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1、110kV电缆穿管的敷设摘 要:北京地区 110 kV 电缆主要采用隧道内敷设的方式，但是地下电力隧道造价较高，而 且市区内主干网路径上隧道已近饱和；同时电缆网目前正迅速的向市区以外扩展延伸。如采 用隧道敷设则一次性投资过多，且电缆总数也不多。该文就llOkV电缆穿管敷设需要解决 的问题、用于110kV电缆敷设的管井设计的相关问题以及管井的经济技术指标分析进行探 讨，从而论证110kV电缆穿管敷设的可行性。关键词：电缆敷设 电力管井 输电设备目前，国内110 kV电缆敷设方式种类很多，如直埋敷设、穿管敷设、隧道敷设等，而 在北京地区110 kV电缆主要采用隧道内敷设的方式。电缆在隧道内敷设其运
2、行条件较好， 环境温度基本恒定，施工便利，且便于管理维护。但是，地下电力隧道造价较高。如果在市 区内主干线网路径上，有多路电缆敷设其中，隧道尚能体现其优越性，且经济技术指标也较 合理。然而随着市区内主干网路径上隧道已近饱和，而电缆网目前正迅速的向市区以外扩展 延伸，如三环、四环外，甚至五环外的许多经济开发区内的电缆网系统，其总体规划已近全 面，如采用隧道敷设则一次性投资过多，且电缆总数也不多，这就不具有经济合理性，在一 定程度上造成了投资方的浪费。因此，我们很有必要在北京地区发展适合110 kV电缆的另 一种可以推广的敷设方式。这种新型敷设方式首先在造价方面应较为经济，其次在施工、运 行、维护
3、等方面具有其可行性，同时还应具有可重复使用的特点，减少地面开挖的次数。经过近年来配网工程中管井敷设电缆的大量实践，尤其是在三环入地工程中大量新型管 材的应用，发现电缆的管井敷设在许多方面均具有较好的特性：管井本体的投资较为经济， 一次建成后可敷设多路电缆，且可避免重复的地面开挖。目前国内在上海、广东等地区已有 许多110 kV电缆工程采用穿管敷设方式，因此110 kV穿管敷设已具有较丰富的实施及运行 经验可以借鉴。1 110 kV电缆的穿管敷设1.1 载流量电缆的敷设方式会直接影响到电缆的载流量，其主要原因在于不同敷设方式下，电缆周 围媒质的热阻不同。就运行中的电缆而言，要确定电缆的温升，不仅
4、应知道电缆本身各组成 部分的热阻，而且还应知道电缆周围媒质的热阻，即单位热流从电缆表面散发到电缆周围媒 质中所产生的温差。这一温差往往成为限制电缆输送容量的主要因素之一。我们可以以一个实际工程的例子来比较一下同一电缆线路穿管敷设与隧道（空气）中敷 设的载流量比较，本例是朝阳门一隆福寺110 kV电缆工程中山东电缆厂提供的在不同敷设 条件下、不同环境温度下电缆载流量的数据。表13是ZR-YJQ02 64/110 kV 1x800 mm2电缆在不同情况下水平排列的载流量。敷设条件说明:电缆相同间距：平行敷设，200 mm；PVC 穿管直径：180 mm(内)200 mm(外)； 电缆敷设深度： 1
5、000 mm； 土壤热阻： 1.0 Km/W； 三根 PVC 管水平排列。从表13可看出电缆采用穿管敷设会比在空气中敷设输送容量降低500600 A,约50% 左右。表1穿管敷设在不同环境温度下的载流量A)线芯温度30 r35DC4oroorS5O83378074665 JC681652626598表2直埋敷设在不同环境温度下的载流(A)线芯温度2眈309鮎C40 r90 r990971.91087065 aC794761.729689表3 隧道敷设在不同环境温度下的载流量(A)线芯温度2530 C35t：40Csor151114581391132565912111169111510631.2
6、 电缆的热机械性能电缆在运行时，由于线芯温度变化引起的热胀冷缩所产生的机械力十分巨大。这一机械 力对安全运行是一个很大的威胁，因此必须在设计时加以考虑。电缆敷设于隧道中，我们多数采用蛇形敷设，从而降低线芯在膨胀时所产生的推力。然 而电缆采用穿管敷设时，由于敷设空间受限制，无法采用全线蛇形敷设，因此只能采用在终 端头或接头附近以及电缆的转变处将电缆敷设成波浪形的方法留出一定裕度，从而减少线芯 的热胀冷缩对终端头或接头处的推力。1.3 电缆牵引力计算在实际的工程设计时必须计算电缆的牵引力或允许牵引长度，目前一般各电缆生产厂家 都提供电缆的允许牵引力。因此，设计人员应计算工程实际情况下的最大允许牵引
7、长度。这 一长度是决定电缆生产盘长的主要因素之一。虽然有些因素在设计时无法确定，但参照已有 的数据，可以大致得出允许的牵引长度和合理的牵引方式、位置和牵引设备的容量，以防止 在牵引时损坏电缆。对于交联电缆而言，多数是以放线机牵引牵引头来敷设电缆。牵引头是安装于电缆端部 的一个密封套头，是牵引电缆时将牵引力过渡到电缆导体的连接件。这种敷设方式下，牵引 力作用在线芯上，铜线芯的抗张强度约为240 N/mm2，允许的最大牵引强度为70 N/mm2, 因此作用在铜线芯上的牵引力不能超过按截面积的70 N/mm2。有拐弯的电缆线路，当牵引力作用在电缆上时在弯曲部分的内侧，电缆受到牵引力的分 力和反作用力
8、的作用而受到压力，这就是侧压力，如侧压力过大将会压扁电缆。侧压力为牵 引力和弯曲半径之比。一般而言，交联电缆在施工中最大侧压力为3 kN/m左右。因此在牵 引时，在弯曲部分要避免出现过大的侧压力以免压坏外护层而影响绝缘性能。计算电缆牵引力时，通常将路径较复杂的电缆线路，分解为几种最简单的基本弯曲类型， 分别加以计算，最后将各部分的牵引力相加后，即得整段电缆的牵引力。以下列出几条常用的牵引力计算公式：水平垂直牵引T= yWL水平弯曲牵引T2 = WRsinhy + sinh-1 (Tl/WR)侧压力计算公式P = T/R式中T牵引力(kg)；卩摩擦系数；W电缆每米重量(kg/m)；L电缆长度(m
9、)；q弯曲部分的圆心角(rad)；Tl、T2弯曲前的牵引力(kg)；R电缆的弯曲半径(m);P侧压力(kg/m)。由上述牵引力及侧压力计算公式可以看出，牵引力的大小与电缆盘长及弯曲半径有关。 如要求电缆牵引力与侧压力在一定值范围以内，其盘长亦受到限制。同时在设计电缆线路时， 必须对牵引力及侧压力事先加以核算，以免敷设过程中牵引力或侧压力超过允许值而损伤电 缆。1.4 盘长设计缆盘长的确定除了考虑生产、运输等方面的问题，在工程实际中主要的影响因素有两个 一是前面提到的牵引力的因素；另一个是接头井室井距的因素。与电缆隧道敷设设计中均分盘长有所不同的是，电缆在穿管敷设时盘长除了应满足牵引 力及侧压力
10、要求以外，还应根据井位而确定。即在确定盘长前应准备测量井距，根据接头井 距的实际情况来确定盘长。如出现一组交叉互联中盘长有较大差异，应计算其不均衡电流是 否满足要求。2 埋管设计2.1 埋管断面考虑到一次性投资及电缆容量的比例,埋管断面可以设计成28孔左右，布置形式为4x7 200较为合理。这种断面的埋管在一次性建成后最多可敷设8或6路110 kV电缆，及若干 10 kV电缆。可以看出其电缆排列容量较隧道相差不大。2.2 接地装置管井的接地装置的设置取决于电缆的接头位置。区别于隧道全线设置接地扁铁，在管井 中，仅需在接头井处设置接地装置，并使其保证所需接地电阻值，一般不可超过0.5 0。每个接
11、头小室宜根据其长短做若干组接地极相联，其余施工放线井可根据实际情况，在 井的四周辅设闭合接地网。如考虑单个接头井地网无法满足要求，可在接头井之间设置接地 电缆，此接地电缆地敷设可占用1 根管孔。2.3 井室设置管井工程中按功能分包括有两种井室，即接头井室及施工放线井。接头井室顾名思意 即设置于电缆线路接头处，用于电缆各种接头的制作安装及固定。接头井之间还应设置施工 竖井，其功能是在接头井之间的若干个施工放线井内利用某种机械或人力敷设电缆，进行电 缆线路的施工。井室断面可设计为2mx2m，其长度应按其功能的不同而各异。接头井室的主要功能是制作及安装接头，并将接头固定其中，对于110 kV 单芯电
12、缆， 每路电缆的每组接头为三只，考虑到接头尺寸及安装方便，接头相间距为5m,如遇大截面 电缆接头，还应适当加大。根据110 kV电缆一般盘长，应考虑每300500m设一个接头井 室。如按28x020断面计算，接头井室的长度应在30 m左右。接头井室内应配有适当的支架或吊架，以及固定接头所需预埋件。另外，管与井的衔接 处应考虑封堵，井室内应进行防水。接头井应设接地装置，在井室内两侧均应有接地扁钢与 接地网连接，使接头处的接地电缆便于安全可靠接地。考虑到电缆所能承受的牵引力及放线机械的牵引能力，一般电缆直线段间距50 m可放 置一个施工放线井。另外，在转角处应设置施工放线井。由于施工放线井仅用于敷
13、设电缆， 其长度可设计为6m左右。井室内应配有适当的支架或吊架等附件，用于固定电缆。3 电缆管的种类及性能比较目前国内具有运行经验的电缆管种类较多，主要有以下几种：RMDP电力电缆保护导 管、无缝镀锌钢管、海泡石纤维水泥管、普通复合玻璃钢电缆导管、DBS无碱玻纤石英电 缆导管。钢管仅能用于三芯电缆工程。110 kV及以上电缆多为单芯电缆，考虑到涡流损耗，不 能使用钢管。通过三环路入地工程中大范围使用RMDP及DBS两种管材，我们积累了相当 多的使用经验，使管材的选择上有据可依。本文中仅对RMDP电力电缆保护导管及DBS无 碱玻纤石英电缆导管进行详细介绍，因这两种电力保护管均为较新的产品，较之旧
14、式的石棉 管、水泥管等有其突出的特点。3.1 RMDP电力电缆保护导管RMDP电力电缆保护导管是以CPVC、PVC树脂为主要原料，添加稳定剂、润滑剂、 改性剂等位高速捏合、挤出加工成型的，其生产工艺和配方先进合理。该管材具有自重轻、 维卡温度高、耐冲击性能强、阻燃性能良好和优良的耐腐蚀性，在排管施工中可减免混凝土 和保护层以及封路等麻烦。该管材的研制成功可在电力电缆埋管工程中替代现有落后的材料 及施工工艺。该产品具有比水泥石棉管及其它产品在安全性能、安装轻便、经久耐用、无毒 素、无公害等优点，既有经济效益，又具有社会效益。RMDP产品特点可以总结为以下几点：具有耐热、耐压、耐腐蚀、耐老化（使用
15、寿命达40年以上）等优点。RMDP电缆导管由接头、防水密封圈、支架等部件组成。设计合理，施工方便，不需 浇注混凝土保护层，支架采用组合式连接，缩短施工周期，无放射性致癌物，具有显著的经 济和社会效益。挖土方量小。管子重量只有钢管的1/4,混凝土管的1/10，施工过程简捷，工时费用大 大降低。RMDP电缆导管完全克服了普通PVC管耐侯性能差的缺点。其强度可取代钢管并克服 了钢管易腐蚀以及形成闭合磁路造成单芯电缆温升过度而损坏的现象。RMDP电缆导管的施工特点：电缆导管标准长度为4 m,采用承插式接口连接，原则上以直埋敷设为主，一般应在 地面 1 m 以下。挖槽宽度以管子的接连、地基施工和固填作业后所需的最小间隙即可。一般情况，沟 槽的挖掘宽度比双石棉水泥管的敷设沟槽小0.80.85 m,可以减少开挖工作量。地基施工时考虑到管子要承受土压、车轮载荷等大负载，如地基不平稳，易使管子产 生弯曲，局部负载过大，因此要注意将沟底挖平，使管枕平坦。若遇土质松软，建议在管下 铺沙或铺设一层厚100 mm的混凝土，如遇暗溪或小河时，应先挖除淤泥，并在导管底铺设 一层厚200 mm的钢筋混凝土底板，混凝土标号为C20级。电力电缆导管标准长度配置管枕时，管
