高壓單芯電纜在綜合管廊中敷設(shè)方式的探討

唐琳強

武漢市政工程設(shè)計研究院有限責(zé)任公司 湖北 武漢 430000

綜合管廊是目前國家大力推行的市政基礎(chǔ)設(shè)施，地下綜合管廊系統(tǒng)不僅解決城市交通擁堵問題，還極大方便了電力、通信、燃?xì)狻⒐┡潘仁姓O(shè)施的維護(hù)和檢修。共同溝建設(shè)避免由于敷設(shè)和維修地下管線頻繁挖掘道路而對交通和居民出行造成影響和干擾，保持路容完整和美觀。降低了路面多次翻修的費用和工程管線的維修費用。保持了路面的完整性和各類管線的耐久性。便于各種管線的敷設(shè)、增減、維修和日常管理。由于共同溝內(nèi)管線布置緊湊合理，有效利用了道路下的空間，節(jié)約了城市用地。由于減少了道路的桿柱及各種管線的檢查井、室等，優(yōu)美了城市的景觀。由于架空管線一起入地，減少架空線與綠化的矛盾。

綜合管廊中通常納入電力電纜、通信線纜，以及給水熱力等管線。其中電力電纜按電壓等級分為中壓電纜（10kV～20kV）和高壓電纜（110kV～220kV），中壓電纜通常為三芯電纜，高壓電纜通常為單芯電纜。其主要的區(qū)別就是單芯電纜會產(chǎn)生渦流效應(yīng)。

渦流效應(yīng)是指：閉合鐵芯（或?qū)w）處于交變磁場中，交變的磁通量使閉合鐵芯（或?qū)w）中產(chǎn)生感應(yīng)電流，形成渦電流（如圖1）。由于高壓單芯電纜周圍存在交變的環(huán)形磁場（如圖2），磁場在鐵磁材料的保護(hù)管中形成閉合磁路，從而在保護(hù)管壁上產(chǎn)生渦流。

圖1

圖2

由于渦流效應(yīng)的存在，導(dǎo)致高壓電纜在敷設(shè)時會產(chǎn)生許多問題。這些問題同樣在綜合管廊中存在。

高壓單芯電纜在管廊端部井或分支口處穿越管廊外墻時，可采用預(yù)埋防水套管（圖3）和預(yù)埋防水密封件（圖4）兩種方式，兩種方式從技術(shù)上來說都比較成熟。

防水套管通常為鍍鋅鋼管，為便于電纜敷設(shè)和的滿足電纜散熱要求，其管內(nèi)徑通常不小于1.6倍的電纜直徑。由于單芯電纜的渦流效應(yīng)會導(dǎo)致鋼管發(fā)熱，而產(chǎn)生安全隱患和電能損耗，通常不采用普通鋼管作為高壓電纜的保護(hù)套管。但可采用同等強度的其它非磁性材料作為保護(hù)管，如鋁合金，非磁性鋼等。

圖3

圖4

鋁合金管屬于非鐵磁性材料，在強磁場下不會產(chǎn)生電流，因此可避免渦流效應(yīng)，同時鋁合金為強度高、耐火性能好、耐腐蝕，在電力行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，如高壓電纜的金屬夾具常用鋁合金制作。

非磁性鋼也叫無磁鋼是一種鋼鐵功能材料，是一種在磁場作用下基本不產(chǎn)生磁感應(yīng)的低磁鋼鐵材料，其相對磁導(dǎo)率μ值略大于1，在磁場中磁化作用很弱，相對于鋁合金，無磁鋼具有更高的機(jī)械強度，較好的耐腐蝕性和更優(yōu)防火性能，因此通常用于制作鎧裝電纜的保護(hù)鎧。

以上兩種材料的保護(hù)管用作高壓單芯電纜穿墻保護(hù)套管均可滿足電纜安全運行的要求。但其電纜穿越完成后，需對空隙處進(jìn)行防水封堵。其封堵效果隨時間推移減弱。

防水密封件為塑料材質(zhì)，采用防水密封件可避免渦流效應(yīng)，同時其內(nèi)部填充有橡膠等材料，可根據(jù)電纜的直徑調(diào)整孔洞的大小，密合度較高，可有效的阻擋管廊外的水進(jìn)入管廊內(nèi)。但電纜敷設(shè)較為困難，且其防火性能較差，當(dāng)電纜發(fā)生火災(zāi)損壞防水密封件時，其防水性能將失效，且無法對其進(jìn)行更換。

因此可根據(jù)使用條件選擇穿墻方式，例如在管廊外部直接與土壤接觸時，可采用防水性更好的防水密封件，當(dāng)電纜引出管廊后與電力隧道或電力井對接時，可采用套管方式，便于電纜敷設(shè)。

當(dāng)電纜在管廊交叉口處穿越中板層時，防水已不是主要目的，且防水密封件不便于電纜的敷設(shè)。因此需考慮預(yù)埋用防火性較好的電纜保護(hù)方式，管例如上文中提到的非磁性材料保護(hù)管，或其它的電纜敷設(shè)方式。

或者不采用保護(hù)管，預(yù)留大型孔洞，待電纜敷設(shè)后采用防火板和防火膠進(jìn)行封堵，但此方式封堵效果有待驗證，且高壓電纜在電流突變時會產(chǎn)較大的電動力，會對已封堵的區(qū)域造成破壞，影響封堵效果。同時預(yù)留孔洞過大，封堵較為困難，預(yù)留孔洞過小將使電纜敷設(shè)難度增大。當(dāng)電纜較多時，電纜集中處發(fā)熱較嚴(yán)重，將降低電纜的可輸送容量。因此對于電纜回路數(shù)較少時，可采用此方式進(jìn)行敷設(shè)。

圖5

不設(shè)置中板層，將交叉口上下兩層直接連通，作為一個防火分區(qū)處理（圖6），此種方式對電纜敷設(shè)最為有利，可充分滿足電纜轉(zhuǎn)彎半徑需求，且可避免電纜外護(hù)層在穿線過程中遭到破壞。同時此方式也有一定的缺陷，防火分區(qū)變得復(fù)雜，由于上下兩層管廊防火分區(qū)聯(lián)通，每層管廊防火分區(qū)長度需控制在100m內(nèi)，進(jìn)排風(fēng)口的設(shè)置也變得復(fù)雜，為防止電纜匯集處溫度升高導(dǎo)致電纜降容，需在交叉口上方設(shè)置排風(fēng)口，在防火分區(qū)的盡頭處設(shè)置進(jìn)風(fēng)口。由于交叉口通常在路口位置，風(fēng)亭的設(shè)置位置通常受限。由于其便于電纜敷設(shè)，建議在電纜數(shù)量較多的管廊或電力隧道中，采用此方式。在電力隧道的建設(shè)中經(jīng)常采用此方式。

圖6

結(jié)論：高壓電纜在管廊交叉口處的處理方式，每種方式都有其優(yōu)點及缺陷，需根據(jù)工程實際情況，根據(jù)電纜數(shù)量，并充分進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理的選擇。