電纜交叉互聯(lián)箱體設(shè)計(jì)探討

林 杰 張 浩 阮耀萱 盧潤戈 劉 群 李 茂 周卓蓓

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司廣州供電局）

0 引言

近年來，我國城鎮(zhèn)化發(fā)展迅速，城市發(fā)展導(dǎo)致無論是人口還是建筑都呈現(xiàn)高度集中的狀態(tài)，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(lián)聚乙烯電纜線路。長距離交聯(lián)聚乙烯電纜線路由于其護(hù)層存在感應(yīng)電壓過高的情況，為防止長時間運(yùn)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(lián)接地，以減少電纜線路因發(fā)熱造成的電能損耗以及電纜故障風(fēng)險。在電纜線路交叉互聯(lián)箱中三相采用換位形式進(jìn)行鋪設(shè)，最終通過地線接地，從而實(shí)現(xiàn)三相平衡的功能以減少無功損耗?，F(xiàn)階段，電纜交叉互聯(lián)箱運(yùn)行環(huán)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(huán)境以及排水系統(tǒng)的影響，交叉互聯(lián)箱易發(fā)生各類故障，這給電纜線路運(yùn)維人員檢修、巡視、維護(hù)造成了一定的困難。

本文從交叉互聯(lián)電纜防水性、便利性的角度出發(fā)，考慮到設(shè)計(jì)初期電纜箱的主箱體結(jié)構(gòu)已經(jīng)固定，將交叉互聯(lián)箱蓋板從傳統(tǒng)的合頁形式改變成彈簧觸扣形式，同時在電纜交叉互聯(lián)箱外框上添加防水性能更強(qiáng)的密封條以保證電纜交叉互聯(lián)箱的穩(wěn)定運(yùn)行。

1 電纜交叉互聯(lián)箱的必要性

長距離輸電電纜線路正逐漸替代傳統(tǒng)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(hù)接地一端直接接地方式運(yùn)行，即可滿足電纜線路的正常運(yùn)行。而長距離輸電電纜線路采用此類直接接地或者保護(hù)接地的方式無法滿足長距離輸電電纜線路的正常運(yùn)行。為保證長距離輸電電纜線路正常運(yùn)行，在電纜線路超過500m時，電纜線路采用交叉互聯(lián)方式進(jìn)行接地保護(hù)，從而防止長距離電纜線路中間鎧裝層因感應(yīng)電壓過高導(dǎo)致電纜線路發(fā)生不可逆損傷。因此大部分電纜線路采用交叉互聯(lián)的方式以保證長距離輸電電纜線路中間部分環(huán)流不至于過高，從而保證電纜線路的穩(wěn)定運(yùn)行。

在長距離輸電電纜線路進(jìn)行輸電時，需要對長電纜線路進(jìn)行交叉互聯(lián)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(jìn)行鎧裝層交叉互聯(lián)接地，從而減少長距離電纜線路鎧裝層的中間環(huán)流［1］。如圖1所示為長距離輸電電纜線路交叉互聯(lián)接地等效示意圖，主要是通過鎧裝接地線換相方式進(jìn)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(lián)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(lián)箱2將C相轉(zhuǎn)化成B相，A相轉(zhuǎn)化成C相，B相轉(zhuǎn)化成C相，從而保證電纜線路的穩(wěn)定運(yùn)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(jìn)行減小長距離電纜中間鎧裝層電壓，采用了交叉互聯(lián)箱進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，該箱體在箱體內(nèi)部進(jìn)行接地線換相，然后通過一個不超過10Ω的電阻進(jìn)行接地，從而大幅減少了電纜中感應(yīng)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(lián)箱存在是必不可少的［2-4］。

2 交叉互聯(lián)箱存在的問題

現(xiàn)階段電纜交叉互聯(lián)箱在進(jìn)行線路設(shè)計(jì)時，一般將交叉互聯(lián)箱設(shè)計(jì)進(jìn)入電纜本體中，在進(jìn)行施工設(shè)計(jì)時，將電纜交叉互聯(lián)箱直接接入電纜中，因此其運(yùn)行環(huán)境一般為電纜井或者電纜通道處，其安裝環(huán)境以及運(yùn)行環(huán)境極為有限。現(xiàn)階段大量的電纜交叉互聯(lián)箱體采用活頁式設(shè)計(jì)，受到電纜井地下環(huán)境的影響，交叉互聯(lián)箱容易出現(xiàn)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(yùn)行維護(hù)極為不便，給現(xiàn)場運(yùn)維人員造成了一定的困擾。

圖2 交叉互聯(lián)箱生銹

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

一般情況下，只有當(dāng)電纜線路本體發(fā)生不可逆故障，在進(jìn)行故障排查時，會進(jìn)行交叉互聯(lián)段的確認(rèn)，從而進(jìn)行交叉互聯(lián)箱體的確認(rèn)，此時，需要交叉互聯(lián)箱完整且保證電纜線路的故障不是由此誘發(fā)導(dǎo)致，同時大大縮減電纜故障恢復(fù)的時間。基于現(xiàn)階段電纜交叉互聯(lián)箱存在的問題，本文從交叉互聯(lián)箱既有的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)，同時考慮了交叉互聯(lián)箱的防水性，安全穩(wěn)定性以及易拆卸特性，設(shè)計(jì)了一款具有可行性的交叉互聯(lián)箱蓋板。

3 新型交叉互聯(lián)箱設(shè)計(jì)方案

本文從電纜交叉互聯(lián)箱的現(xiàn)有設(shè)計(jì)出發(fā)，由于在電纜線路鋪設(shè)時，其交叉互聯(lián)箱本體的設(shè)計(jì)已經(jīng)進(jìn)入電纜主體結(jié)構(gòu)中，即現(xiàn)階段交叉互聯(lián)箱的主體結(jié)構(gòu)沒辦法發(fā)生改變。本文主要從交叉互聯(lián)箱的防水性能考慮，結(jié)合現(xiàn)階段電纜交叉互聯(lián)箱合頁形式的設(shè)計(jì)進(jìn)行了交叉互聯(lián)箱的蓋板改造，如圖3所示為原始交叉互聯(lián)箱的箱體主結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)采用外蓋板固定的形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，當(dāng)電纜線路安裝設(shè)計(jì)完成后，對電纜線路進(jìn)行接線，之后采用螺絲固定的形式進(jìn)行擰緊蓋板，該蓋板螺絲數(shù)量較多，會由于潮濕生銹導(dǎo)致螺絲斷裂，從而無法進(jìn)行維護(hù)［7］。

圖3 電纜交叉互聯(lián)箱主結(jié)構(gòu)

基于交叉互聯(lián)箱體蓋板固定螺絲較多，本文從蓋板的靈活性角度出發(fā)，設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)。該門框卡于現(xiàn)有的電纜交叉互聯(lián)箱主體結(jié)構(gòu)上，在門框四個邊上設(shè)計(jì)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(lián)接地箱本體，另一方面可以扣緊交叉互聯(lián)箱的蓋板，如圖5所示為該彈簧搭扣的結(jié)構(gòu)，該彈簧搭扣凹面直接嵌入電纜接地箱主體結(jié)構(gòu)本體上，防止蓋板以及主框結(jié)構(gòu)出現(xiàn)滑落、松動的情況，同時在彈簧搭扣主體箱結(jié)構(gòu)上進(jìn)行螺絲固定，此時門框和原本的電纜交叉互聯(lián)箱基本為一個整體的結(jié)構(gòu)，只需要通過扣動外搭扣即可實(shí)現(xiàn)蓋板的固定以及取出，當(dāng)進(jìn)行電纜交叉互聯(lián)段檢修維護(hù)時，需要180°對位的彈簧搭扣同時動作才可以取出或者進(jìn)行安裝，以便于箱體的整體結(jié)構(gòu)動作協(xié)調(diào)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(lián)箱主體結(jié)構(gòu)存在的防水特性的問題，本文在設(shè)計(jì)時采用了雙層的防水結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖6所示，在原本的電纜交叉互聯(lián)箱外殼體凹槽中設(shè)計(jì)了防水凸面結(jié)構(gòu)，同時在可拆卸門口上設(shè)計(jì)了凹面結(jié)構(gòu)，以保證兩結(jié)構(gòu)體的完全嵌合，從而實(shí)現(xiàn)原電纜交叉互聯(lián)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(shè)計(jì)符合原交叉互聯(lián)接地箱的箱體結(jié)構(gòu)，從而保證了箱體蓋板與可移動門框之間不會出現(xiàn)滲水的情況，該結(jié)構(gòu)的交叉互聯(lián)接地箱可大幅減少因潮濕環(huán)境以及滲水因素導(dǎo)致箱體中出現(xiàn)滲水的情況，從而避免電纜交叉互聯(lián)接地箱出現(xiàn)內(nèi)部生銹的情況。

圖6 可拆卸門框防水設(shè)計(jì)

4 結(jié)束語

本文結(jié)合現(xiàn)有交叉互聯(lián)箱存在的問題和交叉互聯(lián)箱的可方便拆卸特性，設(shè)計(jì)了一款電纜交叉互聯(lián)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(shí)現(xiàn)交叉互聯(lián)箱的反復(fù)便利使用，同時從防水特性方面分析，采用了多層防水設(shè)計(jì)，在原箱體以及可移動門框上均進(jìn)行了防水設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)了該箱體的穩(wěn)定、便利使用，從一定程度上解決了現(xiàn)階段電纜交叉互聯(lián)箱存在的問題，并在現(xiàn)場投入了使用，具有一定的可行性。