220kV電力電纜線路的設計和施工思路問題分析

廣州電力建設有限公司 吳林龍

220kV電纜線路屬于輸電線路的重點，多數(shù)地區(qū)應用220kV電纜向城市供電。220kV變電站的輸電線路以長線輸出為主，所以大容量、長距離的線路設計與施工已成為電力供應的重點。城市經濟支持下用電負荷增加，相應增加電纜線路輸送容量，加強了線路工頻磁場，影響周邊環(huán)境與電力人員。

1 220kV電力電纜線路設計分析

1.1 選址設計

電網建設規(guī)模持續(xù)擴大，相應加大了電網建設與運行難度，極易受到土體環(huán)境、電磁環(huán)境影響，危害電力系統(tǒng)運行。電纜線路建設期間，為了維護電纜線路運行安全、加強電磁抗干擾效果、降低電網建設成本，在施工時應規(guī)避施工建設、樹木砍伐、建筑拆遷等區(qū)域。在線路設計期間，掌握人口分布、建筑分布、樹木資源，減少額外施工影響，降低施工難度。通過此種方式可以使施工造價降低，同時避免出現(xiàn)安全問題。

我國各地區(qū)的環(huán)境氣候差異大且水文地質條件不同，電纜路線需要跨越高海拔區(qū)、雷電區(qū)。在施工過程中極易遭受倒塌、雷擊事故，施工風險性較高[1]。在項目設計過程中，勘測氣候環(huán)境與地勢條件，提供安全的施工環(huán)境。優(yōu)質的施工環(huán)境可以確保施工建設順利性，減少意外風險、控制意外支出，以免造成人員傷亡事件。因此在220kV電力線路設計時須確保選址科學性，考慮氣候環(huán)境、地質條件、地理特征，降低風險影響，維護施工建設順利性。

1.2 電纜型式與截面選取

按照電力電纜線路技術，優(yōu)選銅芯電力線路。在施工建設期間，科學選取線路線芯與截面積，按照變電工程輸送容量設定合理數(shù)據(jù)。220kV電力線路截流因素，即線芯形式與電纜截面積與電力線路接地樣式的關系密切。在變電工程中，截面積按照電纜制造企業(yè)提供的截流量換算。

1.3 電纜排列設計

220kV電力線路排列，采用正三角排列方式，間距范圍為250～350mm。通過研究可知，縮小電纜間距有助于降低電纜磁場的能耗。在電力電纜排列設計中，按照保護層感應電壓分段設計，設計人員考慮電纜電壓與運行環(huán)境。通常情況下，220kV電力線路應當設計為3的倍數(shù)，以科學方式排列電纜，在保障電纜載流量的同時縮小電纜間距、降低安裝高度，在標準輸送容量下合理控制電力電纜工頻磁場。

1.4 接地方式設計

在設計220kV電力電纜接地方式時應當保證電感應正常。負荷電流配置鋁護套，加強電感應效果。如果感應電勢比較高則會損壞鋁護套絕緣。當線纜溫度持續(xù)升高，則會加劇電力能源損耗，影響電纜運行效率與質量。在設計期間，為了預防上述問題，必須合理選擇鋁護套，使感應電勢處于安全標準范圍內。以分段方式調整護套接地方式、以交叉互連接地法，可以控制鋁護套環(huán)流損失問題，維護電纜運行可靠性。

圖1 電纜接地系統(tǒng)設計圖

220kV電纜接地設計中，需要按照建設地點的自然環(huán)境、水文地質，合理選擇電力電纜線路與接頭位置。按照護套感應電壓大小分段。對于護層接地方式，當線路較短則應用兩端并聯(lián)接地法；當線路適中時應用互聯(lián)接地方式；當線路較長時應用交叉互聯(lián)接地法。遵循上述要求，做好電力電纜接地設計后，既可以滿足應用需求，同時確保電纜運行安全性、降低線損率，提升運行效率與質量。在電力電纜接地方式設計中，按照實際情況分段，交叉互聯(lián)電力電纜分段并非完全相同。針對單根電力電纜，無需分段處理。

2 220kV電力電纜線路施工分析

2.1 電纜敷設方式

在220kV電力電纜鋪設中，包括直埋、電纜溝、排管、電纜隧道方式。在電纜線路施工中，電纜鋪設方式必須參考施工實際情況，注重以下施工要點：豎井內鋪設電纜，中間部分不能接頭。當鋪設豎井深度較大，則需要將電纜接頭設置在水平巷道中斷位置；鉆孔內鋪設電纜，確保鋪設電纜固定在鋼絲繩上，鉆孔穩(wěn)定性不足時，則加設保護套管；水平巷道內鋪設時應用非可燃性材料覆蓋，嚴禁在排水溝內鋪設電路。

排管內部鋪設電纜時，為了確保鋪設質量，需要在轉角位置設置轉角井。在直鋪部分，每相隔100m設置1個直線井，以確保施工便利性；電纜隧道內鋪設時，確保隧道內出口數(shù)量超過2個。人孔直徑部分直徑大于20cm。隧道內部設置照明燈，電壓設置控制在36V以內。保證通道內地面平穩(wěn)性，坡度小于0.5%。隧道設計中，保證自然通風，當隧道內電力損失率超過200W/m時使用機械通風方式，維護電纜輸電安全性。

2.2 固定線路與保護管

在固定電纜線路時，選用剛性固定方式。針對轉彎緊鄰位置、兩端接頭位置，選擇一個部位進行剛性固定。針對垂直、斜坡高處線路來說，需要進行兩處剛性固定，防止電纜線路脫落。針對蛇形鋪設線路，應用撓性連接法。如果遭遇蛇形過渡則以剛性固定法為主，維護線路穩(wěn)定性。施工方為了降低造價，常出現(xiàn)偷工減料行為，對線路固定效果影響大?？茖W監(jiān)督和管理線路固定處理，確保預算充足。

在固定保護管時以非磁性保護管為主，包括玻璃鋼管、MEPT材料，能夠維護線路運行穩(wěn)定性，并且對線路強度要求高。在選擇材料時應當規(guī)避安全風險。通常情況下，220kV電纜保護管應當考慮抵抗力、設計要求、機械力選擇適宜的保護管。對于交流單相電纜采用單根保護管，則不能選擇末端未分隔鋼管為保護管。電纜鋪設對機械強度要求高，嚴禁使用鋼材料保護管。軸向切開鋼管，保留1cm開口，使用鋼條焊接以免切斷磁路，維護鋼管機械強度。

2.3 附件安裝要求

在220kV電力電纜施工中，詳細介紹線路施工注意點。由于輸電線路電纜鋪設為復雜作業(yè)，不僅要注重電纜線路鋪設，還應當關注附件布置與安裝。在220kV電纜鋪設操作中，除非電纜支架提出特殊要求，滿足1kA電流的交流系統(tǒng)要求，其他情況均采用鋼制支架。對于220kV電纜中間接頭，劃分為絕緣中間接頭、直通中間接頭方式。為維護線路設計規(guī)范性，在選擇電纜外殼時優(yōu)先選擇整體預制玻璃鋼防水外殼，同時注重電力電纜接頭部分。為確保接頭操作方便，需設置獨立電纜結構工井，維護施工安全性。

選擇220kV電纜終端時，常見包括干式硅膠終端、瓷套式終端、GIS終端。在220kV電力電纜安裝中，需按照電纜鋪設類型，選擇相應的終端。如敞開式變電站進線架構，在選擇終端時傾向于瓷套式終端。當電纜連接架空線時則傾向干式硅膠終端，在選擇GIS變電站終端時傾向GIS終端。電纜T接頭屬于220kV電纜的先進終端，國內使用比較少。應用電纜T接頭時要建設T接房，之后選擇相應終端實現(xiàn)T接。

2.4 線路防火保護

針對220kV電力電纜防火保護，需要針對穿越點、護套、結構位置而言。線路熱量較高時，采用乙烯絕緣護套進行保護、即PE護套，防水性能較強。如果線路出現(xiàn)火情后使用埋沙法滅火，在工井內埋沙。電纜敷設結束后，在圍墻出口、板位置、溝道出口上以防火堵料方式處理。針對孔口兩側線路，涂抹2m以上的防火材料，采取3次均勻涂刷法，確保材料厚度大于1mm。當電纜鋪設涉及到穿越施工時，在穿越位置、管口位置使用防火材料封堵以實現(xiàn)阻燃效果。在中間接頭兩端3m區(qū)域并且靠近電纜線路的位置，涂刷防火材料以達到防火效果。不能為了降低施工造價隨意縮短涂刷距離，遺留安全隱患。整個施工過程中，監(jiān)理人員必須注重監(jiān)管防火保護措施的落實情況。

3 220kV電力電纜線路施工的現(xiàn)場試驗

3.1 電纜外護套試驗

電纜入場后開展外護套試驗，檢驗泄漏問題。試驗方法如下：將電流施加在外護套對地位置，如果產生電流泄漏但泄漏量小，則表明外護套質量佳。如果電流泄漏量大且不穩(wěn)定，則說明電纜外護套存在安全隱患。

3.2 電纜外護套絕緣電阻試驗

電纜入管后，調整電纜位置，并進行外護套絕緣電阻試驗，判斷電纜損傷情況。圖2為絕緣電阻測試圖，試驗方法如下：將電流施加在外護套對地位置，但是測量值不能作為唯一判斷標準，僅供參考。

圖2 絕緣電阻測試圖

3.3 主絕緣交流耐壓試驗

針對主絕緣開展交流耐壓試驗時，在主絕緣添加電壓（128kV）、持續(xù)60min時間，觀察電纜耐壓等級。如果容抗較大則進行設備電感補償，電感補償大小受到電纜長度影響，如果電纜長度較長則電感補償越多。如果電纜過長無法試驗時，則將正常電壓施加在電纜上，持續(xù)24h時間。

綜上，由于城市環(huán)境復雜，加劇220kV電力電纜設計與施工難度，為了維護線路施工質量、使施工成本降低，需要應用科學的設計施工思路。通過本文對220kV電力電纜的設計與施工分析，能夠掌握科學的設計思路與施工方法，以保障電力電纜運行效益。