再次防御過電壓的侵害。根據工程特性選擇的安全裕度系數KS為1.5。
2結構方面
1.5土建設計土建設計應考慮電纜通風、散熱、防火。設計時，應進行通風量的設計計算，若不理想，可以采用機械強排風進行。在電纜路徑方向，每隔一定距離可以設置防火墻，進行區間防火;在相鄰回路電纜之間亦可設置防火隔板進行層間防火。土建設計應考慮電纜路徑轉彎處的彎曲半徑。水電高壓電纜送出方式一般采用隧道結構方式，必須在電纜路徑中的轉彎處設置成大于20D的圓弧構造，便于電纜敷設安裝。圓弧基面一般采用旋噴混凝土方式澆筑而成，強度應滿足大截面高壓電纜的敷設安裝，應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。土建設計應考慮長距離電纜溝人孔和工作井的合理設置，便于后期維護。
1.6支架設計機械強度應能滿足電纜、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。放置于單側的多根電纜，應優先選擇F型的電纜支架。優點有：避免形成閉合磁路，引起的渦流和磁滯損耗導致電纜局部發熱;便于敷設安裝電纜;能夠合理利用鋼材的性能，減少材料浪費。為使支架結構合理，可利用ANSYS、ABAQUS有限元對其優化設計。
3結論
綜上所述，做好電纜輸電工程中電氣和結構方面的優化設計，能有助于提高電纜輸電工程的設計質量，減少施工問題，節約工程造價，有效保障電力網的可靠性。
參考文獻
[1]GB50217-2016《電力工程電纜設計規范》.
[2]DL/T5221-2016《城市電力電纜線路設計技術規定》.
[3]DL/T5228-2005《水力發電廠交流110kV~500kV電力電纜工程設計規范》.
作者：戌文俊 單位：江蘇天合儲能有限公司
推薦閱讀：《新疆電力技術》是以電力技術內容為主的電力類期刊，新疆地廣人稀，全年日照充足，適合火電、風電、太陽能發電等多種電力形式發展，該刊不僅介紹新疆電力發展現狀，也報道電力領域新技術，研究適合新疆本地發展的發電及電力管理。
