交聯(lián)聚乙烯電力電纜敷設(shè)方案的優(yōu)化研究

摘要：在國(guó)家城鎮(zhèn)化的背景下，電纜用量急劇增加，電纜線路敷設(shè)難度進(jìn)一步提高。本文分析了電纜敷設(shè)的常見方式及其特點(diǎn)，闡述了蛇形敷設(shè)的基本原理，并在實(shí)踐的基礎(chǔ)上提出了蛇形敷設(shè)的優(yōu)化方案。本文的研究可為蛇形敷設(shè)的實(shí)踐工作提供有益的指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：交聯(lián)聚乙烯；電力電纜；敷設(shè)

前言

在城鎮(zhèn)化步伐的推動(dòng)下，城市空間被進(jìn)一步壓縮，電網(wǎng)不得不采用地下電力電纜輸配電系統(tǒng)，以提高城市空間利用率資源和電網(wǎng)抵御惡劣環(huán)境的能力。地下超高壓電纜輸電系統(tǒng)為傳統(tǒng)的線路走廊、供電半徑、供電可靠性以及公共安全、電磁干擾等問題提供了一個(gè)有效的解決方案。《電力電纜線路運(yùn)行規(guī)程》建議110kV及以上電力電纜優(yōu)先考慮隧道敷設(shè)，并必須進(jìn)行蛇形敷設(shè)[1]。

一、電纜敷設(shè)方式及選擇

（1）直埋敷設(shè)法。

直埋敷設(shè)就是將電纜直接埋設(shè)在地下，上部鋪一層軟土，再蓋上保護(hù)板，最后把土層回填到原處。直埋敷設(shè)是目前世界上最通用和最經(jīng)濟(jì)的敷設(shè)方法。它廣泛運(yùn)用于郊區(qū)和人流車流稀少的的地方，較適用于同一通路有6根以下35kV及以下的電力電纜的情況。直埋敷設(shè)的缺點(diǎn)是為電纜的維護(hù)和檢修帶來(lái)了極大的困難，如果電纜出現(xiàn)故障，哪怕通過測(cè)試儀測(cè)出故障點(diǎn)，也必須重新挖開電纜溝才能實(shí)施維護(hù)。

（2）電纜淺槽敷設(shè)

在進(jìn)行淺槽敷設(shè)之前，應(yīng)先做一個(gè)不帶支架的、比較淺的混凝土槽。然后把電纜放到槽中，覆上蓋板。淺槽敷設(shè)要達(dá)到較好的效果，應(yīng)該注意淺槽的布置區(qū)域盡量合理。例如沿著地坪之上進(jìn)行布置，或者和地坪一齊埋入泥土中，這樣的槽底不要求有嚴(yán)格的密實(shí)性，但是必須與地層相連通。淺槽敷設(shè)比較適合用在地下水位較高的區(qū)域，或者電力電纜數(shù)量比較少并且很少載重車輛經(jīng)過的區(qū)域。

（3）電纜溝或隧道敷設(shè)法。

將電纜敷設(shè)在電纜溝或電纜隧道內(nèi)，主要用于多條電纜的敷設(shè)。電纜溝需要另外制作，因此其成本遠(yuǎn)高于直埋法，但與直埋相比，電纜溝敷設(shè)為溫度監(jiān)視和通風(fēng)降溫帶來(lái)了極大的便利。電纜溝敷設(shè)很容易進(jìn)行后期的電纜檢修、新設(shè)、更換，避免外力損傷，方便故障測(cè)尋與修復(fù)。電纜溝敷設(shè)大大減少了電纜線路所占走廊，可以消除土壤對(duì)電纜保護(hù)層的長(zhǎng)期腐蝕，大大降低了重復(fù)投資次數(shù)和反復(fù)開挖路面的現(xiàn)象。盡管有著這些優(yōu)點(diǎn)，實(shí)際上，我國(guó)很少采用這種敷設(shè)方式。

（4）排管敷設(shè)法。

將電纜敷設(shè)在不同的單獨(dú)管內(nèi)，然后將管埋在地下或者架設(shè)在空中。對(duì)于市區(qū)街道的電力電纜，直埋會(huì)對(duì)電纜造成很大的壓力，而繁華地區(qū)又不方便電纜溝和隧道施工，此時(shí)最好的方案就是采用電纜排管，這種方案的成本低于隧道，但又繼承了隧道的眾多優(yōu)點(diǎn)，例如無(wú)需考慮防火問題。

二、蛇形敷設(shè)原理

電力電纜隨著負(fù)荷電流及環(huán)境溫度的變化在運(yùn)行時(shí)候會(huì)發(fā)生熱伸縮，其中因線芯的熱脹冷縮會(huì)產(chǎn)生非常大的機(jī)械力，電纜線芯截面越大，所產(chǎn)生的熱機(jī)械力越大。同時(shí)線芯和金屬護(hù)套還會(huì)因熱脹冷縮的多次循環(huán)而產(chǎn)生蠕動(dòng)變化。熱伸縮對(duì)電力電纜運(yùn)行構(gòu)成很大危害，電纜隧道內(nèi)采用蛇形敷設(shè)電纜線路能夠有效地吸收因負(fù)荷變化而產(chǎn)生的電纜線路長(zhǎng)度的熱脹冷縮變化量，消除機(jī)械應(yīng)力。

電纜線路運(yùn)行過程中，作用在電纜上的變形力即為線芯發(fā)熱時(shí)的膨脹推力。由于溫升，線芯產(chǎn)生的膨脹推力為：

式中 P——線芯末端推力；N

△θ——線芯的最大允許溫升； ℃

α——線芯的線膨脹系數(shù)； 17×10-6 1/℃

E ——線芯的彈性模量； 12000 N/mm2

A ——線芯的截面積。mm2

例如，以銅芯2000mm？電纜（溫度由20℃增加到90℃）計(jì)算得線芯產(chǎn)生的膨脹推力：P =17×10-6×（90-20）×12000×2000=28.6kN。表1 給出了不同銅芯交聯(lián)電纜截面的末端推力。可見這個(gè)推力是十分大的。

表1 不同銅芯交聯(lián)電纜截面的末端推力

三、蛇形敷設(shè)的優(yōu)化

如圖1所示。

1-電纜；2-普通電纜夾具；3-移動(dòng)式電纜夾具

在電纜隧道進(jìn)行蛇形敷設(shè)中，建議采用同步輸送機(jī)，并采用穩(wěn)定電源。盡量不要使用牽引機(jī)，這樣減小電纜的側(cè)壓力，對(duì)電纜有利。采用輸送機(jī)，可以使敷設(shè)完成的電纜處于一種“松弛”的狀態(tài)，為以后上架進(jìn)行蛇形打彎提供有利條件。可以減少電纜打彎時(shí)減小鋁護(hù)套變形量電纜的整體伸縮量，甚至避免鋁護(hù)套變形。其波形的節(jié)距一般為6m，波形寬度為電纜的1到1.5倍，以電纜金屬護(hù)套不產(chǎn)生過分應(yīng)變?yōu)樵瓌t確定波形的節(jié)距和寬度。注意“松弛”的量不可過多，否則效果適得其反。

結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)家電網(wǎng)公司對(duì)隧道電纜敷設(shè)的新要求，蛇形敷設(shè)已經(jīng)是每條高壓線路必然的要求。撓性固定能有效抵消電纜溫升所產(chǎn)生應(yīng)力；輸送機(jī)擺放的精確計(jì)算，能為電纜上架進(jìn)行蛇形敷設(shè)提高工作效率，并且保證電纜的圓整度。

參考文獻(xiàn)：

[1]盧永魁，鄔楠，許衛(wèi)東，于青，朱月涌. 500kV電纜隧道內(nèi)敷設(shè)的研究[J]. 電氣應(yīng)用，2016，（24）：34-37+42.

[2]羅俊華，張麗，劉毅剛，鄭傳寶. 超高壓大截面電力電纜線路熱膨脹計(jì)算分析[J]. 高電壓技術(shù)，2010，（05）：1281-1286.

作者簡(jiǎn)介：余赟杰 漢 1984年12月28日 籍貫浙江杭州 助理工程師 大學(xué)本科 電纜制造