裔　庭

(1.上海理工大學(xué)管理學(xué)院，上?！?00093；2.上海送變電工程公司，上?！?00235)

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220 kV 2 500 mm2電力電纜施工技術(shù)研究

裔庭1,2

(1.上海理工大學(xué)管理學(xué)院，上海200093；2.上海送變電工程公司，上海200235)

2 500 mm2是目前上海地區(qū)220 kV電力電纜所使用的最大截面規(guī)格，電纜線芯粗、絕緣厚，敷設(shè)難度極大。同時(shí),在有電站中進(jìn)行大截面電纜敷設(shè),安全風(fēng)險(xiǎn)高。全線采用垂直蛇形敷設(shè)方法。施工時(shí),根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地形、環(huán)境策劃電纜盤就位方案,計(jì)算電纜敷設(shè)時(shí)受力分析，保證工程的順利竣工。

220 kV電力電纜；大截面電力電纜；電纜垂直蛇形敷設(shè)方法

隨著近來上海城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷發(fā)展，城市用電量不斷增加，電纜輸送技術(shù)也日益成熟，高電壓、大截面電纜必將成為城市電纜送電的發(fā)展趨勢(shì)。

500 kV楊行變電站地處上海市寶山區(qū)，是該地區(qū)非常重要的超高壓樞紐變電站?！?00 kV楊行220 kV間隔調(diào)整工程”為在有電站中的改造項(xiàng)目,安全風(fēng)險(xiǎn)高,涉及到將兩條220 kV架空線進(jìn)線通過電力電纜延長(zhǎng)，改造后的行瀏2197、行瀏2195新電纜段由第5串、第6串220 kV GIS配電裝置引出，從第8串、第10串間隔敞開式220 kV配電裝置新建電纜終端引入。

電纜為青島漢纜生產(chǎn)的220 kV 2 500 mm2單芯波紋鋁護(hù)套交聯(lián)電纜，外徑為155 mm，重量為37.3 kg/m。2 500 mm2是目前220 kV電力電纜所使用的最大截面規(guī)格，電纜線芯粗、絕緣厚,敷設(shè)難度極大。

1　工程的施工難點(diǎn)

1.1電纜盤就位困難

由于本期500 kV楊行220 kV間隔調(diào)整工程是改擴(kuò)建工程，施工區(qū)域與運(yùn)行設(shè)備間有安全隔離，使得施工通道狹窄，平板卡車轉(zhuǎn)彎半徑不夠。2 500 mm2電纜盤高度高，如用“卡車+吊車”方式卸盤，需保證與220 kV帶電部分的安全距離，而220 kV配電裝置場(chǎng)地施工通道上空軟母線較多，線盤就位難度大。

現(xiàn)場(chǎng)平面圖如圖1所示。

1.2無類似大截面電纜敷設(shè)經(jīng)驗(yàn)

本工程是上海送變電工程公司第一次涉及2 500 mm2電纜施工，打破了過去敷設(shè)的220 kV電纜的導(dǎo)體截面最大為1 000 mm的上限。在電纜敷設(shè)施工中，具有以下特殊性：(1)首次遇到2 500 mm2大截面電纜，缺乏相關(guān)的敷設(shè)經(jīng)驗(yàn)，只能結(jié)合以往其他電纜施工單位的施工經(jīng)驗(yàn)，不斷摸索改進(jìn)，尋找適合的敷設(shè)方法；(2)多處90°轉(zhuǎn)角，電纜外徑粗，自重大，給施工帶來了相當(dāng)?shù)碾y度；(3)需要利用電纜溝空間、合理使用電纜支架，根據(jù)電纜的熱伸縮量對(duì)電纜作垂直蛇形敷設(shè)。

圖1　楊行220kV配電裝置區(qū)域平面圖(本期)

圖2　GIS側(cè)電纜敷設(shè)圖

圖3　戶外終端側(cè)電纜敷設(shè)圖

GIS下箱形基礎(chǔ)及戶外終端部分電纜敷設(shè)圖如圖2、圖3所示。

2　電纜盤的就位

通過現(xiàn)場(chǎng)勘查，總結(jié)出了線盤就位困難的主要原因：一是楊行站隔離出的施工通道非常狹窄，寬度為4.5～5.5 m不等，70 t吊車、卡車轉(zhuǎn)彎半徑不夠。二是行瀏2195、2197線進(jìn)盤路線經(jīng)過110 kV無功補(bǔ)償區(qū)域、220 kV戶外配電裝置區(qū)域。在通道上空有部分220 kV架空線，吊車難以起吊臂。

經(jīng)過分析討論，確定采用以下對(duì)策進(jìn)行電纜盤就位：行瀏2195線線盤運(yùn)輸路徑較短(約100 m)，共1盤(17 t)，采用70 t吊車卸車，然后吊車配合人工將電纜盤就位。

行瀏2197線線盤運(yùn)輸路徑較長(zhǎng)，共3盤(每盤17～18 t)。根據(jù)設(shè)備的重量、現(xiàn)場(chǎng)具體條件及工期要求等，結(jié)合我公司現(xiàn)有的起重裝備情況及成熟的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)技術(shù)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行認(rèn)真勘測(cè)，加上科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募夹g(shù) 論證，本著穩(wěn)妥可行、安全可靠、技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)合理的原則，設(shè)備轉(zhuǎn)運(yùn)的基本方法：采用一臺(tái)70 t汽車吊將線盤吊至25 t內(nèi)燃機(jī)叉車上，由叉車將線盤運(yùn)到預(yù)定位置。

電纜盤就位運(yùn)輸順序安排：施工場(chǎng)地障礙物清除和場(chǎng)地平整→運(yùn)輸車輛進(jìn)場(chǎng)→70 t汽車吊、25 t叉車進(jìn)場(chǎng)準(zhǔn)備到指定位置→叉車叉架上平鋪鋼板→吊車試吊→將線盤吊至叉車上→叉車上線盤固定措施→25 t叉車轉(zhuǎn)運(yùn)電纜到位→運(yùn)輸車輛、70 t吊車、25 t叉車拆車退場(chǎng)。

圖4為采用叉車進(jìn)行線盤就位的示意圖。

圖4　采用叉車進(jìn)行線盤就位示意圖

3　電纜敷設(shè)

3.1電纜的受力分析

電纜型號(hào)：ZB-YJLW03-127/220-1×2 500 mm2

電纜外徑近似：155 mm

單位重量：37.3 kg/m

滾輪摩擦系數(shù)取0.2，電纜溝水平面摩擦系數(shù)取0.4

電纜允許拉力：<70 N/mm2(不大于27 000 N)

電纜允許側(cè)壓力： <3 kN/m

電纜最小彎曲半徑：轉(zhuǎn)彎處彎曲半徑≥20D(D為電纜外徑)

輸送機(jī)出力：400 kg即3 920 N；600 kg即5 880 N

45°轉(zhuǎn)角系數(shù)取值近似：1.17

90°轉(zhuǎn)角系數(shù)取值近似：1.37

電纜盤啟動(dòng)力按15米電纜重量考慮。

(1)行瀏2195線受力分析

行瀏2195線設(shè)計(jì)單線長(zhǎng)度133 m，需展放1回路3根ZB-YJLW03-127/220-1*2 500 mm2電纜。

TA=WL=37.3×15=559 kg

電纜線盤引出端增加600 kg輸送機(jī)1臺(tái)，則TA=0

線盤布置在GIS箱形基礎(chǔ)南側(cè)：

FB1=9.8μWL1=9.8×0.4×37.3×8=1 169.73 N

在1號(hào)轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)彎牽引力為：

FB2=1.37×FB1=1.37×1 169.73=1 602.5 N

則1號(hào)轉(zhuǎn)角處側(cè)壓力為：

PB=FB2/R=1602.5/(20×0.155)=516.9 N/m

2號(hào)轉(zhuǎn)角前加400 kg輸送機(jī)2臺(tái)，則1號(hào)轉(zhuǎn)角到2號(hào)轉(zhuǎn)角：

FC1=FB2+9.8μWL2-3 920=1 602.5+9.8×0.4×37.3×82-2×3 920=5752.2 N

在2號(hào)轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)彎牽引力為：

FC2=1.37×FC1=1.37×5 752.2=7 880.5 N

2號(hào)轉(zhuǎn)角側(cè)壓力：PC=FC2/R=7 880.5/(20×0.155)=2542.1 N/m

電纜拉力F<27 000 N, 側(cè)壓力P<3 000 N/m符合設(shè)計(jì)要求。

(2)行瀏2197線受力分析

行瀏2197線設(shè)計(jì)單線長(zhǎng)度391 m，需展放1回路3根ZB-YJLW03-127/220-1*2 500 mm2電纜。

TA=WL=37.3×15=559 kg

電纜線盤引出端增加600 kg輸送機(jī)1臺(tái)，則TA=0

線盤布置在GIS箱形基礎(chǔ)南側(cè)：

FB1=9.8μWL1=9.8×0.4×37.3×8=1 169.73 N

在3號(hào)轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)彎牽引力：

FB2=1.37×FB1=1.37×1 169.73=1 602.5 N

則3號(hào)轉(zhuǎn)角處側(cè)壓力為：

PB=FB2/R=1 602.5/(20×0.155)=516.9 N/m

4號(hào)轉(zhuǎn)角前加400 kg輸送機(jī)5臺(tái)，則3號(hào)轉(zhuǎn)角到4號(hào)轉(zhuǎn)角：

FC1=FB2+9.8μWL2-3 920=1 602.5+9.8×0.4×37.3×148-5×3 920=3 642.5 N

在4號(hào)轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)彎牽引力：

FC2=1.37×FC1=1.37×3 642.5=4990.2 N

圖5　垂直蛇形敷設(shè)電纜溝斷面圖

4號(hào)轉(zhuǎn)角側(cè)壓力：

PC=FC2/R=4 990.2/(20×0.155)=1 609.7 N/m

5號(hào)轉(zhuǎn)角前加400 kg輸送機(jī)4臺(tái)，則4號(hào)轉(zhuǎn)角到5號(hào)轉(zhuǎn)角：

FD1=FC2+9.8μWL2-3 920=1609.7+9.8×0.4×37.3×112-4×3 920=2 305.9 N

在5號(hào)轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)彎牽引力：

FD2=1.37×FD1=1.37×2 305.9=3 159.1 N

5號(hào)轉(zhuǎn)角側(cè)壓力：

PD=FD2/R=3159.1/(20×0.155)=1 019.1 N/m

6號(hào)轉(zhuǎn)角前加400 kg輸送機(jī)2臺(tái)，則5號(hào)轉(zhuǎn)角到6號(hào)轉(zhuǎn)角：

FE1=FD2+9.8μWL2-3 920=1 019.1+9.8×0.4×37.3×74-2×3 920=3 999.1 N

在6號(hào)轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)彎牽引力：

FE2=1.37×FE1=1.37×3 999.1=5 478.7 N

6號(hào)轉(zhuǎn)角側(cè)壓力：

FE2=1.37×FE1=1.37×3 999.1=5 478.7 N

電纜拉力F<27 000 N, 側(cè)壓力P<3 000 N/m符合設(shè)計(jì)要求。

3.2蛇形敷設(shè)

電纜在環(huán)境溫度改變時(shí)(或由于電纜負(fù)荷的變化引起的溫度變化)，電纜本身的長(zhǎng)度會(huì)產(chǎn)生熱脹冷縮的現(xiàn)象。由于電纜本身具有一定的剛性，在受熱(冷)時(shí)，在電纜末端會(huì)累計(jì)產(chǎn)生一定的熱機(jī)械力，如果這種熱機(jī)械力得不到釋放，電纜會(huì)發(fā)生起拱、移位等現(xiàn)象，情況嚴(yán)重時(shí)，電纜局部部位的彎曲會(huì)超過允許的最大彎曲半徑，長(zhǎng)期運(yùn)行，電纜金屬護(hù)套會(huì)被損壞，起不到阻水效果，威脅電纜壽命。采用電纜的蛇形敷設(shè)是釋放電纜熱機(jī)械力的比較成熟的方法。

蛇形敷設(shè)有兩種方式，一是垂直蛇形，二是水平蛇形。在合理選擇蛇形形狀及夾具布置方式的條件下，兩種蛇形布置方式均能滿足電纜熱伸縮的要求，但是相對(duì)水平蛇形來說，垂直蛇形布置的優(yōu)點(diǎn)是：能夠合理利用空間，在空間較有限區(qū)域，若能結(jié)合電纜三角布置，能夠最大限度地節(jié)省敷設(shè)空間。但是，垂直蛇形布置的施工難度較水平蛇形大，施工時(shí)較難準(zhǔn)確地控制波幅。相反，水平蛇形布置占空間較多，但施工相對(duì)容易。

兩種蛇形敷設(shè)固定電纜的夾具位置有所區(qū)別，夾具受力也不同，楊行站內(nèi)電纜溝狹窄，采用垂直蛇形敷設(shè)：(1)蛇形弧長(zhǎng)取5 m，蛇形弧幅取160 mm；(2)在坡度小于10%的平坦段每隔5～6個(gè)蛇形弧在其頂部用夾具剛性固定，其余部位撓性固定；(3)在坡度大于10%的斜坡段需在每個(gè)弧頂部位用夾具剛性固定；(4)在緊鄰終端、轉(zhuǎn)彎處不少于1處剛性固定(見圖5)。

4　結(jié)語

“500 kV楊行220 kV間隔調(diào)整工程”的順利完成，在通道狹窄的有電站的超大截面電纜施工積累了的寶貴經(jīng)驗(yàn)。在有電站中進(jìn)行2 500 mm2大截面電纜施工,工期、安全、質(zhì)量都非常重要，難度極大。只有在施工前做好前期勘察、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控、細(xì)致的方案策劃，方能在保證安全、質(zhì)量的前提下，按時(shí)完成停電施工的任務(wù)。

(本文編輯：楊林青)

Research on Construction Technique of 220 kV 2 500 mm2Power Cable

YI Ting1,2

(1.University of Shanghai for Science&Technology，Manegement School, Shanghai 200093, China；2.Shanghai Power Transmission and Transformation Engineering Company, Shanghai 200235, China )

2 500 mm2is currently the largest section of the 220 kV power cable used in Shanghai. The cable core diameter, insulation thickness, laying great difficulty. At the same time, the safety risk is high when the large section cable is laid in a running substation. Across the board with vertical snake laying method. When construction, according to the actual terrain, environment, planning the cable tray in place scheme, the calculation of cable laying stress analysis, to ensure the smooth completion of the project.

220 kV power cable,large section power cable,vertical snake laying method

10.11973/dlyny201604023

裔庭(1986)，碩士研究生，助理工程師，從事變電站、電力電纜施工現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)指導(dǎo)工作。

TM246

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2095-1256(2016)04-0507-05

2016-05-13