電纜交叉互聯箱體設計探討

林 杰 張 浩 阮耀萱 盧潤戈 劉 群 李 茂 周卓蓓

（廣東電網有限責任公司廣州供電局）

0 引言

近年來，我國城鎮化發展迅速，城市發展導致無論是人口還是建筑都呈現高度集中的狀態，因此，城市用電壓力日益增大。無論是從占地面積方面，還是用電安全性方面，架空輸電線路都已不能滿足人類生存、工作的需求，因此需要替換成占地面積小，故障率低的交聯聚乙烯電纜線路。長距離交聯聚乙烯電纜線路由于其護層存在感應電壓過高的情況，為防止長時間運行情況對電纜線路本體造成不可逆的損傷，對電纜線路首尾兩端采用直接接地，電纜中間采用交叉互聯接地，以減少電纜線路因發熱造成的電能損耗以及電纜故障風險。在電纜線路交叉互聯箱中三相采用換位形式進行鋪設，最終通過地線接地，從而實現三相平衡的功能以減少無功損耗?，F階段，電纜交叉互聯箱運行環境基本處于電纜井和電纜隧道中，長時間受到電纜井以及隧道陰暗、潮濕的自然環境以及排水系統的影響，交叉互聯箱易發生各類故障，這給電纜線路運維人員檢修、巡視、維護造成了一定的困難。

本文從交叉互聯電纜防水性、便利性的角度出發，考慮到設計初期電纜箱的主箱體結構已經固定，將交叉互聯箱蓋板從傳統的合頁形式改變成彈簧觸扣形式，同時在電纜交叉互聯箱外框上添加防水性能更強的密封條以保證電纜交叉互聯箱的穩定運行。

1 電纜交叉互聯箱的必要性

長距離輸電電纜線路正逐漸替代傳統的架空輸電線路，短電纜線路一般采用兩端直接接地，或者一端保護接地一端直接接地方式運行，即可滿足電纜線路的正常運行。而長距離輸電電纜線路采用此類直接接地或者保護接地的方式無法滿足長距離輸電電纜線路的正常運行。為保證長距離輸電電纜線路正常運行，在電纜線路超過500m時，電纜線路采用交叉互聯方式進行接地保護，從而防止長距離電纜線路中間鎧裝層因感應電壓過高導致電纜線路發生不可逆損傷。因此大部分電纜線路采用交叉互聯的方式以保證長距離輸電電纜線路中間部分環流不至于過高，從而保證電纜線路的穩定運行。

在長距離輸電電纜線路進行輸電時，需要對長電纜線路進行交叉互聯接地處理，一般情況下將電纜線路等效成為三段，將長距離電纜在中間進行鎧裝層交叉互聯接地，從而減少長距離電纜線路鎧裝層的中間環流［1］。如圖1所示為長距離輸電電纜線路交叉互聯接地等效示意圖，主要是通過鎧裝接地線換相方式進行，該長距離輸電電纜線路兩端采用直接接地的方式，中間交叉互聯箱1將A相的接地線通過換向的方式變成B相，將B相換成C相，C相換成A相，而在交叉互聯箱2將C相轉化成B相，A相轉化成C相，B相轉化成C相，從而保證電纜線路的穩定運行。

在長距離輸電電纜線路中，電纜線路通過中間換相的方式進行減小長距離電纜中間鎧裝層電壓，采用了交叉互聯箱進行實現，該箱體在箱體內部進行接地線換相，然后通過一個不超過10Ω的電阻進行接地，從而大幅減少了電纜中感應電壓對電纜本體造成的損傷，因此長距離輸電電纜線路的交叉互聯箱存在是必不可少的［2-4］。

2 交叉互聯箱存在的問題

現階段電纜交叉互聯箱在進行線路設計時，一般將交叉互聯箱設計進入電纜本體中，在進行施工設計時，將電纜交叉互聯箱直接接入電纜中，因此其運行環境一般為電纜井或者電纜通道處，其安裝環境以及運行環境極為有限?，F階段大量的電纜交叉互聯箱體采用活頁式設計，受到電纜井地下環境的影響，交叉互聯箱容易出現受潮，變形，生銹（如圖2所示）的情況，這對于電纜線路的檢修，運行維護極為不便，給現場運維人員造成了一定的困擾。

圖2 交叉互聯箱生銹

由于地下或者電纜井長期的潮濕環境導致電纜交叉互聯箱生銹，而活頁式設計導致箱體不易打開，從而影響線路交叉互聯箱的正常使用，同時由于非人為因素導致交叉互聯箱體本體出現破裂或者變形的情況，這都對電纜線路的運行維護造成一定的困擾，其活頁式的設計容易導致箱體出現破損，同時現階段的交叉互聯箱本體防水性設計一般，這對于交叉互聯箱的周期性檢查極為不利［5-6］。

一般情況下，只有當電纜線路本體發生不可逆故障，在進行故障排查時，會進行交叉互聯段的確認，從而進行交叉互聯箱體的確認，此時，需要交叉互聯箱完整且保證電纜線路的故障不是由此誘發導致，同時大大縮減電纜故障恢復的時間?；诂F階段電纜交叉互聯箱存在的問題，本文從交叉互聯箱既有的設計結構上進行改進，同時考慮了交叉互聯箱的防水性，安全穩定性以及易拆卸特性，設計了一款具有可行性的交叉互聯箱蓋板。

3 新型交叉互聯箱設計方案

本文從電纜交叉互聯箱的現有設計出發，由于在電纜線路鋪設時，其交叉互聯箱本體的設計已經進入電纜主體結構中，即現階段交叉互聯箱的主體結構沒辦法發生改變。本文主要從交叉互聯箱的防水性能考慮，結合現階段電纜交叉互聯箱合頁形式的設計進行了交叉互聯箱的蓋板改造，如圖3所示為原始交叉互聯箱的箱體主結構，該結構采用外蓋板固定的形式進行設計，當電纜線路安裝設計完成后，對電纜線路進行接線，之后采用螺絲固定的形式進行擰緊蓋板，該蓋板螺絲數量較多，會由于潮濕生銹導致螺絲斷裂，從而無法進行維護［7］。

圖3 電纜交叉互聯箱主結構

基于交叉互聯箱體蓋板固定螺絲較多，本文從蓋板的靈活性角度出發，設計了一款可靈活拆卸的門框，如圖4所示為該可拆卸門框的結構。該門框卡于現有的電纜交叉互聯箱主體結構上，在門框四個邊上設計了一個彈簧搭扣，該彈簧搭扣一方面可以扣緊原有的電纜交叉互聯接地箱本體，另一方面可以扣緊交叉互聯箱的蓋板，如圖5所示為該彈簧搭扣的結構，該彈簧搭扣凹面直接嵌入電纜接地箱主體結構本體上，防止蓋板以及主框結構出現滑落、松動的情況，同時在彈簧搭扣主體箱結構上進行螺絲固定，此時門框和原本的電纜交叉互聯箱基本為一個整體的結構，只需要通過扣動外搭扣即可實現蓋板的固定以及取出，當進行電纜交叉互聯段檢修維護時，需要180°對位的彈簧搭扣同時動作才可以取出或者進行安裝，以便于箱體的整體結構動作協調性和一致性［8-9］。

圖4 可拆卸門框

圖5 彈簧搭扣

基于原交叉互聯箱主體結構存在的防水特性的問題，本文在設計時采用了雙層的防水結構進行設計，如圖6所示，在原本的電纜交叉互聯箱外殼體凹槽中設計了防水凸面結構，同時在可拆卸門口上設計了凹面結構，以保證兩結構體的完全嵌合，從而實現原電纜交叉互聯箱的防水。同時，在可拆卸門口外表面加入了密封橡膠，該密封橡膠設計符合原交叉互聯接地箱的箱體結構，從而保證了箱體蓋板與可移動門框之間不會出現滲水的情況，該結構的交叉互聯接地箱可大幅減少因潮濕環境以及滲水因素導致箱體中出現滲水的情況，從而避免電纜交叉互聯接地箱出現內部生銹的情況。

圖6 可拆卸門框防水設計

4 結束語

本文結合現有交叉互聯箱存在的問題和交叉互聯箱的可方便拆卸特性，設計了一款電纜交叉互聯箱蓋板。該蓋板未采用原有的螺絲固定方案，利用了彈簧搭扣和原主箱體配合的特性，可實現交叉互聯箱的反復便利使用，同時從防水特性方面分析，采用了多層防水設計，在原箱體以及可移動門框上均進行了防水設計，從而實現了該箱體的穩定、便利使用，從一定程度上解決了現階段電纜交叉互聯箱存在的問題，并在現場投入了使用，具有一定的可行性。