城區(qū)變電站電纜設(shè)施敷設(shè)方式優(yōu)化

李玉山　王強(qiáng)　裴永

【摘 要】本文通過依托某城區(qū)110kV變電站工程電纜設(shè)施，戶外、戶內(nèi)電纜敷設(shè)方式研究，在電纜夾層、電纜溝和排管敷設(shè)方式中對比優(yōu)選。在保證電纜敷設(shè)滿足相關(guān)規(guī)定的同時(shí)，使電纜通道與電氣平面布置及環(huán)境相協(xié)調(diào)，方便電氣設(shè)備的連接，節(jié)約電纜用量和運(yùn)行維護(hù)成本，提高工程總體的全壽命周期成本。

【關(guān)鍵詞】變電站；電纜；隧道；設(shè)施優(yōu)化

0 引言

隨著城市的不斷發(fā)展和對空間的合理利用，在城市中埋地敷設(shè)電力電纜相比于在路面架設(shè)桿塔和導(dǎo)線，具有占地面積小、敷設(shè)靈活、美化市容等優(yōu)勢。電力電纜是在電力系統(tǒng)中用于傳輸和分配電能的導(dǎo)體。電力電纜送電線路是除了架空送電線路之外的另一種傳輸電能的途徑。隨著我國電力工業(yè)高速發(fā)展，電力電纜送電線路已成為我國電力網(wǎng)絡(luò)中不可缺少的輸電設(shè)備，尤其是在城市輸配電中得到了更加廣泛的應(yīng)用。與架空線路相比較，電力電纜的主要優(yōu)點(diǎn)有：①因受外界因素，如雷害、雪害、風(fēng)害、鳥害等的影響小，供電可靠性高；②電力電纜是埋入地下的，工程隱蔽，對市容環(huán)境影響較小。即使發(fā)生事故，一般也不會影響人身安全；③電纜電容較大，可改善線路功率因數(shù)。

1 工程概況

110kV未來變電站站址位于金水區(qū)黑莊路南，燕鳳北路東。該變電站屬于城市變電站，全戶內(nèi)布置，全部設(shè)備布置于生產(chǎn)綜合樓內(nèi)。結(jié)合《關(guān)于鄭州市區(qū)110千伏未來輸變電工程可行性研究報(bào)告審查意見的通知》和本工程實(shí)際情況，該站110kV進(jìn)出線和10kV出線均采用電纜的方式。這種送電方式具有占地面積小、敷設(shè)靈活、美化市容等優(yōu)勢。

2 電力電纜敷設(shè)方式

電力電纜敷設(shè)方式的選擇應(yīng)根據(jù)工程條件、環(huán)境特點(diǎn)和電纜類型、數(shù)量等因素確定。同時(shí)還要按照運(yùn)行安全可靠、便于維護(hù)的要求和經(jīng)濟(jì)技術(shù)合理的原則來選擇。電力電纜敷設(shè)方式一般選擇直埋敷設(shè)、溝道敷設(shè)、排管敷設(shè)、隧道敷設(shè)、電纜層敷設(shè)方式，以及上述方式交互結(jié)合的方式敷設(shè)。電纜敷設(shè)方式的選擇應(yīng)根據(jù)工程項(xiàng)目中電纜類型及數(shù)目、電纜路徑特點(diǎn)等因素來選擇。

2.1 直埋敷設(shè)

直埋敷設(shè)就是直接埋在地下的一種敷設(shè)方式，其具有投資省的顯著優(yōu)點(diǎn)，是被廣為采用的一種敷設(shè)方式。敷設(shè)電纜前，應(yīng)檢查電纜表面有無機(jī)械損傷，并用lkV兆歐表遙測絕緣，其絕緣電阻一般不低于10MΩ。①電纜溝的深度應(yīng)按有關(guān)規(guī)劃部門提供的標(biāo)高來決定，必須保證電纜的埋設(shè)深度。直埋電纜的深度不應(yīng)小于0.7m，穿越農(nóng)田時(shí)不應(yīng)小于lm。直埋電纜的溝底應(yīng)無硬質(zhì)雜物，溝底鋪100mm厚的細(xì)土或黃砂。電纜敷設(shè)時(shí)應(yīng)留全長0.5%～1%的裕度，敷設(shè)后再加蓋100mm的細(xì)土或黃砂，然后用水泥蓋板保護(hù)，其覆蓋寬度應(yīng)超過電纜兩側(cè)各50mm，也可用磚塊替代水泥蓋板?；靥钪翜仙畹囊话霑r(shí)，建議鋪一層帶有警示標(biāo)志的彩條布。待回填完成后，應(yīng)在電纜轉(zhuǎn)彎處、中間接頭處、與其他管線交接處等特殊位置放置明、顯的方位標(biāo)志和標(biāo)樁，以增強(qiáng)防止外力破壞能力；②電纜穿越道路及建筑物或引出地面高度在2m以下的部分，均應(yīng)穿鋼管保護(hù)。保護(hù)管長度在30m以下者，內(nèi)徑不應(yīng)小于電纜外徑的1.5倍，超過30m以上者不應(yīng)小于2.5倍。兩端管口應(yīng)做成喇叭形，管內(nèi)壁應(yīng)光滑無毛刺，鋼管外面應(yīng)涂防腐漆。電纜引入及引出電纜溝、建筑物及穿入保護(hù)管時(shí)，出人口和管口應(yīng)封閉；③交流四芯電纜穿入鋼管或硬質(zhì)塑料管時(shí)，每根電纜穿一根管子。單芯電纜不允許單獨(dú)穿在鋼管內(nèi)（采取措施者除外），固定電纜的夾具不應(yīng)有鐵件構(gòu)成的閉合磁路。

2.2 溝道敷設(shè)

磚砌或預(yù)制溝體敷設(shè)方式也是一種普遍采用的電纜敷設(shè)方式。雖然一次性投資較大，但其中可以同時(shí)容納許多類型、許多數(shù)量電纜，還可隨時(shí)增加或減少，只需用電纜支架加以區(qū)分隔離，無需再次進(jìn)行開挖作業(yè)，由于溝道本身具有很好的保護(hù)基礎(chǔ)，可以抗拒外力對電纜造成的破壞，使檢修和保護(hù)都非常方便。采用溝道敷設(shè)電纜，排列電纜的間距對電纜載流量，溫升，防火災(zāi)影響較大，故敷設(shè)時(shí)須保證電纜間的最小間距。電纜條數(shù)較少時(shí)可直接敷設(shè)于溝底，如直接敷設(shè)于溝底的電纜有可能被水，油或其他液體浸泡時(shí)，則應(yīng)將電纜敷設(shè)于溝內(nèi)支架上，電纜溝內(nèi)同側(cè)敷設(shè)的各種電纜支架的排列應(yīng)按高壓電纜，低壓電纜，控制電纜的順序自上而下進(jìn)行排列。溝道內(nèi)敷設(shè)電纜要做好防火災(zāi)措施，電纜表面應(yīng)刷防火涂料，中間接頭應(yīng)安裝在耐火封閉的保護(hù)盒內(nèi)。

優(yōu)點(diǎn)：相對于直埋敷設(shè)和排管敷設(shè)，電纜溝敷設(shè)增容空間大，溝內(nèi)人行通道便于電纜運(yùn)行巡視和檢修維護(hù)，電纜敷設(shè)便利，通風(fēng)和排水措施良好，可盡快散發(fā)電纜運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量，延長電纜使用壽命。一次性投資，相應(yīng)減少電纜通道長期維修費(fèi)用。

缺點(diǎn)：占地面積相對于直埋敷設(shè)和排管敷設(shè)較大，一次性費(fèi)用投入較大。

2.3 排管敷設(shè)

當(dāng)電纜出線較多，直埋敷設(shè)有困難，且又不易修溝時(shí)，可采用排管敷設(shè)方式。排管內(nèi)徑不應(yīng)小于電纜外徑的1.5倍，埋深應(yīng)在施工場地凍土層以下，排管向工作井方向應(yīng)有不少于O.2%的坡度，每個排管之間應(yīng)有20 mm間隙，以保證散熱。敷設(shè)電纜時(shí)，排管的管口應(yīng)打磨圓滑，管內(nèi)的雜物必須清除干凈，防止劃傷電纜。為了便于檢查和維修，在排管轉(zhuǎn)彎處、分支處、排管終端及直線段每隔75m處需設(shè)置工作井，電纜的接頭均應(yīng)設(shè)在井內(nèi)。在選用排管管材時(shí)，應(yīng)選用抗沖擊性能好，承壓能力較強(qiáng)的管材，不宜采用熱阻系數(shù)較大的管材，以利于投入運(yùn)行后電纜的散熱。目前主線比較常用的是采用PVC—C管，橫向跨路比較常用的為涂塑鋼管（用于可破路施工地段）和熱熔接PE拉管（用于不可破路施工地段）。

優(yōu)點(diǎn)：相對于直埋敷設(shè)，排管敷設(shè)便于電纜運(yùn)行和維護(hù)，并且可預(yù)留電纜通道和通信管道，為遠(yuǎn)期擴(kuò)容留下空問；相對于電纜溝敷設(shè)，排管敷設(shè)可適當(dāng)減少征地，電纜工井可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)地情況做相應(yīng)調(diào)整，靈活性較高。排管敷設(shè)防火性能突出，可有效阻止火勢蔓延，相對于電纜溝敷設(shè)可降低部分造價(jià)。

缺點(diǎn)：相對于直埋敷設(shè)，排管敷設(shè)用地范圍較大，成本較高；相對于電纜溝敷設(shè)，排管敷設(shè)時(shí)，電纜必須按照規(guī)定管孔敷設(shè)，不能有效避免電纜交叉，電纜排管內(nèi)電纜運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)散發(fā)，會加大電纜損耗。造成電纜壽命的縮短。另外，排管接口較多，處理不當(dāng)會造成多處滲、漏水點(diǎn)，增加管道維修費(fèi)用。

2.4 電纜隧道敷設(shè)

對于城市某些地段，地下管線集中，難以布局，這時(shí)就必須建設(shè)較大空間的地下走廊。根據(jù)不同管線，考慮安全合理因素加以安排。在隧道中敷設(shè)電纜必須考慮的問題就是防火和防潮。因此在電纜隧道內(nèi)設(shè)置防火墻，防火隔層，配置防火工具及報(bào)警裝置。另外電纜隧道應(yīng)有良好的通風(fēng)排水設(shè)施，以降低隧道內(nèi)的環(huán)境溫度和保持隧道內(nèi)的干爽，保證電纜的載流量，延長電纜的使用壽命。優(yōu)點(diǎn)：可以同時(shí)敷設(shè)各電壓等級的許多電力電纜，便于電纜的敷設(shè)、檢修、更換和故障測尋等。缺點(diǎn)：同其他相關(guān)部門管道交叉較多，一次性投資太大。

2.5 電纜層敷設(shè)方式

將電纜敷設(shè)在建筑物的地下層或發(fā)電廠、變電所主控室及屋內(nèi)配電室下的電纜夾層中的一種電纜安裝方式。主要用在高層住宅小區(qū)、發(fā)電廠或進(jìn)出電纜線路較多的變電站中。由于電纜密集，縱橫交叉，在敷設(shè)時(shí)需妥當(dāng)排列整齊，以免影響運(yùn)行巡視。同時(shí)需采取可靠的防火措施，如推廣采用阻燃電纜等。

3 電力電纜敷設(shè)要求

無論選擇何種電纜敷設(shè)方式，均應(yīng)滿足規(guī)范規(guī)程《DL/T 5221-2005城市電力電纜線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》中規(guī)定：任何方式敷設(shè)的電纜，無論在垂直、水平轉(zhuǎn)向部位和電纜熱伸縮部位以及蛇形弧部位的彎曲半徑，不宜小于表1所規(guī)定的彎曲半徑。

表 1 電纜允許最小彎曲半徑

注 ：D表示電纜外徑；非本表范圍電纜的最小彎曲半徑宜按廠家建議值.

4 本工程電纜敷設(shè)方式優(yōu)化

鄭州市區(qū)110kV未來變電站為全戶內(nèi)布置，所有電氣設(shè)備均布置一層聯(lián)合建筑內(nèi)。

根據(jù)本工程建設(shè)規(guī)模及設(shè)計(jì)方案，110kV最終3回電纜出線，3回主變進(jìn)線（電纜連接），10kV最終36回電纜出線，3回接地變出線，6回電容器組出線，電纜數(shù)量較多。參考《國家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計(jì) 110（66）～500kV變電站分冊》（2011年版）的電纜敷設(shè)方式，本站在110kV GIS室和10kV高壓室地下設(shè)置2.5米高電纜夾層，用于各個電壓等級的電纜敷設(shè)，便于施工和運(yùn)行維護(hù)。

由于110kV線路、內(nèi)橋采用保護(hù)測控一體化裝置，并就地下放安裝在GIS匯控柜中，主變保護(hù)測控裝置、電度表均就地布置，僅監(jiān)控主機(jī)柜、公用測控柜、交直流一體化電源柜等公用設(shè)備布置在二次設(shè)備室，進(jìn)出電纜數(shù)量不多，因此設(shè)計(jì)考慮采用電纜溝敷設(shè)方式，與10kV高壓室地下電纜夾層相連；主變壓器部分、電容器部分和消弧線圈-接地變部分通過平面布置的優(yōu)化，電纜連接方便，且用量少，通過電纜排管敷設(shè)與電纜夾層相連。

根據(jù)站址環(huán)境，結(jié)合電氣平面布置，在110kV GIS室北側(cè)設(shè)置兩道（1.5m×1.5m）戶外電纜溝連接至黑莊路規(guī)劃的電纜隧道，作為變電站110kV進(jìn)線和10kV出線電纜敷設(shè)通道。

5 小結(jié)

通過上述優(yōu)化，110kV未來變電纜設(shè)施戶外采用電纜溝敷設(shè)方式，戶內(nèi)采用電纜夾層、電纜溝和排管敷設(shè)方式。在保證電纜敷設(shè)滿足相關(guān)規(guī)定的同時(shí)，使電纜通道與電氣平面布置相協(xié)調(diào)，方便電氣設(shè)備的連接，節(jié)約電纜用量和運(yùn)行維護(hù)成本。

【參考文獻(xiàn)】

[1]水利電力部西北電力設(shè)計(jì)院.電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊（電氣一次部分）[M].北京：水利電力出版社，1989.

[2]GB50217-2007 電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]GB500095-2011 35kV～110kV變電站設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[責(zé)任編輯：薛俊歌]