鄭州祥和集團(tuán)有限公司 黨 坤

目前，高壓電纜產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展日趨成熟，110kV 及以上電力電纜被廣泛應(yīng)用。在實(shí)際施工過(guò)程中，由于各種原因，電纜施工往往成為輸電工程中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，造成工程時(shí)間緊、工作量大的問(wèn)題，在日常施工過(guò)程中為了趕工期，忽視對(duì)電纜質(zhì)量的把控，常常會(huì)造成電纜外護(hù)層破損，以及電纜扁平、絕緣損傷等現(xiàn)象，最終給電纜正常運(yùn)行帶來(lái)了隱患，在目前的施工過(guò)程中如何提高高壓電纜敷設(shè)質(zhì)量顯得尤為重要，本文總結(jié)了提高高壓電纜敷設(shè)質(zhì)量的應(yīng)用和技巧。

1 220kV 交聯(lián)電纜電力電纜的特點(diǎn)及其敷設(shè)要求

1.1 溫度

交聯(lián)四氟三氯聚乙烯電纜護(hù)套使用的護(hù)套絕緣材料，通常是優(yōu)質(zhì)復(fù)合交聯(lián)三氯聚乙烯，護(hù)套也可以分為是優(yōu)質(zhì)交聯(lián)三氯聚乙烯或者劣質(zhì)交聯(lián)三氟聚氯乙烯。當(dāng)室內(nèi)溫度低時(shí)，使用絕緣材料的管件外殼的耐脆性和護(hù)套絕緣材料強(qiáng)度會(huì)增加，直接接觸容易造成管件外殼和電纜護(hù)套之間發(fā)生焊接開(kāi)裂，會(huì)發(fā)生重大安全事故。根據(jù)國(guó)標(biāo)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)gggb50168-92規(guī)定，在電纜主線敷設(shè)前的24h 內(nèi)，室外空氣正常平均溫度數(shù)值不應(yīng)低于20℃。如果在敷設(shè)電纜時(shí)不能完全達(dá)到滿(mǎn)足要求，應(yīng)盡量選擇適當(dāng)時(shí)間進(jìn)行空氣加溫。

1.2 熱機(jī)械力效應(yīng)

負(fù)荷中的電流不斷變化時(shí)，導(dǎo)體隨著溫度的不斷變化而受熱引起的由導(dǎo)體受熱膨脹，或機(jī)械收縮所作用產(chǎn)生的具有膨脹性應(yīng)力，或具有收縮性的力被稱(chēng)為熱力或機(jī)械膨脹力，與驅(qū)動(dòng)電纜的軸向線性和膨脹阻力系數(shù)，導(dǎo)體的膨脹截面和溫升成一個(gè)正比。

交聯(lián)復(fù)合聚乙烯涂料絕緣的涂層體積和膨脹效應(yīng)系數(shù)一般為10×10-4/℃-1；交聯(lián)油紙涂料絕緣為4.3×10-4/℃-1；氧化銅絕緣只有0.5×10-4/℃-1。而由于交聯(lián)復(fù)合聚乙烯的涂層壓縮模量相對(duì)較低，且隨著連接著涂層溫度的不斷上升也會(huì)急劇下降。同時(shí)，交聯(lián)充油電纜正常運(yùn)行時(shí)會(huì)使允許的溫升高。因此，交聯(lián)充油電纜比其他充油交聯(lián)電纜要具有更大的熱力學(xué)機(jī)械和壓力膨脹效應(yīng)[1]。

電纜導(dǎo)體受熱力和機(jī)械摩擦力的相互作用下會(huì)迅速產(chǎn)生熱力位移。這種位移效應(yīng)可部分或全部自然地為導(dǎo)體摩擦力所致或阻止，這與電纜的敷設(shè)方式有關(guān)。對(duì)于電纜導(dǎo)體的橫截面越大，電壓驅(qū)動(dòng)等級(jí)越高的大型交聯(lián)傳動(dòng)電纜，熱傳動(dòng)機(jī)械時(shí)的力位移效應(yīng)越嚴(yán)重。

1.3 徑向膨脹

當(dāng)動(dòng)力電纜內(nèi)部采用直接預(yù)埋或超聲波形式的夾具在夾緊時(shí)，交聯(lián)動(dòng)力電纜的內(nèi)部徑向高度膨脹也會(huì)受到應(yīng)力約束，電纜內(nèi)部也會(huì)連續(xù)產(chǎn)生相當(dāng)大的電纜徑向高度膨脹的應(yīng)力。具體而言，在直接預(yù)埋電纜護(hù)套敷設(shè)時(shí)，回填混凝土須均勻壓實(shí)，否則，在直埋電纜熱循環(huán)機(jī)械感應(yīng)力的強(qiáng)大作用下，pvcd在護(hù)套上就會(huì)迅速產(chǎn)生徑向凸起膨脹變形。但是若直埋電纜施工作品以十字形方式敷設(shè)，經(jīng)熱循環(huán)后三根直埋電纜膠制品的十字形中間的一個(gè)空隙連接處的圓形鉛套卻仍然保留了凸起畸變，成了櫻桃形。由此可見(jiàn)，交聯(lián)直埋電纜的護(hù)套徑向擠壓膨脹防潮是逐步發(fā)展形成嚴(yán)重防潮問(wèn)題。

2 220kV 交聯(lián)聚乙烯高壓電纜隧道敷設(shè)工程造成電纜故障主要原因

一是電纜本體缺陷。電纜出廠時(shí)電纜護(hù)層或絕緣部分本身存在一定程度的缺陷。

二是電纜敷設(shè)缺陷。在電纜敷設(shè)過(guò)程中，由于施工方式不正確，導(dǎo)致電纜護(hù)層或絕緣部分損傷而形成的缺陷。

三是附件安裝缺陷。在電纜附件安裝過(guò)程中由于安裝環(huán)境、安裝尺寸、附件材質(zhì)、安裝人員操作水平等因數(shù)造成的缺陷。

四是接地系統(tǒng)缺陷。在安裝接地箱時(shí)，由于接地方式不正確導(dǎo)致接地系統(tǒng)故障缺陷。

從上述電纜敷設(shè)缺陷可以看出，提高電纜敷設(shè)質(zhì)量在整個(gè)電纜施工環(huán)節(jié)中的重要性。在電纜運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)，由于110kV 及以上高壓電力電纜電壓等級(jí)高，大部分施工區(qū)域處于地下或管道之內(nèi)，施工隱蔽性強(qiáng)，無(wú)法用目測(cè)的方式查找故障點(diǎn)，只能借助于精密測(cè)量?jī)x器來(lái)斷定；下文以交聯(lián)聚乙烯電纜為例，闡述電纜在施工過(guò)程中，影響電纜質(zhì)量的主要環(huán)節(jié)及控制方法。

3 110kV 交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜的敷設(shè)方法

電纜敷設(shè)方式選擇應(yīng)視工程條件、環(huán)境地形、電纜類(lèi)型、回路數(shù)等，滿(mǎn)足運(yùn)行可靠、維護(hù)方便和技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的原則選定。

3.1 直埋

電纜直埋敷設(shè)經(jīng)濟(jì)效益顯著，具有投資小、施工方便、散熱條件好的優(yōu)點(diǎn)。但檢修維護(hù)難度大，電纜容易受化學(xué)物質(zhì)腐蝕，不易查找、定位故障點(diǎn)，事故搶修難度大。另外，直埋敷設(shè)不能承受高荷載，適用于地下無(wú)障礙，車(chē)輛通行不頻繁的地方。

電纜在直埋作業(yè)時(shí)，要將電纜全長(zhǎng)上、下緊鄰側(cè)鋪設(shè)上100mm 以上的軟土，沿著電纜的全長(zhǎng)要覆蓋保護(hù)板，保護(hù)板規(guī)格以超出電纜兩側(cè)50mm 以上為宜。然后鋪設(shè)防腐標(biāo)志，結(jié)合區(qū)域地形情況，在電纜沿線不同位置放置醒目的警示標(biāo)語(yǔ)，防范外力破壞。將直埋電纜引入隧道或工井時(shí)，預(yù)先穿入管中，并做好管口封堵工作，避免進(jìn)水。電纜敷設(shè)施工作業(yè)期間，必須優(yōu)化施工工藝，在電纜敷設(shè)全過(guò)程中加強(qiáng)施工監(jiān)督和管理，防范一切可能損傷電纜的行為。實(shí)際工程中是否采用直埋敷設(shè)方式可根據(jù)地形特點(diǎn)展開(kāi)具體的分析[2]。

3.2 排管敷設(shè)

排管敷設(shè)減少了電纜遭受外力破壞和機(jī)械損傷的可能性，維修、更換電纜不必開(kāi)挖路面，造價(jià)適中，成為廣泛應(yīng)用的敷設(shè)方式。排管敷設(shè)可根據(jù)需要配置直線井、轉(zhuǎn)角井等工作井，便于檢修和敷設(shè)電纜，且支持預(yù)留電纜通道，方便后期擴(kuò)容改造。缺點(diǎn)是排管及工井土建施工臨時(shí)占地面積較大，在運(yùn)行期間難以有效散發(fā)熱量，導(dǎo)致電纜保護(hù)層材料出現(xiàn)老化問(wèn)題，縮短了電纜使用壽命；另外受混凝土保護(hù)包封影響，增加了故障定位難度。

進(jìn)行保護(hù)管敷設(shè)作業(yè)期間，必須嚴(yán)格執(zhí)行敷設(shè)作業(yè)開(kāi)展步驟和流程，按照敷設(shè)要求開(kāi)展施工作業(yè)。若是單芯電纜單根穿管，必須配置標(biāo)準(zhǔn)的電纜保護(hù)管內(nèi)徑，通常需要超過(guò)電纜外徑1.5倍以上，旨在提高電纜敷設(shè)便利程度。敷設(shè)作業(yè)前，需仔細(xì)檢查保護(hù)管外觀、管口、管內(nèi)，若管內(nèi)有雜物，要及時(shí)清理干凈。如果管口有毛刺等，要打磨圓滑，并配置專(zhuān)用的喇叭口，避免敷設(shè)電纜期間造成損傷。電纜敷設(shè)施工作業(yè)結(jié)束后，將保護(hù)管位于工作井處的管口封堵好，控制保護(hù)管與保護(hù)管之間的距離，有效防范電纜串燒事故。研究發(fā)現(xiàn)，電纜保護(hù)管敷設(shè)方式，運(yùn)維檢修作業(yè)量少，僅需定期維護(hù)中間接頭。但此種敷設(shè)方式同樣對(duì)敷設(shè)工藝及敷設(shè)施工人員專(zhuān)業(yè)技能要求較高，若出現(xiàn)電纜損傷，將會(huì)加劇電纜擊穿故障風(fēng)險(xiǎn)。有研究中提到，某市110kV 高壓輸電電纜發(fā)生了保護(hù)墊電纜擊穿跳閘事故便是上述原因造成的，出現(xiàn)了保護(hù)套嚴(yán)重?fù)p傷情況，并在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，造成保護(hù)套溫升?；诖?，必須嚴(yán)格管控保護(hù)管敷設(shè)施工工藝的執(zhí)行情況。

3.3 電纜溝敷設(shè)

電纜溝敷設(shè)方式廣泛應(yīng)用在高壓輸電電纜工程中，該種敷設(shè)方式的增容空間大，電纜敷設(shè)過(guò)程十分靈活、便捷，便于高效開(kāi)展施工作業(yè)，具有一定的散熱能力，維護(hù)便利，故障查找、定位難度小。但電纜溝土建成本較高，需要占地面積范圍廣，且運(yùn)行中易出現(xiàn)電纜溝積水和淤泥情況。因此，電纜溝敷設(shè)要結(jié)合工程地段的實(shí)際情況設(shè)計(jì)溝道截面，優(yōu)化電纜布置方式。電纜溝溝體一般采用混凝土整體澆筑而成，溝頂部和地面齊平處采用溝蓋板，為保持內(nèi)部干燥，可設(shè)置止水措施，電纜溝溝底設(shè)置排水坡度，并沿全線在溝底設(shè)置集水井。為防火、防爆需要，制定完善的電纜溝中間接頭防爆措施，將接頭兩側(cè)電纜一定范圍內(nèi)的區(qū)段敷設(shè)到其他電纜上，保證敷設(shè)質(zhì)量后，使用防火涂料進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)通過(guò)設(shè)置防火墻和防火隔層，全面提升電纜和電纜之間的防火效果，避免出現(xiàn)防火盲區(qū)[3]。

3.4 電纜隧道敷設(shè)

電纜數(shù)量多，超過(guò)保護(hù)管、電纜溝合理布置數(shù)量時(shí)可采用隧道敷設(shè)。電纜隧道敷設(shè)檢修、維護(hù)方便，可對(duì)電纜線路實(shí)施多種形式的狀態(tài)監(jiān)測(cè)。電纜不易受外界外力損傷，可容納多回路電纜。但隧道土建投資大，施工難度高、周期長(zhǎng)，適用于地下水位低、電纜線路集中的電力主干線路。隧道敷設(shè)方式增容空間大，電纜散熱好。通過(guò)隧道內(nèi)在線監(jiān)測(cè)裝置，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)化的監(jiān)測(cè)溫度、環(huán)境、水位等指標(biāo)的變化情況，并及時(shí)反饋監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)信息，保證了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和完整性，提高了監(jiān)測(cè)工作水平，大大降低了人工監(jiān)測(cè)難度，便于數(shù)據(jù)分析，進(jìn)而及時(shí)作出調(diào)整。

3.5 頂管敷設(shè)

頂管敷設(shè)多用于過(guò)道路、河流等處，該敷設(shè)方式具有散熱好、運(yùn)維方便、便于故障查找等優(yōu)點(diǎn)，但增容空間小，造價(jià)較高。為保證頂管敷設(shè)作業(yè)效果和電纜敷設(shè)質(zhì)量，作業(yè)人員必須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)化流程進(jìn)行作業(yè)，結(jié)合地理環(huán)境實(shí)際情況，合理設(shè)計(jì)了頂管的尺寸。為保證后期運(yùn)維管理成效，相關(guān)部門(mén)要做到全程管控，加強(qiáng)對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的監(jiān)督和管理參照相關(guān)技術(shù)規(guī)程進(jìn)行檢查驗(yàn)收，切實(shí)保證高壓輸電電纜安全可靠運(yùn)行。

高壓輸電電纜敷設(shè)方式多樣，要保證電纜后期整體運(yùn)行效果，在敷設(shè)方式選擇上，要加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行安全性、運(yùn)維情況、經(jīng)濟(jì)性等視角進(jìn)行綜合的考量，考慮電纜敷設(shè)增容性、通道可靠性、監(jiān)測(cè)性等情況，結(jié)合具體開(kāi)展的項(xiàng)目?jī)?yōu)選電纜敷設(shè)方式，并通過(guò)多種敷設(shè)方案比對(duì)，選擇最佳的敷設(shè)方式，切實(shí)提高高壓輸電運(yùn)行安全，保證輸電質(zhì)量。

4 全面了解工程概況

4.1 施工前期準(zhǔn)備

電纜線路隧道的綜合施工設(shè)計(jì)項(xiàng)目，首先是由火力發(fā)電廠找到相關(guān)施工單位，進(jìn)行檢測(cè)工程項(xiàng)目資料是否要與施工路線方向的相關(guān)工作人員進(jìn)行交接，然后再由施工單位派車(chē)送到現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行檢測(cè)電纜傳輸線路的隧道密度和總長(zhǎng)度、出線點(diǎn)、運(yùn)行隧道方向、走廊、升壓站的連接線，以及升壓架空線的位置及各種隧道設(shè)計(jì)模型等，進(jìn)行實(shí)際的隧道測(cè)量和現(xiàn)場(chǎng)勘察的整理工作，及時(shí)地進(jìn)行標(biāo)記并記錄下來(lái)；然后隧道設(shè)計(jì)工作人員根據(jù)周?chē)沫h(huán)境情況、建筑物、投資成本運(yùn)算、工程質(zhì)量規(guī)模、規(guī)定施工期限，以及結(jié)合實(shí)際勘察結(jié)果記錄的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)等資料，進(jìn)行隧道綜合設(shè)計(jì)整理，憑借豐富的隧道設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，參照現(xiàn)行國(guó)家有關(guān)電纜線路隧道工程設(shè)計(jì)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，圍繞符合國(guó)家現(xiàn)行的相關(guān)法律法規(guī)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，避免出現(xiàn)隧道建設(shè)的質(zhì)量水平和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不符合國(guó)家有關(guān)規(guī)定。

4.2 敷設(shè)時(shí)的主要電動(dòng)工具

在高壓輸電電纜敷設(shè)時(shí)，主要用的電動(dòng)工具有卷?yè)P(yáng)機(jī)和輸送機(jī)。

4.2.1 齒輪卷?yè)P(yáng)機(jī)

這種卷?yè)P(yáng)機(jī)主要是以齒輪電動(dòng)機(jī)為工作原理，通過(guò)一個(gè)封閉式旋轉(zhuǎn)齒輪驅(qū)動(dòng)減速箱，驅(qū)動(dòng)繩筒，再由掛在繩筒上的一根鋼絲繩帶動(dòng)連接到帶電纜的齒輪牽引傳動(dòng)頭。通過(guò)齒輪減速通常可以使繩筒的運(yùn)動(dòng)線長(zhǎng)和速度可以控制在7m/min。

4.2.2 高壓輸送機(jī)

在室內(nèi)敷設(shè)各種高壓傳輸電纜時(shí)，由于在電纜排管內(nèi)的電纜摩擦力較大，單靠電纜卷?yè)P(yáng)機(jī)的電纜牽引力無(wú)法完全克服，因此若單純地利用電纜架在牽引頭上面的加大電纜牽引力，可能會(huì)直接超過(guò)高壓電纜內(nèi)部所能能夠承受的最大牽引力和電纜側(cè)面的壓力，會(huì)直接造成高壓電纜的嚴(yán)重?fù)p傷[4]。

輸送機(jī)也是以凹型電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)，用凹型推動(dòng)橡膠皮帶自動(dòng)夾緊輸送電纜，并用電動(dòng)預(yù)壓受力彈簧自動(dòng)調(diào)節(jié)對(duì)輸送電纜的支承壓力（其支承壓力不超過(guò)允許大于超過(guò)輸送電纜的長(zhǎng)度允許軸向側(cè)支承壓力），通過(guò)凹型橡膠帶與輸送電纜之間的軸向摩擦力增大來(lái)控制推動(dòng)輸送電纜。

輸送機(jī)的主體放置及其位置有能可以直接決定其所需要的傳動(dòng)作用，其目的是起到推動(dòng)輸送作用，以及起到牽引傳動(dòng)作用。通常在運(yùn)輸工程中需要使用的重量是500kg（約5kn）的氣動(dòng)輸送機(jī)，但在實(shí)際使用中由于受到機(jī)械力的損耗、摩擦力等因數(shù)值的降低以及等因＜br＞素的嚴(yán)重影響，使得電力輸送機(jī)同時(shí)加載在動(dòng)力電纜上的推動(dòng)力量也只能同時(shí)達(dá)到80%（約4kn）左右。

4.3 施工中注意事項(xiàng)

在實(shí)際施工過(guò)程中，可采用繩筒卷?yè)P(yáng)機(jī)和皮帶輸送機(jī)相互配合的方式，來(lái)進(jìn)行皮帶電纜布線敷設(shè)的施工。但該兩種方式會(huì)直接產(chǎn)生電纜是否完全同步的問(wèn)題，即繩筒卷?yè)P(yáng)機(jī)和皮帶輸送機(jī)的自動(dòng)開(kāi)關(guān)裝置是否完全同步，以及卷?yè)P(yáng)機(jī)繩筒和皮帶輸送機(jī)上的橡膠傳輸帶，各自的傳輸線路和速度要求是否一致，解決方法有以下幾點(diǎn)。

一是可采用各種聯(lián)動(dòng)控制裝置實(shí)現(xiàn)操作集中控制，但在實(shí)際施工過(guò)程中，如因受工作場(chǎng)地等各種因素的直接影響，可能不需要使用這種聯(lián)動(dòng)控制裝置，而是采用施工分塊一人負(fù)責(zé)的操作方式，通過(guò)各種通信控制工具，由現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)負(fù)責(zé)人統(tǒng)一指揮，并且需要參與配合的專(zhuān)業(yè)施工人員要具有較強(qiáng)的職業(yè)責(zé)任感。

二是雖然目前技術(shù)理論上已經(jīng)明確要求，塑料繩筒卷?yè)P(yáng)機(jī)和塑料輸送機(jī)的繩筒物料傳輸速度必須一致來(lái)進(jìn)行施工，但在建筑工程的日常施工使用過(guò)程中，卷?yè)P(yáng)機(jī)繩筒的傳輸料帶和料線繩筒傳輸速度略慢于一般塑料輸送機(jī)。因此，要求在實(shí)際施工過(guò)程中，需要將塑料卷?yè)P(yáng)機(jī)安裝在輸送機(jī)側(cè)的兩根塑料鋼絲盤(pán)上時(shí)，需要至少1位技術(shù)人員進(jìn)行負(fù)責(zé)，將卷?yè)P(yáng)綁在兩根鋼絲盤(pán)上的兩根塑料鋼絲繩同時(shí)進(jìn)行配合收緊。另外，輸送機(jī)繩筒物料正確擺放位置和速度控制，以及輸送機(jī)的實(shí)際使用物料數(shù)量等也顯得極為重要，輸送機(jī)的電動(dòng)機(jī)通常只是為了能夠起到一個(gè)同時(shí)需要?jiǎng)恿o助的機(jī)械動(dòng)力，如推動(dòng)器和控制器的作用，以減少物料運(yùn)輸中的電纜線在移動(dòng)過(guò)程中所受的較大推動(dòng)牽引力。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，220kV 交聯(lián)聚乙烯高壓電纜隧道敷設(shè)工程，在施工時(shí)不僅僅是要綜合考慮不受到施工圖紙成本設(shè)計(jì)、施工工藝、工程進(jìn)度的成本問(wèn)題，還要充分考慮不受到施工技術(shù)質(zhì)量因素、環(huán)境因素以及其他經(jīng)濟(jì)效益因素的直接影響。因?yàn)?，一?xiàng)規(guī)模較大的電纜工程項(xiàng)目，施工的成本較大。發(fā)電廠如果想減少施工經(jīng)濟(jì)效益和減少回收的使用年限，就要充分結(jié)合先進(jìn)的電纜施工管理技術(shù)和經(jīng)過(guò)檢測(cè)的施工設(shè)備，保證220kV 交流電纜高壓隧道電線敷設(shè)的施工質(zhì)量。并且在電纜施工時(shí)，電纜施工的各個(gè)細(xì)節(jié)，必須保證整個(gè)測(cè)量過(guò)程數(shù)據(jù)的完整準(zhǔn)確性、電纜隧道敷設(shè)的完好度，特別注意測(cè)量電纜在橫向轉(zhuǎn)角時(shí)所承受到的最大側(cè)向電壓力和反向牽引力，然后通過(guò)使用計(jì)算機(jī)來(lái)確定合理的施工設(shè)計(jì)方案，從而可以保證該項(xiàng)復(fù)雜電纜工程的敷設(shè)質(zhì)量，以及220kV 高壓電纜敷設(shè)工作的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。