电缆技术交流V4.0剖析

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1、,上海电力设计院有限公司 鲁斌 2015年11月,电缆工程设计技术要点,目录,国内各大城市电缆线路现状 电缆工程通道设计技术要点 电缆工程线路设计技术要点 行标修订主要内容介绍 电力电缆及通道运维规程解析 电缆设计技术发展前瞻,一、国内各大城市电缆线路现状,一、国内各大城市电缆线路现状,（一）北京 北京是国内电缆使用最多的城市，也是电缆隧道建设规模最大的城市。隧道是北京主网110kV及以上电压等级电缆的主要敷设方式，排管作为少量10kV配网电缆的敷设方式，而直埋敷设仅用于少量配网线路，主网线路极少采用。,一、国内各大城市电缆线路现状,（二）上海 上海电网是目前我国最大的城市电网。上海电缆通道以

2、排管方式为主。上海早在1979年就有了第一条专用电力隧道， 已建成的500kV世博输变电工程是国内首个城市中心的500kV输电项目，拥有国内目前最大的电力隧道（5500mm），同时也是500kV交联电缆在国内的首次长距离敷设(15km)。,一、国内各大城市电缆线路现状,（三）广州 广州市电缆通道形式以电缆沟、直埋为主，不能开挖处采用埋管、顶管，少数使用综合沟。全市使用电缆隧道敷设的长度为6.4km，仅占总电缆长度的1.5%。 1985年8月，国内首条用于城市电网的110kV单芯交联电缆在广州投运。,二、电缆工程通道设计技术要点,二、电缆工程通道设计技术要点,（一）直埋,1、定义 把电缆敷设入开

3、挖好的壕沟或预制槽盒中，沿线在电缆上下铺设一定厚度的细砂或土，然后盖上保护板或槽盒盖，最后回填，夯实与地面齐平的敷设方式。 2、技术要点 （1）埋深 电缆表面距地面不应小于0.7m，当位于行车道或耕地下时，应适当加深，且不宜小于1.0m。在引入建筑物、与地下建筑物交叉及绕过建筑物时可浅埋，但应采取保护措施。,二、电缆工程通道设计技术要点,敷设于冻土地区时，电缆宜埋在冻土层下，当条件受限制时，应采取防止电缆受到损坏的措施。 （2）防护 直埋敷设的电缆应沿其上、下紧邻侧全线铺以厚度不小于100mm的细砂或土，并在其上覆盖宽度超出电缆两侧各50mm的保护板。电缆敷设于预制钢筋混凝土槽盒时，应先在槽盒

4、内垫厚度不小于100mm的细砂或土，敷设电缆后，用细砂或土填满槽盒，并盖上槽盒盖。 直埋敷设电缆穿越城市交通道路和铁路路轨时，应采取保护措施。,二、电缆工程通道设计技术要点,直埋敷设的电缆，严禁位于地下管道的正下方或者正上方。 （3）警示,在保护板或槽盒盖上层应全线铺设醒目的警示带。 在电缆转弯、接头、进入建筑物等处及直线段每隔一定间距应设置明显的方位标志或标桩，间距不宜大于50m。,二、电缆工程通道设计技术要点,（4）安全距离,注： 用隔板分隔或电缆穿管时不得小于0.25m; 用隔板分隔或电缆穿管时不得小于0.10m; 特殊情况时，减小值不得大于50%。,二、电缆工程通道设计技术要点,1、定

5、义 按规划电缆根数开挖壕沟一次建成多孔管道的地下构筑物。 2、技术要点 供敷设单芯电缆用的保护管管材，应选用非导磁并符合环保要求的管材。供敷设三芯电缆用的保护管管材，还可使用内壁光滑的钢筋混凝土管或镀锌钢管。 土壤覆盖深度不宜小于0.5m。且与电缆、管道（沟）及其他构筑物的交叉距离不宜小于现行国家标准电力工程电缆设计规范GB 50217的规定。,（二）排管,二、电缆工程通道设计技术要点,注： 用隔板分隔或电缆穿管时不得小于0.25m; 用隔板分隔或电缆穿管时不得小于0.10m; 特殊情况时，减小值不得大于50%。,二、电缆工程通道设计技术要点,管材的内径不宜小于电缆外径或多根电缆包络外径的1.

6、5倍。 保护管尽可能做成直线，如需避让障碍物时可做成圆弧状但圆弧半径不得小于12m，如使用硬质管，则在两管镶接处的折角不得大于2.5。 在保护管中设置工井的间距必须按敷设在同一道保护管中重量最重，允许牵引力和允许侧压力最小的一根电缆计算决定。,二、电缆工程通道设计技术要点,工井长度应根据敷设在同一工井内最长的电缆接头以及能吸收来自保护管内电缆的热伸缩量所需的伸缩弧尺寸决定，且伸缩弧的尺寸应满足电缆在寿命周期内电缆金属护套不出现疲劳现象。,二、电缆工程通道设计技术要点,工井净宽应根据安装在同一工井内直径最大的电缆接头和接头数量以及施工机具安置所需空间设计。工井净高应根据接头数量和接头之间净距离不

7、小于100mm设计，且封闭式工井净高不宜小于1.9m。 每座工井的底板应设有集水坑，拉环坑，向集水坑泄水坡度不应小于0.5%。 安装在工井内的金属构件皆应用镀锌扁钢与接地装置连接。每座工井应设接地装置，接地电阻不应大于10。,二、电缆工程通道设计技术要点,1、定义 封闭式、盖板可开启的电缆构筑物，盖板与地坪相齐或稍有上下。 2、技术要点 电缆沟内施工通道的净宽应不小于500mm 。 在不增加电缆导体截面且满足输送容量要求的前提下，电缆沟内可回填细砂或土。 在不回填的电缆沟内，电缆固定和热伸缩对策方法应参照电缆隧道。,（三）电缆沟,二、电缆工程通道设计技术要点,电缆沟盖板为钢筋混凝土预制件，其尺

8、寸应严格配合电缆沟尺寸。盖板表面应平整，四周应设置预埋件的护口件，有电力警示标识。盖板的上表面应设置一定数量的供搬运、安装用的拉环。,二、电缆工程通道设计技术要点,（四）隧道 1、定义 容纳电缆数量较多、有供安装和巡视的通道、全封闭型的电缆构筑物。 2、技术要点 （1）尺寸设计 电缆支架离底板和顶板最小净距(mm),二、电缆工程通道设计技术要点,电缆支架的层间允许最小净距(mm),二、电缆工程通道设计技术要点,表4.1.4 电缆沟、隧道或工井内通道净宽允许最小值(mm),二、电缆工程通道设计技术要点,（2）安全距离,电缆隧道与相邻建（构）筑物及管线最小间距,（3）电缆排列 隧道内电缆排列应按照

9、电压等级“从高到低”、“强电至弱电的控制和信号电缆、通讯电缆”的顺序“自下而上”排列。不同电压等级的电缆不宜敷设于同一层支架上。,三、电缆隧道简介,明挖法 此工法适用于埋深较浅、地面地下构筑物及管线少、无水条件、土层稳定的地段。优点是施工工艺简单，建设周期短，施工速度快，造价较低；其缺点是一旦外部条件不能满足要求，则必须采取前期拆迁、边坡支护、降水等一系列措施，工程造价将大幅提高，对环境影响很大。,（4）电缆隧道施工工艺 根据现场情况，电缆隧道可采取明挖、暗挖两种施工工艺，其中暗挖法又分为矿山法、盾构法、顶管法三种。,三、电缆隧道简介,矿山法 该工法适用于隧道埋深较深、土层具有一定自稳能力、无

10、水条件的地段。优点是施工工艺较盾构法简单，施工过程中对地面环境影响小，造价适中；其缺点是人工操作施工危险性大，施工工期长，地面沉降不易控制，在穿越重要地面构筑物、场地地质条件和水质情况不理想的地段需采用控制沉降加固、支护技术措施，如超前注浆加固、降水等，造价大幅提高。,三、电缆隧道简介,盾构法 此工法适用于隧道埋深度较深、土层较厚、隧道断面单一的地段。优点是施工速度快，施工安全性好，施工过程中地面沉降控制可靠，适用于各种土质水质条件（岩石基层除外），结构质量可靠，防水性能好，施工过程中对地面环境影响小；其缺点是施工设备复杂昂贵，断面尺寸单一，不易调整，平面及纵向转弯困难，工程造价相对较高。,三

11、、电缆隧道简介,顶管法 顶管法是继盾构法之后发展起来的一种地下管道施工方法。此工法与盾构法相比，推进完可省去管片拼装环节，主要适用于断面尺寸小于3.5m情况。优点是施工占地面积小，投资适中，且对周边环境影响小，作业人员相对较少，短距离推进更为经济。缺点是不适应超长距离，平面及纵向转弯困难，不适用于大断面。,二、电缆工程通道设计技术要点,（五）对比分析 1、接头布置,直埋 无特殊接头区 多回电缆平行敷设时，接头的位置相互错开 接头位置避开路口，地下管线密集处 排管 工井作为接头区 常规工井两侧各设置一回,二、电缆工程通道设计技术要点,电缆沟 无特殊接头区 各个回路的接头交叉布置在电缆沟 直线段中

12、 隧道 无接头区 接头区,二、电缆工程通道设计技术要点,2、输送容量对比,从周边介质散热性能而言，直埋、排管、填沙电缆沟输送容量受限较大。 排管情况下输送容量还应特别注意“无效孔”问题和“非开挖管”问题。 不填沙电缆沟和隧道散热条件较好，电缆输送容量相对较大。,二、电缆工程通道设计技术要点,3、可靠性对比,二、电缆工程通道设计技术要点,4、通道容量对比,三、电缆工程线路设计技术要点,三、电缆工程线路设计技术要点,（一）电缆截面选择 电缆导体最小截面的选择，应同时满足载流量和通过系统最大短路电流时热稳定的要求。 厂家数据 参照IEC60287计算 软件计算,三、电缆工程线路设计技术要点,敷设环境

13、温度,三、电缆工程线路设计技术要点,全国各地区代表性城市八月份平均地温（）,三、电缆工程线路设计技术要点,不同类型土壤的热阻系数,三、电缆工程线路设计技术要点,（二）电缆护层接地方式选择,1、单端接地 一端直接接地，另一端经护层保护器接地，适用电缆线路类型: 较短线路,优点：所需的材料种类较少。 缺点：回流线产生额外损耗，且很容易被盗，无回流线后在发生短路时容易造成外护套击穿，形成多点接地；回流线布置不合理会使三相电缆线路在回流线上的感应电动势向量和不为零，产生环流电流造成损耗。,三、电缆工程线路设计技术要点,采用单端接地时短路感应电压比较大，可加设回流线，其作用是： 减小短路时电缆护套上的感

14、应电压。 通信保护（地电位上升、感应电压）,五、电缆设计要点,2、两端直接接地 适用较长的水下电缆、35kV及以下电缆或输送容量较小的35kV及以上电缆。,优点：所需的材料种类较少，金属护层所产生的感应电压很小，基本为零。 缺点：相间金属护层及大地形成了回路，会产生环流损耗，影响到传输效率，一般单芯电缆少用。,五、电缆设计要点,3、交叉互联接地 当线路较长时，宜划分适当的单元设置绝缘接头，使电缆金属护层分隔在三个区段以交叉互联接地，两端直接接地，中间处将护套换位。每单元系统中三个分隔区段的长度宜均等，如图所示：,五、电缆设计要点,适用较长线路。 优点：每个单元三段电缆长度相等时，两个接地点之间

15、的电位差是零，这样在护套上不会产生环流，短路时感应电压较小 缺点：所需材料种类较多。,交叉互联箱,六线接地箱,三、电缆工程线路设计技术要点,（三）电缆蛇形敷设计算 1、定义 按定量参数要求减少电缆轴向热应力或有助自由伸缩量增大而使电缆呈蛇形的敷设方式。 2、设计要求 在隧道、电缆沟内66kV及以上的单芯电缆，应按电缆的热伸缩量作蛇形敷设设计。,三、电缆工程线路设计技术要点,3、技术要点,（1）确定蛇形弧节距长度 垂直蛇形：节距大，轴向力大，支架、夹具少，施工方便； 支架荷载大；侧向力加大；夹具处电缆弯曲。 水平蛇形：节距小，轴向力小； 施工不便。 412m,电缆截面越大，取值宜越大,三、电缆工

16、程线路设计技术要点,（2）确定蛇形弧幅 轴向力、施工误差、疲劳应变 1.4D2D,水平蛇形大于垂直蛇形 （3）夹具强度计算 （4）支架长度计算 品字形：L=2D+B+n 水平排列：L=D+2d+B+n,三、电缆工程线路设计技术要点,四、行标修订主要内容介绍,四、行标修订主要内容介绍,（一）感应电压限值 单芯电缆金属屏蔽（金属套）在线路上至少有一点直接接地，任一点非直接接地处的正常感应电压应符合下列规定： 1） 采取能防止人员任意接触金属屏蔽（金属套）的安全措施时，满载情况下不得大于300V； 2） 未采取能防止人员任意接触金属屏蔽（金属套）的安全措施时，满载情况下不得大于50V。,四、行标修订主要内容介绍,（二）直埋电缆安全净距,四、行标修订主要内容介绍,（三）支架空间净距 在电缆沟、隧道或电缆夹层内安装的电缆支架离底板和顶板的净距不宜小于表4.1.3规定。 表4.1.3 电缆支架离底板和顶板最小净距(mm),四、行标修订主要内容介绍,（四）隧道安全净距 电缆隧道与相邻建（构）筑物及管线最小间距应符合国家现行有关规范，且不宜小于表4.5