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摘要：随着城镇化建设的推进以及电网建设的发展，110kV及以上的电力电缆及附件产品在电网中的应用越来越广。为强化电力电缆及附件的质量管控，本文是在总结近年来电力电缆及附件质量问题分析和运行故障处理的经验基础上，以电网运行维护方的角度，从产品设计选型方面进行了分析。
关键词：设计选型;电力电缆;附件;质量稳定性
1.确定电缆及附件的使用条件
电缆及附件的使用条件包括运行条件和安装条件，确定使用条件是确保电缆及附件安全稳定运行的前提。
运行条件，要确定系统额定电压、三相系统的最高电压、雷电过电压、系统频率、系统的接地方式、最大额定电流、相间或相对地短路时预期流过的对称和不对称的短路电流、短路电流最大持续时间、电缆线路压降、电缆附件的安装环境。
安装条件，要确定电缆线路的长度、电缆敷设的排列方式和金属套互联与接地方式、电缆的敷设方式及敷设安装的详细情况。
2.电缆及附件绝缘水平选择
绝缘水平是影响电力电缆及附件稳定运行的关键因素。电缆及附件的任何两个导体之间的额定工频电压应按等于或大于电缆所在系统的额定电压选择选择。电缆及附件的任何两个导体之间的运行最高电压应按等于或大于电缆所在系统的最高工作电压选择。电缆及附件的每一导体与屏蔽层或金属套之间的雷电冲击耐受电压之峰值应根据线路的冲击绝缘水平、避雷器的保护特性、架空线路和电缆线路的波阻抗、电缆的长度以及雷击点离电缆终端的距离等因素通过计算后确定。
3.电缆绝缘种类、导体截面和结构的选择
电力电缆在设计选型的时候，应重点考虑绝缘种类、导体截面和结构等因素。
3.1绝缘种类的选择
交联聚乙烯（XLPE）电缆具有优良的电气性能和机械性能，施工方便，是目前最主要的电缆品种，可推荐优先选用。对绝缘较厚的电力电缆，不宜选用辐照交联而应选用化学交联生产的交联电缆。为了尽可能减小绝缘偏心的程度，对110kV及以上电压等级，一般宜选用在立塔（VCV）生产线或长承模生产线（MDCV）上生产的交联电缆。
充油电缆的制造和运行经验丰富，电气性能优良，可靠性也高，但需要供油系统，有时需要塞止接头。对于220kV及以上电压等级，经与交联电缆作技术经济比较后认为合适时仍可选用充油电缆。
乙丙橡胶绝缘（EPR）电缆的柔软性好，耐水，不会产生水树枝，耐g射线，阻燃性好，低烟无卤。但其价格昂贵，故在水底敷设和在核电站中使用时可考虑选用。
3.2导体截面的选择
导体截面应从有关的电缆产品标准中列出的标称截面中选取。如果所选的某种型式的电缆没有产品标准，则导体截面应从GB/T 3956中第2种导体的标称截面中选取。在选择导体截面时应考虑下列因素：
a.在规定的连续负荷、周期负荷、事故紧急负荷以及短路电流情况下电缆导体的最高温度。（在IEC60287《电缆持续载流量（负荷因数100%）的计算》中提供了持续载流量的详细计算方法。）
b.在电缆敷设安装和运行过程中受到的机械负荷。
c.绝缘中的电场强度。采用小截面电缆时由于导体直径小导致绝缘中产生不允许的高电场强度。
3.3金属屏蔽层截面的选择
对于无金属套的挤包绝缘的金属屏蔽层，当导体截面240mm2及以下时可选用铜带屏蔽，但当导体截面大于240mm2时宜选用铜丝屏蔽。金属屏蔽的截面应满足在单相接地故障或不同地点两相同时发生故障时短路容量的要求。
对于有径向防水要求的电缆应采用铅套、皱纹铝套或皱纹不锈钢套作为径向防水层。其截面应满足单相或三相短路故障时短路容量的要求。如所选电缆的金属套不能满足要求时，应要求在制造时采取增加金属套厚度或在金属套下增加疏绕铜丝的措施。
3.4交联电缆径向防水层的选择
110kV 及以上的交联电缆应具有径向防水层。敷设在干燥场合时可选用综合防水层作为径向防水层;敷设在潮湿场合、地下或水底时应选用金属套径向防水层。
3.5外护套材料的选择
在一般情况下可按正常运行时导体最高工作温度选择外护套材料，当导体最高工作温度为80℃时可选用PVC-S1（STl）型聚氯乙烯外护套。导体最高工作温度为90℃，应选用PVC-S2 （ST2） 型聚氯乙烯或PE-S7 （ST7）聚乙烯外护套。在特殊环境下如有需要可选用对人体和环境无害的防白蚁、鼠啮和真菌侵蚀的特种外护套。电缆敷设在有火灾危险场所时应选用防火阻燃外护套。
4.电缆附件的结构型式
4.1电缆终端结构型式的选择
电缆终端结构型式的选择，应满足电缆电压等级、绝缘类型、安装环境和设备可靠性要求，并符合经济合理原则。110kV及以上电缆终端还应符合下列规定：终端的结构型式与电缆所连接的电气设备的特点必须相适应，设备终端和GIS终端应具有符合要求的接口装置，其连接 必须相互配合。终端尾管必须有接地用接线端子。充油电缆的GIS终端，应选用使电缆油和SF6气体完全密封隔离的全密封结构。充油电缆或其他带压力的终端，应能承受电缆允许的最高油压。
4.2电缆接头结构型式的选择
电缆接头结构应满足电缆电压等级、绝缘类型、安装环境和设备可靠性要求，并符合经济合理原则和下列规定：电缆接头要把电缆的主要部分，如导体、导体屏蔽、绝缘、绝缘屏蔽、金属护套和外护层连接起来。电缆导体连接应有良好的导电性能和机械强度。具有钢丝铠装的电缆，必须维持钢丝铠装的纵向连续且有足够的机械强度。电缆接头中的铜导体之间一般宜采用压接方式连接。
5.电缆附件的绝缘特性与机械特性
电缆附件的绝缘特性和机械特性是电缆附件与电力电缆匹配的前提，终端、街头的选型应与电力电缆密切配合。
户外电缆终端的外绝缘必须满足所设置环境条件（如污秽等级、海拔高度等）的要求，并有一个合适的泄露比距。在一般环境条件下，外绝缘的泄露比距不应小于25mm/kV，并不低于架空线绝缘子串的泄露比距。110kV及以上高压电缆户外终端的机械强度应满足使用环境的风力和地震等级的要求，并能承受与它连接的导线上2kN的水平拉力。
绝缘接头的绝缘隔离板，应能承受所连电缆护层绝缘水平2倍的电压。直埋于土壤的接头宜加设保护盒。保护盒应作防腐处理并能承受路面荷载的压力。
关键词：设计选型;电力电缆;附件;质量稳定性
1.确定电缆及附件的使用条件
电缆及附件的使用条件包括运行条件和安装条件，确定使用条件是确保电缆及附件安全稳定运行的前提。
运行条件，要确定系统额定电压、三相系统的最高电压、雷电过电压、系统频率、系统的接地方式、最大额定电流、相间或相对地短路时预期流过的对称和不对称的短路电流、短路电流最大持续时间、电缆线路压降、电缆附件的安装环境。
安装条件，要确定电缆线路的长度、电缆敷设的排列方式和金属套互联与接地方式、电缆的敷设方式及敷设安装的详细情况。
2.电缆及附件绝缘水平选择
绝缘水平是影响电力电缆及附件稳定运行的关键因素。电缆及附件的任何两个导体之间的额定工频电压应按等于或大于电缆所在系统的额定电压选择选择。电缆及附件的任何两个导体之间的运行最高电压应按等于或大于电缆所在系统的最高工作电压选择。电缆及附件的每一导体与屏蔽层或金属套之间的雷电冲击耐受电压之峰值应根据线路的冲击绝缘水平、避雷器的保护特性、架空线路和电缆线路的波阻抗、电缆的长度以及雷击点离电缆终端的距离等因素通过计算后确定。
3.电缆绝缘种类、导体截面和结构的选择
电力电缆在设计选型的时候，应重点考虑绝缘种类、导体截面和结构等因素。
3.1绝缘种类的选择
交联聚乙烯（XLPE）电缆具有优良的电气性能和机械性能，施工方便，是目前最主要的电缆品种，可推荐优先选用。对绝缘较厚的电力电缆，不宜选用辐照交联而应选用化学交联生产的交联电缆。为了尽可能减小绝缘偏心的程度，对110kV及以上电压等级，一般宜选用在立塔（VCV）生产线或长承模生产线（MDCV）上生产的交联电缆。
充油电缆的制造和运行经验丰富，电气性能优良，可靠性也高，但需要供油系统，有时需要塞止接头。对于220kV及以上电压等级，经与交联电缆作技术经济比较后认为合适时仍可选用充油电缆。
乙丙橡胶绝缘（EPR）电缆的柔软性好，耐水，不会产生水树枝，耐g射线，阻燃性好，低烟无卤。但其价格昂贵，故在水底敷设和在核电站中使用时可考虑选用。
3.2导体截面的选择
导体截面应从有关的电缆产品标准中列出的标称截面中选取。如果所选的某种型式的电缆没有产品标准，则导体截面应从GB/T 3956中第2种导体的标称截面中选取。在选择导体截面时应考虑下列因素：
a.在规定的连续负荷、周期负荷、事故紧急负荷以及短路电流情况下电缆导体的最高温度。（在IEC60287《电缆持续载流量（负荷因数100%）的计算》中提供了持续载流量的详细计算方法。）
b.在电缆敷设安装和运行过程中受到的机械负荷。
c.绝缘中的电场强度。采用小截面电缆时由于导体直径小导致绝缘中产生不允许的高电场强度。
3.3金属屏蔽层截面的选择
对于无金属套的挤包绝缘的金属屏蔽层，当导体截面240mm2及以下时可选用铜带屏蔽，但当导体截面大于240mm2时宜选用铜丝屏蔽。金属屏蔽的截面应满足在单相接地故障或不同地点两相同时发生故障时短路容量的要求。
对于有径向防水要求的电缆应采用铅套、皱纹铝套或皱纹不锈钢套作为径向防水层。其截面应满足单相或三相短路故障时短路容量的要求。如所选电缆的金属套不能满足要求时，应要求在制造时采取增加金属套厚度或在金属套下增加疏绕铜丝的措施。
3.4交联电缆径向防水层的选择
110kV 及以上的交联电缆应具有径向防水层。敷设在干燥场合时可选用综合防水层作为径向防水层;敷设在潮湿场合、地下或水底时应选用金属套径向防水层。
3.5外护套材料的选择
在一般情况下可按正常运行时导体最高工作温度选择外护套材料，当导体最高工作温度为80℃时可选用PVC-S1（STl）型聚氯乙烯外护套。导体最高工作温度为90℃，应选用PVC-S2 （ST2） 型聚氯乙烯或PE-S7 （ST7）聚乙烯外护套。在特殊环境下如有需要可选用对人体和环境无害的防白蚁、鼠啮和真菌侵蚀的特种外护套。电缆敷设在有火灾危险场所时应选用防火阻燃外护套。
4.电缆附件的结构型式
4.1电缆终端结构型式的选择
电缆终端结构型式的选择，应满足电缆电压等级、绝缘类型、安装环境和设备可靠性要求，并符合经济合理原则。110kV及以上电缆终端还应符合下列规定：终端的结构型式与电缆所连接的电气设备的特点必须相适应，设备终端和GIS终端应具有符合要求的接口装置，其连接 必须相互配合。终端尾管必须有接地用接线端子。充油电缆的GIS终端，应选用使电缆油和SF6气体完全密封隔离的全密封结构。充油电缆或其他带压力的终端，应能承受电缆允许的最高油压。
4.2电缆接头结构型式的选择
电缆接头结构应满足电缆电压等级、绝缘类型、安装环境和设备可靠性要求，并符合经济合理原则和下列规定：电缆接头要把电缆的主要部分，如导体、导体屏蔽、绝缘、绝缘屏蔽、金属护套和外护层连接起来。电缆导体连接应有良好的导电性能和机械强度。具有钢丝铠装的电缆，必须维持钢丝铠装的纵向连续且有足够的机械强度。电缆接头中的铜导体之间一般宜采用压接方式连接。
5.电缆附件的绝缘特性与机械特性
电缆附件的绝缘特性和机械特性是电缆附件与电力电缆匹配的前提，终端、街头的选型应与电力电缆密切配合。
户外电缆终端的外绝缘必须满足所设置环境条件（如污秽等级、海拔高度等）的要求，并有一个合适的泄露比距。在一般环境条件下，外绝缘的泄露比距不应小于25mm/kV，并不低于架空线绝缘子串的泄露比距。110kV及以上高压电缆户外终端的机械强度应满足使用环境的风力和地震等级的要求，并能承受与它连接的导线上2kN的水平拉力。
绝缘接头的绝缘隔离板，应能承受所连电缆护层绝缘水平2倍的电压。直埋于土壤的接头宜加设保护盒。保护盒应作防腐处理并能承受路面荷载的压力。