淺談220kV大截面電纜敷設(shè)方法

上海市電力公司華東送變電公司 顧文佳

淺談220kV大截面電纜敷設(shè)方法

上海市電力公司華東送變電公司 顧文佳

滬寧城際鐵路常州牽引站配套220kV輸變電工程是常州第一次采用220kV 1600mm2大截面電纜最長(zhǎng)的供電項(xiàng)目。本次論文從工程中涉及到的220kV電纜90°轉(zhuǎn)角敷設(shè)、豎井高落差敷設(shè)、蛇形敷設(shè)等方面，主要介紹了電纜從敷設(shè)前的受力分析到之后的敷設(shè)方法，為今后220kV大截面電纜的施工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

220kV高壓電纜；豎井高落差敷設(shè)；沉井內(nèi)敷設(shè)；蛇形敷設(shè)

一、工程實(shí)例介紹

滬寧城際鐵路常州牽引站配套220kV輸變電工程由220kV東青變引出至220kV常州牽引站，全線采用雙回路YJLW03-1×1600mm2大截面電纜路徑5.7公里，全線分18個(gè)區(qū)段，沿線共有：18個(gè)箱涵、19處90°轉(zhuǎn)角、3處頂管沉井，最深下沉12米，線路還跨越寬32米和104米兩處通航河流。

二、施工工藝流程及操作要點(diǎn)

（一）高壓電纜敷設(shè)流程（詳見(jiàn)圖1)

（二）施工準(zhǔn)備

施工前配備足夠的施工電源、敷設(shè)機(jī)械設(shè)備機(jī)具。變電站、電纜溝、橋架、箱涵、頂管隧道內(nèi)進(jìn)行檢查，是否具備電纜敷設(shè)條件，且均通過(guò)驗(yàn)收后進(jìn)行施工。

（三）電纜盤(pán)開(kāi)箱檢查、搭建放線架

1.電纜盤(pán)開(kāi)箱檢查

電纜盤(pán)到位后進(jìn)行開(kāi)箱檢查，拆板時(shí)先進(jìn)行電纜外觀檢查再做外護(hù)套絕緣測(cè)試，測(cè)試使用10000V搖表進(jìn)行。

2.搭建放線架

電纜敷設(shè)前根據(jù)敷設(shè)需要宜在電纜盤(pán)處、接頭井內(nèi)及豎井內(nèi)等搭建放線架。

（四）合理布置施工機(jī)具、機(jī)組與控制箱的連接

布置施工機(jī)具：全線要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，通過(guò)對(duì)每段電纜所能承受的牽引力和側(cè)壓力的計(jì)算，得出輸送機(jī)的具體數(shù)量及對(duì)輸送機(jī)、滑車(chē)等施工機(jī)具的合理布置。

（五）電纜敷設(shè)

1.在電纜牽引頭、電纜盤(pán)、各輸送機(jī)、各控制箱、轉(zhuǎn)彎處及可能造成電纜損傷的地方設(shè)專(zhuān)人進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)于不同的地形環(huán)境，派專(zhuān)人隨時(shí)調(diào)整施工機(jī)具的位置。

2.將電纜盤(pán)擱置于放線架上，通過(guò)千斤頂來(lái)調(diào)節(jié)電纜盤(pán)高度，以便于電纜盤(pán)制動(dòng)。利用校正儀將電纜頭校直，以便于電纜頭牽引。

3.電纜牽引頭可以利用人工牽引加機(jī)械牽引，上第一臺(tái)輸送機(jī)之后，纜頭采用人工牽引，外加第一臺(tái)輸送機(jī)的輸送，至2#輸送機(jī)并就位。依此類(lèi)推，一直至最后一臺(tái)輸送機(jī)。

圖1 高壓電纜敷設(shè)流程圖

圖2 通過(guò)計(jì)算得出施工機(jī)具布置圖

圖3 電纜上橋敷設(shè)圖

圖4 沉井內(nèi)90°高落差轉(zhuǎn)彎敷設(shè)圖

圖5 電纜蛇形整理圖

表1 敷設(shè)電纜參數(shù)

4.上通航河橋豎井高落差電纜敷設(shè)。

（1）在豎井內(nèi)搭設(shè)腳手架平臺(tái)，使得電纜在向上敷設(shè)的過(guò)程中，產(chǎn)生一定的坡度，從而減少電纜傾斜向下所受的牽引力和側(cè)壓力。

（2）分別在腳手架的頂端轉(zhuǎn)角、末端轉(zhuǎn)角以及橋頭各固定一只環(huán)形滑車(chē)，來(lái)減少轉(zhuǎn)彎處的摩擦力，同時(shí)也起到一個(gè)固定電纜走向的作用。

（3）在敷設(shè)過(guò)程中，在腳手架末端放置一臺(tái)輸送機(jī)進(jìn)行輸送，橋頭由施工人員在前方牽引至下一臺(tái)輸送機(jī)。

5.沉井內(nèi)電纜敷設(shè)。

圖6 #2接頭井至#3接頭井機(jī)具布置圖

利用沉井內(nèi)現(xiàn)有的鋼支架，同時(shí)搭設(shè)腳手架平臺(tái)，在鋼支架、腳手架上一定距離固定環(huán)形滑車(chē)，從而減少轉(zhuǎn)彎處的摩擦力，同時(shí)也起到一個(gè)固定電纜走向的作用。在敷設(shè)過(guò)程中，在頂管口放置一臺(tái)輸送機(jī)進(jìn)行輸送，箱涵口轉(zhuǎn)彎處由施工人員牽引至下一臺(tái)輸送機(jī)。

（六）電纜整理及固定

電纜敷設(shè)完畢后，需進(jìn)行垂直蛇形整理，蛇形敷設(shè)最大幅值為160mm，節(jié)距為4m。

1.蛇形敷設(shè)由電纜中心向兩頭敷設(shè)整理，電纜兩頭各放置一臺(tái)電纜輸送機(jī)，進(jìn)行倒送，中間每隔30米采用一只手扳葫蘆向中間打方向放余量，在每段電纜支架與支架間，擱置一根鋼管，頂住溝壁兩端，水平鋼管一端與豎直鋼管連接，豎直鋼管上焊有鏈條，將花籃掛鉤與鏈條連接作為支點(diǎn)，鋼管與電纜用軟吊帶連接，根據(jù)杠桿原理利用鋼管往下壓，達(dá)到蛇形效果，每完成好一段用電纜夾具將電纜固定牢固。

2.用特制的夾具將蛇形布置以后的電纜固定，注意需同步進(jìn)行，夾具兩邊的螺絲交替緊固，不能過(guò)緊或過(guò)松，應(yīng)用力矩扳手緊固為宜。

三、電纜受力分析

（一）電纜技術(shù)參數(shù)及計(jì)算公式

1.電纜技術(shù)參數(shù)

本工程電纜采用220KV銅芯XLPE絕緣皺紋鋁護(hù)套電力電纜YJLW03-220kV 1×1600mm2，所敷設(shè)電纜參數(shù)如表1所示。

計(jì)算牽引力時(shí)摩擦系數(shù)、輸送機(jī)有效輸送系數(shù)等按下列原則考慮：

1）斜面上考慮電纜下滑力、電纜自重等原因，計(jì)算時(shí)摩擦系數(shù)μ取0.8，輸送機(jī)有效輸送系數(shù)η取65%；

2）水平面上考慮電纜自重等因素計(jì)算時(shí)摩擦系數(shù)μ取0.4、排管內(nèi)摩擦系數(shù)μ取0.5，輸送機(jī)有效輸送系數(shù)η取75%；

3）垂直面上考慮電纜自重等因素計(jì)算時(shí)摩擦系數(shù)μ取0.9，輸送機(jī)有效輸送系數(shù)η取55%；

4）電纜盤(pán)啟動(dòng)力按20米電纜重量考慮；

2.計(jì)算公式

1）側(cè)壓力

式中P——側(cè)壓力（N/m）；T——牽引力（N）；R——彎曲半徑（m）。

4）垂直彎曲牽引

凸曲面：

式中T——牽引力（N）；μ——摩擦系數(shù)；W——電纜每米重量（kg/m）；L——電纜長(zhǎng)度（m）；θ1——電纜作直線傾斜牽引時(shí)的傾斜角（rad）；θ——彎曲部分的圓心角（rad）；T1——彎曲前牽引力（N）；T2——彎曲后牽引力（N）；R——電纜彎曲時(shí)的半徑（m）。

（二）典型路段電纜受力分析及計(jì)算

#2接頭井至#3接頭井（豎井高落差）

JSD-8型輸送機(jī)在水平面上實(shí)際牽引能力為：F輸=8000×75%=6000 N

在水平面上的輸送距離為：

計(jì)算所需輸送機(jī)數(shù)量：n=T/F輸=31213N/6000 N=5.2臺(tái)

所以布置6臺(tái)輸送機(jī)滿足電纜敷設(shè)要求。

2.電纜要求轉(zhuǎn)彎半徑為4m，彎曲處電纜長(zhǎng)度L=2πR/4=6.28m，橋架工作井寬度為7m，L＜7m。

斜坡通道上行所需的牽引力：T=9.8×L×W（μ×cosθ+sinθ）

輸送機(jī)斜坡通道實(shí)際牽引能力為：JSD-8型F輸=8000×65%=5200 N

輸送機(jī)在斜坡上可輸送的距離為：

計(jì)算所需輸送機(jī)數(shù)量：n=T/F輸=3723.6N/5200 N=0.72臺(tái)

斜坡下拐角在直線附近均各部置一臺(tái)JSD-8型輸送機(jī)，這樣使拐角點(diǎn)電纜側(cè)壓力很小，滿足電纜敷設(shè)要求。

3.凸曲面垂直彎曲牽引，碳素波紋管選Φ200固定在腳手架上，敷設(shè)過(guò)程中波紋管受壓自然彎曲，電纜通過(guò)時(shí)均勻受力：

n=T/F輸=12625 N/4400 N=2.87臺(tái)，所以布置3臺(tái)輸送機(jī)滿足電纜敷設(shè)要求。

4.橋架工作井至#2接頭井：

計(jì)算所需輸送機(jī)數(shù)量：n=T/F輸=3185N/6000 N=0.53臺(tái)

所以布置1臺(tái)輸送機(jī)滿足電纜敷設(shè)要求。

四、結(jié)論

在敷設(shè)每一根電纜前，工程人員都要做大量艱苦復(fù)雜的準(zhǔn)備工作，從詳細(xì)現(xiàn)場(chǎng)勘查、線路復(fù)測(cè)、施工機(jī)具材料的準(zhǔn)備及其布置、電纜進(jìn)場(chǎng)位置就位等等，每道工序每個(gè)環(huán)節(jié)都按施工方案要求有條不紊的進(jìn)行。之后通過(guò)經(jīng)驗(yàn)上的不斷豐富以及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況把握能力的增強(qiáng)，施工展放效率不斷得到提高，從一開(kāi)始的2天內(nèi)展放900米電纜，到最后2天內(nèi)展放1500米。這種施工方法，不僅施工效率大大提高，節(jié)約了大筆的人工成本，而且在工藝上、到位率上以及安全上更有保障。