导读
电力电缆工程是构筑坚强的城市电 的重要举措，随着城市的扩张，用电需求量持续增长，电力工程电缆设计任务尤为突出，电力工程电缆设计的质量直接影响到供电安全及其整体质量。电力工程电缆的设计涉及诸多因素，不仅包括电缆工程规模、电缆结构、施工概况、工程技术要点，还包括市政规划、桥梁敷设等因素，影响设计方案的因素较多，同时涉及电力电缆工程设计的标准较多，希望此推文能帮助新入行的电力电缆工程设计技术人员了解电力电缆工程设计及施工相关的基础知识。连载敬请期待，点击最下方“”阅读原文”可下载电缆系列专题资料。
系列连载内容：
数字化电缆设计及软件
与架空线路相比，电缆线路受气候条件和周围的环境影响小，传输性能稳定，安全性、可靠性高。同时具备线间绝缘距离小，占用地面空间少等特点。随着现代城市的发展，综合考虑线路走廊用地、用电安全、城市景观等因素，越来越多的地下电缆线路被引入到城市或工业中心。电力电缆隧道敷设实景如图：
01电缆敷设设计
数字化地下电缆敷设设计基于一体化GIS 平台，采用二、三维一体化的方式，主要提供电缆路径选择、敷设方式设计、三维实体成果展示，以及电缆路径沿线与其他市政管道双向碰撞检查。
电缆路径选择根据1 :500 管线综合图和道路纵断面电子矢量地形图、激光点云、倾斜测量等地理信息数据，实现自动智能选线。根据市政批复的电缆路径，沿道路红线规划电缆隧道(电缆沟、排管〉的位置，对沿线热力、排水、燃气等市政管沟碰撞检查，对房屋等其他障碍物自动避让， 优选路径方案，以此为基础可再进行人工修正，以确定优化方案。
电力隧道与综合管线交叉跨越三维模拟 如上图所示
电缆敷设方式包括隧道、电缆沟、排管、直埋、竖井及桥架等，结合电 规划电缆回路数，自动推荐选择电缆隧道(电缆沟、排管〉断面尺寸、工井尺寸、支架长度。
电力隧道地下电缆设计如图所示
根据电缆的施工转弯半径要求，提供隧道转弯、切角大小，路径的沿线里程坐标标注， 输出CAD 格式的平面和断面图。
02电缆电气设计
电力电缆的电气参数决定了电缆的传输性能，而电缆的电气参数是由电缆各组成部分的材料性能和电缆结构几何尺寸所决定的。数字化电气设计，通过在己有电缆结构参数、工程使用边界条件，结合电气计算数学模型，实现载流量、短路电流、感应电压等电气计算。
1.设计流程
电缆电气设计业务流程如图所示。
电缆电气设计业务流程
电缆电气设计业务主要进行电缆电气计算，输出结果为包含载流量、短路电流、感应电压等电气参数的输入、输出、计算参照公式的计算书。电缆电气
设计业务包括如下几个步骤:
( 1 )建立工程目录:以工程为索引完成整个工程的电气计算。工程基本信息包括设计单位、工程名称、工程代码、设计阶段、计算内容、日期等。
(2) 电缆结构参数确定:选择工程所用结构参数，作为电气计算基础参数。电缆结构参数包括导体层、绝缘层、内护层、外护层各参数。其中导体层主要包括导体材料、直径，标称面积，线芯结构等参数;绝缘层主要包括绝缘材料、绝缘厚度、绝缘直径等参数; 内护层主要包括护套材料，皱纹护套，衬层材料、
厚度等参数:外护层主要包括铠装材料、外护层材料等参数。
(3) 电缆敷设方式确定:选择电缆的敷设方式，包括空气中敷设、土壤敷设、排管敷设。
(4) 电缆运行参数确定:包括运行状况参数和环境条件参数。其中运行状况参数包括运行系统、回路数、额定电压、相间距离、回路问距、工作频率等。环境条件与电缆敷设方式有关，所有敷设方式下共用的环境条件参数有环境温度、导体运行温度、金属护套运行温度;土壤敷设方式特有的参数有土壤临界温度、土壤临界温升、干燥土壤热阻系数、潮湿土壤热阻系数等。
(5) 根据参数设定及选择，结合计算模型，完成电缆载流量计算、短路电流计算、感应电压计算，并生成计算书。
电缆路径设计
2. 载流量计算
电力电缆的载流量是电缆运行中受环境条件和负荷影响的重要动态参数，其重要性涉及输电线路的安全可靠、经济合理的运行以及电缆寿命问题。电缆的载流量偏大，会造成电缆芯工作温度超过允许值，绝缘的寿命就会比预期值缩短:载流量偏小，则电缆芯铜材或铝材就不能得到充分的利用，造成不必要的浪费。
电力电缆的载流量因受敷设方式、运行条件和周围环境等因素的影响而不易确定，准确计算各种复杂条件下电缆的载流量，对确保电缆的安全、经济运行具有重要的意义。
载流量计算均以国际标准IEC 60287 为依据，需要完成单回路、多回路、水平排列、三角排列、垂直排列等各种复杂条件下电缆的载流量计算。
3. 短路电流计算
短路电流的计算分析是电力系统分析的重要内容之一，它为电力系统的规划设计和运行中选择电工设备、整定继电保护、分析事故提供了有效手段。
供电 络中发生短路时，很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏，同时使 络内的电压大大降低，因而破坏了 络内用电设备的正常工作。为了消除或减轻短路的后果，就需要计算短路电流，以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件。
短路电流计算包括电缆导体短路电流，接地线、同轴电缆、回流线和金属护套短路电流的计算。短路电流计算以国际标准IEC 60949 为依据，需要提供单回路、多回路、水平排列、三角排列、垂直排列等各种条件下电缆的导体短路电流和金属护套短路电流计算。
4.感应电压计算
单芯电缆金属护套如采用两端接地后，金属护套感应电压会在金属护套中产生循环电流。循环电流致使金属护套因产生损耗而发热，将降低电缆的输送容量。如果采取单端接地，另一端对地绝缘，护套中没有电流流过，但是当电缆线路较长时，感应电压过高可能危及人身安全，并可能导致设备事故。因此必须妥善处理金属的护套感应电压。
单芯电缆金属护套的对地电压和相间电压，不但取决于电缆的负荷或短路电流，同时也取决于三根单芯电缆的排列方式和线路的长度，甚至与邻近线路的排列方式、有无回流线、回流线的根数也有关；此外在单相接地时也随大地电阻率、接地电阻以及短路电流回流方式而异，因此对感应电压的精确计算难以采用数学公式完成，需要采用矩阵建模方法。
采用矩阵建模方法，需要完成单回路、多回路，水平排列、三角排列、垂直排列，是否带回流线，单点接地、双端接地、交叉互联等多种条件下的护套感应电压与护套环流损耗的计算。
03道亨三维电缆设计系统
04参数化电缆井建模
道亨三维电缆设计系统通过参数进行分级构建电缆井模型，同时与通用模型和街景进行融合，打造出真实的照片级模型。
1.分级构建参数化电缆井模型
分级构建参数化模型区别于传统的建模方式，通过几组参数的输入，可以快速完美的构建所需要的电缆井模型，而且还可以根据需要构建出复杂程度不同的电缆井模型，如果构建出来的模型不符合要求，也仅仅只需要修改部分参数就可以完成修改，并且分级构建参数化电缆井模型将三维模型与二维图纸完美的融合起来。
分级构建参数化模型可以精确的完成电缆井模型，还可以快速生成多个相似的电缆井以供选择，并且同时拥有二维图纸和三维模型方便了设计与施工之间的快速对接。
2. 参数化模型和通用模型的融合，打造出混合照片级电缆井模型。
通过参数化构建出的电缆井模型，可以与通用模型在地上地下同时展现，真实的反映出电缆井完成后的场景。
电缆井与井盖模型
电缆井与箱变模型
电缆夹具
箱变
避雷器
添加通用模型，只需要选择想添加的模型，然后输入偏移值，就可以快速将通用模型与电缆井模型结合在一起，方便快捷。
3. 完美展示电缆井与地面的相对位置，模型与真实街景的完美融合。
自动检查电缆井与地物冲突压盖显示
按照规划路径，插入一个电缆井，插入之后与街景融合后，可以看到电缆井是否会与楼房冲突。
路径的可行性检查
分级构建参数化电缆井模型可以精确构建电缆井模型，真实的电缆井模型配合附件等通用模型，可以如同照片一般呈现出电缆井完成后的全部场景，照片级的电缆井模型放到场景中与真实的街景融合可以检查工程中电缆井位置的合理性，完美呈现真实的电缆工程。
05地下管沟建模与碰撞检查
1. 地下管沟建模
通过智能化的三维建模方式，直观显示地下管沟交错的情况，保证电缆井敷设段设计工作的准确性、正确性、灵活性。
（1）支持按勘测地形图层读取地下管沟 ，真实还原管沟三维模型。
图 选取图层
图 生成效果
（2）支持导入地下管沟 的勘测数据表，真实还原管沟三维模型。
图 选取管线
图 生成效果
（3）自动生成断面图，直观显示各个管沟的埋深及断面情况。
图 断面图
2. 地下管沟交跨碰撞检查
（1）敷设段与地下管沟的交跨碰撞
图 实时检测敷设段与地下管沟交跨碰撞GIF
（2）电缆井和地下管沟的交跨碰撞
图 实时检测电缆井与地下管沟交跨碰撞GIF
三维电缆设计软件研究进展
道亨三维电缆设计的内容涵盖电缆计算、电缆通道设计、电缆敷设、材料统计，全面支撑输电电缆线路实现数字化设计。
电缆电气计算：
用于计算载流量、感应电压、线芯短路电流、相序优化排位、电缆牵引力计算、工井长度计算。
三维电缆敷设：
自主研发的三维设计系统，自动检查地下管沟的交跨碰撞，融合电气计算、土建计算，批量输出图纸、材料表。
电缆土建设计：
用于电缆井、电缆沟、方形隧道、拱形隧道、综合管廊（上下仓、左右仓）的配筋、地基承载、结构抗浮力的计算，并输出word计算书、word验算书、施工图。
部分截图
行业设计交流QQ群 电力电缆设计群 747286332
输电线路设计群：65280136 变电设计交流群： 761884482
需加入输变电工程三维设计交流微信群的伙伴可添加微信：chinaepdi 邀请加入，请请注明单位+专业+三维设计
文末 阅读原文查阅更多电力行业资料！
声明：本站部分文章及图片源自用户投稿，如本站任何资料有侵权请您尽早请联系jinwei@zod.com.cn进行处理,非常感谢！