鐵路站區(qū)架空電力線入地改造設(shè)計(jì)研究

中鐵十七局集團(tuán)有限公司勘察設(shè)計(jì)院 司永杰

電力線路架空敷設(shè)具有易于檢修，回路邏輯清晰、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，前些年被廣泛應(yīng)用。隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，人們對(duì)市容市貌和用電安全有了更高要求，電力線路架空敷設(shè)的缺點(diǎn)日益彰顯：架空電力線一般位于城市道路兩旁，導(dǎo)線多為裸導(dǎo)線，架空電力線與道路兩旁樹木的樹枝經(jīng)常會(huì)交織在一起。大風(fēng)天氣時(shí)可能會(huì)發(fā)生樹枝掛斷電線的危險(xiǎn)，雷雨天氣時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)線短路情況，給供電安全帶來很大隱患；道路兩旁各種架空線縱橫交錯(cuò)，有很多電線并非最初建設(shè)時(shí)就有，而是后期直接固定在電桿上的，甚至還有很多廢棄導(dǎo)線未被及時(shí)拆除、仍留在電桿上，遠(yuǎn)超電桿承載負(fù)荷，有倒桿和斷桿的危險(xiǎn)；有些運(yùn)營(yíng)單位為節(jié)約成本，在強(qiáng)電電桿上架設(shè)通信光纜和電纜，強(qiáng)弱電交織在一起不僅會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，且有很大安全隱患；城市上空的架空線往往非常凌亂，與對(duì)美麗市容市貌的要求極不相符。鑒于以上幾點(diǎn)，城市架空電力線入地是城市電網(wǎng)改造進(jìn)程的必然趨勢(shì)，其不僅能提升城市形象，更重要的是可使電網(wǎng)的運(yùn)行更加安全。

鐵路站區(qū)供配電系統(tǒng)管理模式與地方不同：首產(chǎn)權(quán)部門是鐵路局供電段，不同的鐵路站區(qū)其電力設(shè)施歸不同的供電段管理；其次，鐵路站區(qū)的用電負(fù)荷包括通信、信號(hào)設(shè)備等與列車運(yùn)行密切相關(guān)的一級(jí)負(fù)荷，在電力改造過程中不允許中斷電源，否則會(huì)引起列車安全事故，在進(jìn)行架空電力線入地改造設(shè)計(jì)時(shí)要尤其注意。

1 現(xiàn)場(chǎng)勘查和資料收集

大秦鐵路股份有限公司茶塢鐵路站區(qū)位于北京市懷柔區(qū)，2020年是第六屆全國(guó)文明城區(qū)創(chuàng)建評(píng)選的最后一年，目前懷柔區(qū)正在全力以赴開展文明城區(qū)創(chuàng)建工作。茶塢鐵路站區(qū)始建于上世紀(jì)80年代末，是大秦鐵路設(shè)置在北京的一個(gè)大站區(qū)，建站距今已有三十余年，電力線路多為水泥電桿架空敷設(shè)。隨著人們生活水平的提高和電器設(shè)備的普及，在原有電桿上又新增了許多電纜、電線，橫七豎八、形成了黑色“蜘蛛網(wǎng)”，嚴(yán)重影響了城市美觀，距離文明城區(qū)創(chuàng)建的指標(biāo)有較大差距。為改善目前的不良面貌，提升鐵路站區(qū)整體形象，響應(yīng)懷柔區(qū)創(chuàng)城工作，特對(duì)茶塢站區(qū)架空電力線路進(jìn)行入地改造。

電力改造項(xiàng)目不同于新建項(xiàng)目，在一張白紙上畫畫容易，想要在一副既有畫作上做文章就難了。改造項(xiàng)目要因勢(shì)利導(dǎo)，既要達(dá)到電纜入地的目的，也要考慮充分利用既有設(shè)備，達(dá)到美化環(huán)境和安全用電的目的，所以現(xiàn)場(chǎng)勘查和資料收集在改造項(xiàng)目中尤為重要。

現(xiàn)場(chǎng)勘查。首先要與建設(shè)單位進(jìn)行溝通，確定設(shè)計(jì)范圍。本工程設(shè)計(jì)范圍為北起金橋賓館、南至茶塢站站臺(tái)，西起茶塢加油站、東至懷昌路。在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查時(shí)，要記錄每根水泥電桿的編號(hào)，理清每回路架空線的上端電源來自哪里，為哪些建筑單體或設(shè)備供電，必要時(shí)要用手機(jī)拍照和錄像，為設(shè)計(jì)圖紙?zhí)峁┮罁?jù)。

資料收集階段需要做的工作如下：委托測(cè)量部門繪制茶塢鐵路站區(qū)的地形圖，圖上著重標(biāo)注站區(qū)內(nèi)所有變配電亭和水泥電桿的編號(hào)及位置；去電力產(chǎn)權(quán)部門（供電段）收集站區(qū)內(nèi)供配電的圖紙資料，包括每個(gè)變配電亭內(nèi)的變壓器型號(hào)、所帶負(fù)荷情況、架空線的型號(hào)和截面積等。鐵路站區(qū)面積較大，用電負(fù)荷比較分散，在收集資料時(shí)要特別留意信號(hào)、通信設(shè)備的供電情況，這些設(shè)備與列車運(yùn)行安全息息相關(guān)，不允許中斷電源，為其供電的架空線需要單獨(dú)制定入地方案；去房建段和通信段收集給排水、暖氣、燃?xì)狻⑼ㄐ殴芫W(wǎng)的圖紙，了解站區(qū)內(nèi)地下管網(wǎng)的情況，為電纜入地的路徑選擇提供依據(jù)。

2 設(shè)計(jì)方案

2.1 電纜路徑

茶塢鐵路站區(qū)所有架空電力線路均為10kV和380V電壓等級(jí)的線路，且10kV電力線路很少，經(jīng)與建設(shè)單位和電力產(chǎn)權(quán)部門協(xié)商，本次只將380V低壓架空線入地。既有低壓架空線從各個(gè)變配電亭引出后，沿道路兩側(cè)架空敷設(shè)至各個(gè)建筑單體，為使電力線路清晰明了，便于后期檢修維護(hù)，本設(shè)計(jì)將既有低壓架空線沿原路徑入地，即將電纜與架空線敷設(shè)于道路的同一側(cè)。對(duì)于有電纜分支、T接的電桿，在該電桿旁邊合適位置設(shè)置戶外型低壓配電柜。

對(duì)于改造項(xiàng)目，由于地下通信、電力、給排水、燃?xì)狻⑴瘹夤艿辣姸啵谶x擇電纜路徑時(shí)，要按照規(guī)范要求合理避讓既有管道和建筑物。直埋敷設(shè)的電力電纜與各種地下管線平行、交叉敷設(shè)的間距要求如表1，其中：①用隔板分隔或電纜穿管時(shí)不得小于0.25m；②用隔板分隔或電纜穿管時(shí)不得小于0.1m；③特殊情況時(shí)減少值不得大于50%。

表1 電纜與電纜、管道、道路、構(gòu)筑物等之間允許的最小距離(m)

2.2 敷設(shè)方式選擇

低壓架空線入地改造工程中，由于砌筑電纜溝、埋設(shè)電力保護(hù)管、挖填直埋電纜溝等土建工程費(fèi)用很高，所以電纜敷設(shè)方式的選擇對(duì)工程造價(jià)有很大影響，合理選擇電纜敷設(shè)方式是制定設(shè)計(jì)方案的首要環(huán)節(jié)。電力電纜常用的敷設(shè)方式有電纜溝敷設(shè)、穿保護(hù)管埋地敷設(shè)和直埋敷設(shè)。

電纜溝敷設(shè)方式。即在道路上設(shè)置電纜溝，電纜溝內(nèi)部?jī)蓚?cè)設(shè)鋼制電纜支架，將電力電纜敷設(shè)于電纜支架上。電纜溝通常為磚砌或混凝土結(jié)構(gòu)，電纜溝敷設(shè)電纜施工簡(jiǎn)單，后期維護(hù)和檢修方便，但造價(jià)偏高、防水難度大，露天設(shè)置的溝蓋板也會(huì)影響地面美觀。采用電纜溝敷設(shè)電纜常用于電纜需要分期敷設(shè)且路面開挖不方便的情況[1]。

圖1 電纜溝示意圖

電力電纜穿保護(hù)管埋地敷設(shè)。在市政電力建設(shè)中應(yīng)用廣泛，常用電纜保護(hù)管有碳素波紋管、改性聚丙烯（MPP）管、涂塑鋼管、氯化聚氯乙烯（CPVC）管、水泥管等。其中，碳素波紋管撓度大、不宜多根并列敷設(shè)，涂塑鋼管接頭較難處理，普通水泥管內(nèi)壁粗糙、容易損壞電纜。考慮到鐵路站區(qū)對(duì)供電可靠性要求較高，本工程推薦使用改性聚丙烯（MPP）管。

圖2 電纜保護(hù)管埋地敷設(shè)示意圖

電力電纜直埋敷設(shè)。就是將電力電纜直接埋設(shè)于地下，采用直埋敷設(shè)方式的電纜需選用鎧裝電纜。敷設(shè)電纜時(shí)需在電纜下部鋪設(shè)保護(hù)砂墊層，電纜上部覆蓋保護(hù)蓋板。電纜直埋敷設(shè)于凍土地區(qū)時(shí)應(yīng)埋入凍土層以下，當(dāng)受條件限制時(shí)應(yīng)采取防止電纜受到損傷的措施。另外，直埋敷設(shè)的電纜直線間隔100米（及以下）、轉(zhuǎn)彎、電纜分支T接、電纜接頭等處應(yīng)設(shè)置電纜標(biāo)志樁。直埋敷設(shè)時(shí)電纜應(yīng)避開含有酸、堿等強(qiáng)腐蝕或雜散電流電化學(xué)腐蝕嚴(yán)重影響的地段（圖3）。

圖3 電纜直埋敷設(shè)示意圖

電纜溝敷設(shè)/穿管埋地敷設(shè)/直埋敷設(shè)方式的優(yōu)缺點(diǎn)比較如下：電纜通道適應(yīng)性。可容納多回線路，適應(yīng)性強(qiáng)，但電纜溝本身易受外力破壞/電纜通道留有備用穿線管，后期可再增加電纜根數(shù)，適應(yīng)性好，不易遭受外力破壞/電纜通道敷設(shè)后，不易增加電纜根數(shù)，適應(yīng)性差，易遭受外力破壞；運(yùn)行維護(hù)與檢修。非常方便/不太方便/不易更換電纜；施工工藝。施工工藝較復(fù)雜/施工難度大，敷設(shè)電纜工藝要求高/施工工藝簡(jiǎn)單，質(zhì)量可靠；工作井。打開蓋板即可檢修，不需要設(shè)工作井/直線段每隔80米或拐角處需設(shè)檢查井/不需要設(shè)檢查井，但需要設(shè)電纜標(biāo)示樁；防排水。電纜溝有進(jìn)水風(fēng)險(xiǎn)，需要考慮排水措施/防排水問題不易解決/不存在防排水問題；投資。投資大/投資較大/投資少。

由于茶塢鐵路站區(qū)用電負(fù)荷比較分散，共設(shè)有7個(gè)變配電亭，所以每個(gè)變配電亭饋出的用電回路并不多，結(jié)合幾種敷設(shè)方式的優(yōu)缺點(diǎn)及工程造價(jià)，本工程最終選用直埋方式敷設(shè)電纜。電力電纜在正常路段直埋敷設(shè)，過車行道時(shí)穿熱鍍鋅鋼管埋地敷設(shè)。站區(qū)內(nèi)有一些信號(hào)、通信等與行車安全有關(guān)的用電設(shè)備，其供電電纜橫穿馬路架空敷設(shè)。由于這些設(shè)備不允許停電，故電纜過馬路穿保護(hù)管時(shí)不能割接，需將電纜保護(hù)管更換為鍍鋅槽鋼，即將兩根鍍鋅槽鋼對(duì)扣、電纜放置其中，這樣就達(dá)到了在不切斷電纜的前提下對(duì)電纜進(jìn)行過路防護(hù)的目的。

2.3 電纜及設(shè)備選型

電纜選型。電力電纜種類繁多，按電纜的絕緣和結(jié)構(gòu)不同，可分為紙絕緣電纜、壓力電纜和擠包絕緣電纜三類。交聯(lián)聚乙烯（YJV）電纜作為擠包絕緣電纜的一種，其安全性高、安裝工藝簡(jiǎn)單，廣泛應(yīng)用于低壓供配電系統(tǒng)[2]。本工程中電力電纜采用直埋方式敷設(shè)，考慮到直埋電纜的環(huán)境較差、易受外力破壞，故選用鋼帶鎧裝電纜YJV22-0.6/1kV作為本工程的電纜。本工程中既有架空線多為鋼芯鋁絞線（LGJ），本次改造為銅芯電纜。一方面，茶塢站區(qū)主干電力線路始建于上世紀(jì)80年代末，多年來用電負(fù)荷持續(xù)增加，雖經(jīng)歷過幾次改造，但大部分線路仍處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)；另一方面，架空線入地是一項(xiàng)民生工程，在設(shè)計(jì)時(shí)需考慮電力用戶5～10年的發(fā)展需求，選擇電纜截面時(shí)要適當(dāng)放大。所以本工程設(shè)計(jì)時(shí)按同回路架空線載流量放大兩個(gè)型號(hào)選擇電纜截面。

設(shè)備選型。本工程在戶外配電柜內(nèi)進(jìn)行電纜分接，配電柜采用鋼制外殼，落地抬高30cm安裝，安全起見，在配電柜四周設(shè)防護(hù)柵欄。配電柜內(nèi)斷路器選擇帶漏電保護(hù)功能的電子式真空斷路器。按照中國(guó)鐵路太原局集團(tuán)有限公司《完善水電計(jì)量器具智能化》的有關(guān)規(guī)定，每個(gè)用電回路均設(shè)智能型電度表，該電表可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸功能，且體積小便于安裝。

3 結(jié)語

鐵路站區(qū)服務(wù)于鐵路運(yùn)輸，隨著鐵路的建設(shè)而修建，大部分建成年代較早，職工的工作和生活環(huán)境較差。隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，位于城市中的鐵路站區(qū)也順應(yīng)時(shí)代趨勢(shì)，對(duì)工作和生活環(huán)境有了更高的要求。架空電力線入地改造作為一項(xiàng)民生工程，不僅可改善職工的工作和生活環(huán)境，且能讓用電更安全。在進(jìn)行架空電力線入地改造工程施工時(shí)，要先將電纜敷設(shè)完成，再利用天窗點(diǎn)倒接電源，最大程度保證站區(qū)內(nèi)電力供應(yīng)，降低停電對(duì)職工生產(chǎn)生活的影響。真正實(shí)現(xiàn)美化環(huán)境，造福職工。