高壓輸電電纜敷設(shè)方式的選擇研究

徐志明

江蘇啟安建設(shè)集團有限公司 江蘇 啟東 226200

引言

結(jié)合實際運行維護經(jīng)驗，本工作對高壓輸電電纜（35kV及以上）直埋、保護管、電纜溝、隧道及頂管等敷設(shè)方式的優(yōu)缺點進行分析，并介紹了某地高壓輸電電纜運行維護管控的注意事項，為未來高低壓電纜工程的遷改和基建提供選擇參考。

1 某地高壓輸電電纜現(xiàn)狀

目前，某地輸電管理所管轄35kV及以上電壓等級電纜線路長度共249.215km，比2018年新增25km，包含220kV電纜線路9.9km，110kV電纜線路234.415km，35kV電纜線路4.9km，其中，直埋、保護管、電纜溝、隧道(綜合管廊)、頂管敷設(shè)長度分別為3.5、64.882、177.233、3.2、0.4km。

2 高壓輸電電纜敷設(shè)方式

2.1 直埋

直埋敷設(shè)要求沿電纜全長的上、下緊鄰側(cè)鋪以厚度不小于100mm的軟土或砂層，沿電纜全長應(yīng)覆蓋不小于電纜兩側(cè)各50mm的保護板，保護板應(yīng)采用混凝土，且在保護板上層鋪設(shè)防腐、防蟻警示標志帶，便于在防外力破壞中形成最后一道警示防線，同時根據(jù)不同地形沿電纜路徑豎立明顯的方位標志或標樁。直埋電纜自土溝引進隧道、人井及建筑物時，應(yīng)穿入管中并將管口堵塞，以防止進水。

電纜直埋敷設(shè)后處于免運行維護狀態(tài)，因此前期對電纜施工敷設(shè)工藝要求高，應(yīng)全面對施工前、中、后進行過程管控，避免施工過程中損傷電纜。

優(yōu)點：投資少，電纜不會被積水、淤泥浸泡，不易被盜，節(jié)省電纜中間接頭防火措施，用電纜故障儀檢測故障時易通過聲磁同步技術(shù)定位故障，減少路面開挖量。

缺點：不利于檢修維護，增容性差，對施工工藝要求高，易遭受外力破壞，需要大量砂層，受地質(zhì)影響大，易遭受白蟻、易被化學(xué)物質(zhì)等腐蝕。

某地屬于喀斯特地貌，以山地、丘陵為主，電纜直埋所需大量砂層不易獲取，因此，電纜直埋對于某地電網(wǎng)具有局限性。

2.2 保護管

保護管敷設(shè)要求單芯電纜以單根穿管時，不得使用未分隔磁路的金屬管，電纜保護管內(nèi)徑應(yīng)按不小于電纜外徑的1.5倍配置，若其太小，不便于電纜敷設(shè)。敷設(shè)電纜之前，保護管的管口應(yīng)打磨圓滑或配置專用喇叭口，且保護管內(nèi)雜物必須清除干凈，防止敷設(shè)時劃傷電纜。敷設(shè)電纜后，保護管在工作井處的管口應(yīng)封堵。保護管之間應(yīng)保持不小于20mm的間距，防止電纜之間發(fā)生串燒。

同電纜直埋敷設(shè)類似，除中間接頭需要定期運行維護外，電纜本體處于免運行維護狀態(tài)，因此，前期對電纜施工敷設(shè)工藝要求高，一旦電纜被劃傷，長期運行后會引起電纜擊穿故障。2017年，某地110kV輸電電纜發(fā)生一起保護管電纜擊穿跳閘事故，該段電纜總長4.9km，保護管敷設(shè)，分成5個中間接頭，故障點最后確認在保護管段，分析原因即為電纜敷設(shè)過程中造成外護套嚴重損傷，長期運行后引起外護套發(fā)熱，最后導(dǎo)致電纜被擊穿。

優(yōu)點：相對于直埋敷設(shè)，保護管敷設(shè)便于電纜運行和維護，并且可預(yù)留電纜通道和通信管道，為遠期擴容留下空間，電纜不會被積水、淤泥浸泡，不易被盜。

缺點：相對于直埋敷設(shè)，保護管敷設(shè)用地范圍較大、成本較高。保護管內(nèi)電纜運行時產(chǎn)生的熱量不能及時散發(fā)，會加大電纜保護層材料老化，造成電纜壽命的縮短。因電纜用保護管包封且存在回聲，大大減弱了利用聲磁同步技術(shù)定位故障的效果[3]。

2.3 電纜溝

根據(jù)中國南方電網(wǎng)有限責任公司2016版《35～500 k:V電力電纜線路運行規(guī)程》：110kV及以上新建電纜溝宜采用鋼筋混凝土型式，不宜采用磚混結(jié)構(gòu)。某地高壓輸電電纜主推電纜溝，特別是遷改線路，電纜溝單側(cè)敷設(shè)，設(shè)計凈高為1800mm、凈寬為900mm及以上，雙側(cè)敷設(shè)設(shè)計凈高為1800mm、凈寬為1300mm及以上，支架一般設(shè)計為3000～5000mm，電纜溝尺寸根據(jù)規(guī)劃敷設(shè)電纜根數(shù)進行具體調(diào)整，采用整體澆筑形式，避免蓋板存在縫隙及易被壓壞等帶來的弊端。電纜溝中間接頭應(yīng)做好防火防爆措施，且中間接頭兩側(cè)電纜各約3m區(qū)段和該范圍內(nèi)臨近并行敷設(shè)的其他電纜上，采用防火涂料或阻火包帶以阻止燃燒，應(yīng)保證電纜與電纜之間無防火盲區(qū)，溝內(nèi)設(shè)置防火墻及防火隔層。

優(yōu)點：電纜溝增容空間大，便于人員行走進行電纜運行和維護，電纜敷設(shè)快捷便利，且散熱性能好，故障查找簡單快捷。

缺點：投入成本高，占地面積大，密閉空間有害氣體多，通訊不暢，電纜溝易形成積水、淤泥及發(fā)生回流線或接地線偷盜事件，易被其他管線部門利用，造成電纜溝內(nèi)存在不同單位、不同部門的管、線、纜，不利于管理。

2.4 隧道或綜合管廊

綜合管廊可以看作是隧道的改造升級版，相對于直埋、保護管及電纜溝，電纜隧道受地形、環(huán)境及資金限制，選擇空間較小，一般建設(shè)在離地面有相當深度，當同一通道最終規(guī)劃的110kV及以上電纜回路數(shù)不小于6個時應(yīng)采用隧道敷設(shè)。目前，某地高壓輸電電纜通道已形成2條隧道，1條綜合管廊，其設(shè)計標準大于規(guī)程要求，比電纜溝高一等級，同電纜溝一致，中間接頭應(yīng)做好防火、防爆措施，且中間接頭兩側(cè)電纜采用防火涂料或阻火包帶以阻止燃燒，溝內(nèi)設(shè)置防火墻及防火隔層。相比電纜溝，隧道內(nèi)應(yīng)安裝電纜智能在線監(jiān)測，包括視頻、環(huán)流、局部放電、溫度、環(huán)境氣體及水位等多種在線監(jiān)測，減少班組成員人工巡維量。

優(yōu)點：隧道增容空間大，配置電纜智能在線監(jiān)測，便于人員遠程進行監(jiān)測，電纜敷設(shè)快捷便利，且散熱性好，故障查找簡單快捷。

缺點：投入成本高，占地面積大，選擇空間小。

2.5 頂管

高壓輸電電纜需穿越山脈、公路主干道時，采用非開挖頂管敷設(shè)，因此，頂管一般只是電纜方式上的部分通道。中國南方電網(wǎng)有限責任公司2016版《35～500kV電力電纜線路運行規(guī)程》對非開挖頂管敷設(shè)有明確的要求，頂管尺寸可根據(jù)全段電纜通道及地理環(huán)境進行合理設(shè)計，如頂管前后段為電纜溝，頂管應(yīng)以電纜溝尺寸進行參考設(shè)計，保證全段電纜運行維護模式一致，目前，某地高壓輸電電纜頂管按照人員能夠正常檢修尺寸進行設(shè)計。

優(yōu)點：相對于直埋及保護管，便于電纜運行和維護，對地面干擾小，電纜敷設(shè)快捷便利，且散熱好，故障查找簡便快捷。

缺點：增容空間較小，投入成本高，占地面積大，空間小，易形成積水、淤泥及發(fā)生回流線或接地線偷盜事件，易被其他管線部門利用，造成溝內(nèi)存在不同單位、不同部門的管、線、纜，不利于管理。

3 注意事項

3.1 運行維護部門全過程管控

電纜運行維護部門應(yīng)從前期規(guī)劃、設(shè)計審查、電纜溝隱蔽工程驗收、電纜敷設(shè)、附件制作、中間驗收和竣工驗收等環(huán)節(jié)進行全過程管控，確保每個節(jié)點關(guān)鍵部位符合運行維護及規(guī)程要求，保證電纜投運后安全穩(wěn)定運行。

3.2 注重電纜敷設(shè)增容性

在電纜通道建成后，必然會預(yù)留電纜通道，在前期電纜敷設(shè)過程中，應(yīng)注重后期增容時電纜敷設(shè)的便利性，如保護管敷設(shè)時，前期敷設(shè)電纜時，不應(yīng)從上至下按照橫排敷設(shè)，應(yīng)按照品字形沿兩側(cè)豎排敷設(shè)。在電纜溝及隧道敷設(shè)時，應(yīng)盡量從下至上進行敷設(shè)。目前，某地高壓輸電電纜保護管以敷設(shè)4個回路數(shù)及以上電纜進行規(guī)劃設(shè)計，110kV電纜溝按4個回路數(shù)及以上、220kV電纜溝或隧道按2個回路數(shù)及以上進行規(guī)劃設(shè)計，電纜溝或隧道增容靈活性好，如空間足夠，只需安裝電纜支架即可進行增容。

3.3 提升電纜通道防水性

在設(shè)計時，應(yīng)盡量提升電纜通道防水性，如保護管敷設(shè)時，將保護管進行防水封堵，電纜溝及隧道敷設(shè)時，強化施工縫及連接縫的防水處理。此外，除了電纜隧道，其余敷設(shè)方式通道排水基本依靠集水井自然滲透，效果欠佳，可采用更多的防水措施來緩解，如工作井、檢修井及中間接頭井是水、泥沙的主要來源，可在前期將井蓋板設(shè)計成有防水內(nèi)膽的雙重井蓋，形成一個封閉無縫空間，能有效防止地面上的水、泥沙流至通道內(nèi)，同時這也是某地輸電電纜的固定設(shè)計方式，相比以往無防水內(nèi)膽井蓋，電纜通道內(nèi)水量減少了90%，效果顯著。

3.4 增強電纜接地可靠性

高壓輸電電纜接地線及回流線經(jīng)常被盜，2015年11月13日成立至今，本所運行維護的輸電電纜接地線及部分回流線被盜線路數(shù)量35條，涉及桿塔54基、電纜溝1條，回流線2條，電纜接地線被盜呈現(xiàn)愈演愈烈之勢，甚至出現(xiàn)修補即被盜的尷尬狀況。部分線路已多次搶修恢復(fù)后再次被盜。缺少可靠接地的電纜設(shè)備已多次發(fā)生放電、燃燒等情況，致使線路被迫停運，對我局電網(wǎng)的可靠性及安全穩(wěn)定運行造成了重大影響。

目前采取臨時處理措施進行搶修。在發(fā)現(xiàn)被盜情況時，立即申請將線路轉(zhuǎn)檢修狀態(tài)進行搶修，采用240mm2的鋁芯絕緣導(dǎo)線臨時替代銅芯電纜進行臨時恢復(fù)，待完善終端桿塔的防盜、防破壞措施后，再將接地線恢復(fù)為原設(shè)計線徑的銅芯電纜。

針對1號桿塔至變電站側(cè)為電纜的情況，應(yīng)盡量將電纜金屬護套直接接地設(shè)置在變電站內(nèi)，1號桿塔為保護接地，一旦1號桿塔接地線被盜，只是保護接地側(cè)被破壞，而變電站側(cè)直接接地完好，不會因失去接地造成電纜或保護器被擊穿引起放電跳閘事件。

3.5 推廣電纜智能監(jiān)測性

國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)均在大力推廣高壓輸電電纜智能在線監(jiān)測，同時已編入運行規(guī)程及技術(shù)導(dǎo)則里。對于新增電纜線路，在前期規(guī)劃之初，將電纜智能監(jiān)測系統(tǒng)列入設(shè)計范圍，否則后期進行立項安裝更加困難，如電纜敷設(shè)方式為保護管、直埋時，前期可將電纜及在線監(jiān)測所需電源線、光纖等設(shè)備同時敷設(shè)安裝，避免后期安裝帶來的諸多不便。針對在線監(jiān)測取電困難問題，某地高壓輸電電纜采用報裝取電及就近變電站取電方式，正在嘗試感應(yīng)取電及分布式終端遠程上傳的方式。

目前，某地高壓輸電電纜已完成12條電纜線路的在線監(jiān)測，并在持續(xù)建設(shè)中，覆蓋接地環(huán)流、局部放電、本體溫度等主要功能，2020年底將完成綜合管廊內(nèi)一條智能輸電電纜線路建設(shè)，包含感應(yīng)取電、智能機器人巡檢、視頻監(jiān)控、故障測距，環(huán)流、局部放電、本體及環(huán)境溫度、氣體檢測及智能井蓋等功能。相比傳統(tǒng)人工巡視，在線監(jiān)測顯著提高了運行維護效率，可實時監(jiān)測電纜運行狀態(tài)。

3.6 電纜路徑可探測性

根據(jù)南方電網(wǎng)智能輸電線路裝備技術(shù)導(dǎo)則，電纜線路應(yīng)加設(shè)基于RFID技術(shù)的電子識別標簽及具備身份識別的智能井蓋，并形成可探測的電纜電子路徑，可避免因周圍環(huán)境發(fā)生變化而無法正確定位電纜具體通道的問題，解決電纜路徑不清晰的安全隱患。在電纜前期規(guī)劃之初，應(yīng)將可探測安健環(huán)納入設(shè)計范圍，避免后期重新探測路徑進行安裝帶來的不便。

目前，某地高壓輸電電纜60%的線路已完成可探測安健環(huán)安裝，可探測安健環(huán)分為兩部分：基于RFID的可探測地下電子信息標識器，用于電纜通道路徑標注；基于RFID的可探測電子扎帶，用于識別具體線路信息。可探測安健環(huán)完成后生成電子路徑，在后臺服務(wù)器進行展示，避免傳統(tǒng)電纜路徑因周圍環(huán)境發(fā)生變化而無法正確定位電纜的問題。對于新增電纜線路，在投運前完成電纜可探測安健環(huán)安裝，運行維護部門方可申報投運申請。

4 結(jié)束語

高壓輸電電纜敷設(shè)方式的選擇直接影響電纜后期的運維模式，本工作結(jié)合現(xiàn)有電纜運行維護經(jīng)驗，分析了電纜直埋、保護管、電纜溝、隧道及頂管敷設(shè)的優(yōu)缺點，同時介紹了某地高壓輸電電纜管控的部分注意事項。針對遷改或基建項目，電纜敷設(shè)方式可根據(jù)各種因素，合理地選擇便于運行維護的最佳方案。