220 kV 2 500 mm2電力電纜施工技術研究

裔　庭

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

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220 kV 2 500 mm2電力電纜施工技術研究

裔庭1,2

(1.上海理工大學管理學院，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220 kV電力電纜所使用的最大截面規格，電纜線芯粗、絕緣厚，敷設難度極大。同時,在有電站中進行大截面電纜敷設,安全風險高。全線采用垂直蛇形敷設方法。施工時,根據現場實際地形、環境策劃電纜盤就位方案,計算電纜敷設時受力分析，保證工程的順利竣工。

220 kV電力電纜；大截面電力電纜；電纜垂直蛇形敷設方法

隨著近來上海城市基礎設施建設不斷發展，城市用電量不斷增加，電纜輸送技術也日益成熟，高電壓、大截面電纜必將成為城市電纜送電的發展趨勢。

500 kV楊行變電站地處上海市寶山區，是該地區非常重要的超高壓樞紐變電站。“500 kV楊行220 kV間隔調整工程”為在有電站中的改造項目,安全風險高,涉及到將兩條220 kV架空線進線通過電力電纜延長，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的220 kV 2 500 mm2單芯波紋鋁護套交聯電纜，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格，電纜線芯粗、絕緣厚,敷設難度極大。

1　工程的施工難點

1.1電纜盤就位困難

由于本期500 kV楊行220 kV間隔調整工程是改擴建工程，施工區域與運行設備間有安全隔離，使得施工通道狹窄，平板卡車轉彎半徑不夠。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配電裝置場地施工通道上空軟母線較多，線盤就位難度大。

現場平面圖如圖1所示。

1.2無類似大截面電纜敷設經驗

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，打破了過去敷設的220 kV電纜的導體截面最大為1 000 mm的上限。在電纜敷設施工中，具有以下特殊性：(1)首次遇到2 500 mm2大截面電纜，缺乏相關的敷設經驗，只能結合以往其他電纜施工單位的施工經驗，不斷摸索改進，尋找適合的敷設方法；(2)多處90°轉角，電纜外徑粗，自重大，給施工帶來了相當的難度；(3)需要利用電纜溝空間、合理使用電纜支架，根據電纜的熱伸縮量對電纜作垂直蛇形敷設。

圖1　楊行220kV配電裝置區域平面圖(本期)

圖2　GIS側電纜敷設圖

圖3　戶外終端側電纜敷設圖

GIS下箱形基礎及戶外終端部分電纜敷設圖如圖2、圖3所示。

2　電纜盤的就位

通過現場勘查，總結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、卡車轉彎半徑不夠。二是行瀏2195、2197線進盤路線經過110 kV無功補償區域、220 kV戶外配電裝置區域。在通道上空有部分220 kV架空線，吊車難以起吊臂。

經過分析討論，確定采用以下對策進行電纜盤就位：行瀏2195線線盤運輸路徑較短(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線線盤運輸路徑較長，共3盤(每盤17～18 t)。根據設備的重量、現場具體條件及工期要求等，結合我公司現有的起重裝備情況及成熟的經驗，經技術人員對現場進行認真勘測，加上科學、嚴謹的技術 論證，本著穩妥可行、安全可靠、技術成熟、經濟合理的原則，設備轉運的基本方法：采用一臺70 t汽車吊將線盤吊至25 t內燃機叉車上，由叉車將線盤運到預定位置。

電纜盤就位運輸順序安排：施工場地障礙物清除和場地平整→運輸車輛進場→70 t汽車吊、25 t叉車進場準備到指定位置→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叉車轉運電纜到位→運輸車輛、70 t吊車、25 t叉車拆車退場。

圖4為采用叉車進行線盤就位的示意圖。

圖4　采用叉車進行線盤就位示意圖

3　電纜敷設

3.1電纜的受力分析

電纜型號：ZB-YJLW03-127/220-1×2 500 mm2

電纜外徑近似：155 mm

單位重量：37.3 kg/m

滾輪摩擦系數取0.2，電纜溝水平面摩擦系數取0.4

電纜允許拉力：<70 N/mm2(不大于27 000 N)

電纜允許側壓力： <3 kN/m

電纜最小彎曲半徑：轉彎處彎曲半徑≥20D(D為電纜外徑)

輸送機出力：400 kg即3 920 N；600 kg即5 880 N

45°轉角系數取值近似：1.17

90°轉角系數取值近似：1.37

電纜盤啟動力按15米電纜重量考慮。

(1)行瀏2195線受力分析

行瀏2195線設計單線長度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1臺，則TA=0

線盤布置在GIS箱形基礎南側：

FB1=9.8μWL1=9.8×0.4×37.3×8=1 169.73 N

在1號轉角轉彎牽引力為：

FB2=1.37×FB1=1.37×1 169.73=1 602.5 N

則1號轉角處側壓力為：

PB=FB2/R=1602.5/(20×0.155)=516.9 N/m

2號轉角前加400 kg輸送機2臺，則1號轉角到2號轉角：

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

在2號轉角轉彎牽引力為：

FC2=1.37×FC1=1.37×5 752.2=7 880.5 N

2號轉角側壓力：PC=FC2/R=7 880.5/(20×0.155)=2542.1 N/m

電纜拉力F<27 000 N, 側壓力P<3 000 N/m符合設計要求。

(2)行瀏2197線受力分析

行瀏2197線設計單線長度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1臺，則TA=0

線盤布置在GIS箱形基礎南側：

FB1=9.8μWL1=9.8×0.4×37.3×8=1 169.73 N

在3號轉角轉彎牽引力：

FB2=1.37×FB1=1.37×1 169.73=1 602.5 N

則3號轉角處側壓力為：

PB=FB2/R=1 602.5/(20×0.155)=516.9 N/m

4號轉角前加400 kg輸送機5臺，則3號轉角到4號轉角：

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號轉角轉彎牽引力：

FC2=1.37×FC1=1.37×3 642.5=4990.2 N

圖5　垂直蛇形敷設電纜溝斷面圖

4號轉角側壓力：

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

5號轉角前加400 kg輸送機4臺，則4號轉角到5號轉角：

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

在5號轉角轉彎牽引力：

FD2=1.37×FD1=1.37×2 305.9=3 159.1 N

5號轉角側壓力：

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

6號轉角前加400 kg輸送機2臺，則5號轉角到6號轉角：

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號轉角轉彎牽引力：

FE2=1.37×FE1=1.37×3 999.1=5 478.7 N

6號轉角側壓力：

FE2=1.37×FE1=1.37×3 999.1=5 478.7 N

電纜拉力F<27 000 N, 側壓力P<3 000 N/m符合設計要求。

3.2蛇形敷設

電纜在環境溫度改變時(或由于電纜負荷的變化引起的溫度變化)，電纜本身的長度會產生熱脹冷縮的現象。由于電纜本身具有一定的剛性，在受熱(冷)時，在電纜末端會累計產生一定的熱機械力，如果這種熱機械力得不到釋放，電纜會發生起拱、移位等現象，情況嚴重時，電纜局部部位的彎曲會超過允許的最大彎曲半徑，長期運行，電纜金屬護套會被損壞，起不到阻水效果，威脅電纜壽命。采用電纜的蛇形敷設是釋放電纜熱機械力的比較成熟的方法。

蛇形敷設有兩種方式，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，但是相對水平蛇形來說，垂直蛇形布置的優點是：能夠合理利用空間，在空間較有限區域，若能結合電纜三角布置，能夠最大限度地節省敷設空間。但是，垂直蛇形布置的施工難度較水平蛇形大，施工時較難準確地控制波幅。相反，水平蛇形布置占空間較多，但施工相對容易。

兩種蛇形敷設固定電纜的夾具位置有所區別，夾具受力也不同，楊行站內電纜溝狹窄，采用垂直蛇形敷設：(1)蛇形弧長取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%的斜坡段需在每個弧頂部位用夾具剛性固定；(4)在緊鄰終端、轉彎處不少于1處剛性固定(見圖5)。

4　結語

“500 kV楊行220 kV間隔調整工程”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驗。在有電站中進行2 500 mm2大截面電纜施工,工期、安全、質量都非常重要，難度極大。只有在施工前做好前期勘察、風險預控、細致的方案策劃，方能在保證安全、質量的前提下，按時完成停電施工的任務。

(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、電力電纜施工現場技術指導工作。

TM246

B

2095-1256(2016)04-0507-05

2016-05-13