随着城市供电负荷的快速增长，110kV和220kV的室内GIS变电站和地下变电站得到了广泛的应用。所有相应的电力线路也采用电缆出线，因此有可能设计出大空间、长距离的电缆线路。同时，新建电缆线路与原电缆线路、架空线路的开口、T连接等连接方式的技术问题，成为电缆线路设计的新课题。本文以某项工程的电缆线路设计为例，分析讨论了110kV或以上电力电缆线路的设计原理。
某地新建220kV民田站(GIS站)，其中110kV电缆终出线12次，本期出线7次。本期工程设计范围为:将110kV莲花山至岗厦电缆线路解开入民田站，产生民田-莲花山、民田-岗厦电缆线路两次;至少年宫、景田至地铁站的双回电缆线路解开景田，产生2进2出4回电缆线路;新建民田至福中一电缆线路。电缆线路经过的区域是市区繁华区域，地下管网密集，包括原高压电缆、水管、燃气管道、有线电视管道、通信管道等。
01
选择电缆型式和截面。
根据《高压电缆选择指南》和《电力工程电缆设计规范》，铜芯应用于需要连接高可靠电路的电线电缆，如重要电源。本项目选用交联聚乙烯绝缘铜芯电力电缆(单芯)。当地温度为30℃、考虑到本工程的电缆敷设在细沙和管道中，土壤热阻指数为2.1K·m/W，埋深取1.0m，当电缆水平排列间隔为0.225m时，选用XLPE-800mm2铜导体电缆，双回路铺设时每相的大载流量约为690A，此时线路输送容量为13万千伏安，符合系统输送容量要求。
原则分析:高压电缆的线芯材料和截面尺寸应根据系统的输送容量进行选择。电缆载流不仅取决于电缆芯的截面和结构，还取决于敷设方式、电缆布局和护层的接地方式，计算复杂。在一般工程设计中，可以参考电缆制造商提供的载流量。
02
电缆的分段和护层的接地方式
在正常运行的前提下，电缆应在铝护套上产生感应电势，其值与电缆长度和负载电流成正比。电缆外护套(PVC外护套)应耐受这种感应电势。如果感应电势过高导致PVC外护套绝缘损坏，导致多点接地，铝护套上会产生较大的感应环流，增加电能损耗，增加电缆温度，降低输送容量。为了消除电缆铝护套上的环流损失，达到经济运行的目的，同时将铝护套上的感应电势保持在安全值范围内，需要将护套分段并采用交叉连接的接地方式。
电缆的分段是根据护层感应电压的大小和周围的地理环境，合理选择接头井的位置，将电缆分为三个倍率段，将护层交叉连接。以下是本项目选择的护层接地方式:
原理分析：护层接地方式如下：
三相护层两侧各有连接地面。
三相护层一端接地(或中间一端)互联接地，另一端(或两侧)通过接地保护器接地。
当线路较长，一端接地不能满足要求时，可采用三相护层交叉互联两侧接地。
合理选择护层接地方式，不仅有利于线路的安全可靠运行，还可以减少线路损坏和电缆绝缘层的老化。根据运行经验，一个交叉互联单元的三段电缆不可能完全等分，但每段的差别长度不应超过15%。当单根电缆长度不超过800米时，通常不进行分段。在设计过程中，应合理创新和组合护层的接地方式。例如，当电缆根据现场情况分为四段时，其中三段形叉互联模块，另一段形成一端直接接地，另一端通过保护器接地。
03
电缆护层感应电压计算
根据《电力工程电气设计手册》，电缆正常运行时护层感应电压计算公式为17-52。
GB50217-2007中，按照电力工程电缆设计规范，第4.11.10条：“
交流单芯电线电缆金属层的正常感应电势计算不直接接地，应符合本规范附录F的规定。电缆电路正常感应电势的高值应满足以下规定:
如果没有采取安全措施，可以有效地防止人们随意接触金属层，则不得超过50V。
除上述情况外，不得超过300V。
本项目民田至莲花山、民田至岗厦电缆分为6段，产生2个完整的交叉互联。常规负荷电流时，电缆铝护层大感应电压低于80伏。
04
铺设电线电缆
电缆敷设的典型方法有:直埋、管槽、电缆沟、电缆隧道、电缆桥架等。根据现场的具体情况，合理选择敷设方法，保证电缆的顺利完成。如果电缆路径长，可能需要多种敷设方法的组合。比如在变电站铺设隧道或立井，出站后选择电缆沟铺设开放区域，埋管铺设路径狭窄区域。
本项目民田站出口采用砖砌电缆综合沟，其他电缆沟采用隐蔽设计。常规砖砌电缆沟位于绿化带和人行道下方，敷设电缆并回填土后恢复原绿化。管沟盖板采用预制钢筋混凝土盖板，盖板设计考虑1t/m2的商业堆积。在一些地方，如人行道方砖，盖板的设计负荷会相应增加。工井设置在电缆过路埋管和顶管两侧，铺设后在工井内充沙。工井采用砖井沟壁，预制梁板结构，活动盖。
本工程电缆通过非主干道时，选择破路开挖埋管;通过主干道时，由于市政管道不能封闭大开挖埋管，所以采用导向钻入非开挖铺装MPP电力电缆护套管的方式进行穿越。
利用地表放置的钻机导向钻入非开挖铺设管道，沿铺设管道的设计路径钻一个先导孔，然后拉回钻孔，将孔径扩展到铺设管道所需的规格，后将管道拉入已扩建的孔中，从而实现管道不开挖铺设。
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高电压电缆及其配件的布置和安装
5.1 电缆排列方式
单芯电缆的三相排列可以分为水平排列、垂直排列和等边三角形排列。水平和垂直排列存在三相互感不同、阻抗不对称的问题，因此线路较长时应进行交换。等边三角形排列是三相对称的。目前，水平或垂直排列通常用于直埋、管槽和缆沟的远程敷设。由于施工固定困难等其他因素，很少选择等边三角形排列。本文案例中，电缆的排列方式采用水平和垂直排列。
5.2 固定要求
1)在终端、接头或拐角附近的电缆上，应有不少于一处的刚度固定。
2)在垂直或陡坡的高侧，应有不少于2处的刚度固定。
电缆蛇形铺设的每个节径位置，宜进行挠性固定。蛇转化为线性铺设的过渡位置，宜进行刚度固定。
5.3 电缆保护管
一般采用玻璃钢管，C-聚氯乙烯保护管。选择保护管时，应满足使用条件所需的机械强度和耐久性。交流单相电缆时，不得使用未分离磁路的钢管。当钢管因机械强度要求而被使用时，钢管的轴向总长度可以切割1厘米的开口，然后切口可以用铜条焊接，从而切断磁路，保证钢管的机械强度。
5.4 电缆支架的特殊要求
除支持单相工作电流大于1000A的交流系统电缆外，电缆支架应采用钢材。
当交流单相大截面电缆工作电流达到1450A时，由于涡流作用而造成钢质电缆支架铁损，可达160W/m(三相成品字形设备)~530W/m(分配)，约占电缆损失的20%~70%，因此应注意对策。在一些工程中，大截面电缆的支架是由不锈钢、玻璃钢或铝合金等非磁性材料制成的。
玻璃钢电缆支架现在应用广泛，几乎达到了钢支架的强度，而且耐腐蚀，无电能损耗。
5.5 电缆配件的布局和安装
5.5.1 线缆中间接头
电缆中间接头分为绝缘中间接头和直接中间接头，一般采用整体预制，玻璃钢防水外壳。电缆接头区域设有专门的电缆接头井。本文案例工程选择电缆中间接头连接。
接头工井一般规格为10米或20米长，便于电缆的伸缩安装和蛇形铺设
