（电气工程专业论文）高压电力电缆通过钢架桥梁的过桥技术研究.pdf

捅矍 随着电力系统规模的不断扩大，各大城市的供电网近年来迅猛扩展，城市建设与电 网建设之间的矛盾日益突出。为了解决电力市场的供需矛盾，同时考虑到兼顾环境和市 容因素，目前绝大多数城市均采用电缆代替架空线进行输电。高压电力电缆通过桥梁进 行敷设是电缆敷设中的一种特殊情况。本文以佛山市东平大桥过桥电缆的敷设工程为 例，对高压电缆通过钢性桥梁的技术问题进行研究，对类似环境下的高压电力电缆敷设 具有很好的借鉴意义。目前佛山市东平大桥成功运用本文提出的高压电缆过桥技术，已 将2 2 0 k v 高压交联聚乙烯电缆敷设成功，并且东平大桥已于2 0 0 6 年1 0 月1 日顺利通车， 至今交通和电缆运行状况良好。 本文在借鉴国内外电力电缆通过桥梁敷设的应用经验基础上，通过理论分析与计 算，研究高压电力电缆过桥敷设工程的技术方案。其主要研究包括以下几个方面：高压 电缆过桥敷设方案的研究；高压过桥电缆造成的环境影响的分析：过桥电缆的故障防范 及对策的研究；施工阶段高压过桥电缆的安装与敷设。电缆敷设方案的研究是高压电缆 过桥总体设计的核心，通过对电缆的伸缩量和大桥伸缩量计算结果进行分析，最终采用 相应的电缆敷设技术和伸缩吸收技术吸收电缆以及桥梁的伸缩；通过电缆竖井将高压电 缆引上钢架桥梁，因此需针对电缆竖井部分进行研究；通过分析高压过桥电缆对电磁环 境，桥梁结构、周边l 临近人员的人身安全以及通信线路的影响，在对影响结果分析的基 础上，提出了应对和防范方案；高压电缆故障的产生原因及故障防范也是高压电缆过桥 技术中需要研究的重要内容，在敷设方案已经确定的情况下，研究电缆故障时可能产生 的原因并对电缆做好防范措施工作，保证电缆敷设以后的安全、可靠运行，同时将电缆 带来的影响降到最低，本文以此为研究基础提出了适用于过桥电缆的故障防范与解决方 案，特别提出针对过桥电缆的防火，防震措施，并实现了过桥电缆的可靠接地。高压电 缆过桥敷设的最后一个至关重要的技术环节，是高压电缆的施工与安装。此环节的顺利 进行需要以前面各个环节的深入技术研究为基础，以电缆敷设规范为依据，对以上各个 环节的技术应用状况作出总结，提出各个环节的具体实施方案，并严格按照实旌方案进 行电缆的施工。 关键字：电缆过桥；竖井设计；电磁场；防火；防震；泄漏性故障 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fc i t i e sa n ds c a l eo fe l e c t r i cp o w e rs y s t e m ，p o w e rd e m a n di n s o l n eb i gc i t i e sh a sb e c o m eg r e a t l yr i s i n g u n d e rt h i sc i r c u m s t a n c e ，h o wt os o l v et h e c o n t r a d i c t i o nb e t w e e nc i t i e sc o n s t r u c t i o na n de l e c t r i cp o w e rn e t w o r kc o n s t r u c t i o nb e c o m e s v e r yi m p o r t a n t s oh vp o w e rc a b l e sh a v eb e e nw i d e l yu s e dt ot r a n s m i te l e c t r i c i t yi n s t e a do f t r o l l e yw i r e s f o r e m o s tc a b l e sd o n ti n f l u e n c et h ev i s a g eo ft h ec i t y o nt h eo t h e rh a n d ，t h e c a l li n c r e a s et h ec a p a c i t yo ft h ee l e c t r i c i t yl i n e s t h e r ea r ea l w a y ss e v e r a lr i v e r st h r o u g ht h e c i t i e s s ot h ep o w e rs u p p l y8 虻t o s sr i v e r si sr e q u i r e df o rp o w e rs u p p l yc o m p a n i e s o n e e f f e c t i v ew a yo ft r a n s m i t t i n gp o w e rs u p p l ya c r o s sf i v e ri st ol a yt h ec a b l e so nt h eb r i d g e s ， w h i c hi sap e c u l i a rc i r c u m s t a n c eo fp u t t i n gc a b l e s t r a n s m i s s i o ni sa ni m p o r t a n tp a r to ft h e p o w e rs y s t e m , s oi t si m p o r t a n tt or e s e a r c ho nt h et e c h n i q u eo fh o wt ol a yc a b l e so nt h e b r i d g e s i nt h i sp a p e r , i td r a w s o u ts o m er e s e a r c hr e s u l t so nt h eb a s i so fa n a l y z i n gas e r i e so f c a s e si na n da b r o a do fo u rc o u n t r y p a r t i c u l a r l y , i tt a k e st h ec a b l e si n s t a l l e do nt h ed o n g p i n g b r i d g ef o ra l le x a m p l e ，w h i c hi sag o o da p p l i c a t i o no ft e c h n i q u e st h a tr e p o r t e di nt h i sp a p e r d o n g p i n gb r i d g e ，a l o n gw h i c ht h ec a b l e sa r ei n s t a l l e d ，h a sb e e nc o n s t r u c t e di no c t o b e rl 鞋， 2 0 0 6 i ti sf u n c t i o n i n gw e l lr i g h tn o w i nt h ep a p e r , s o n i cf u n c t i o ne x p e r i e n c ei su s e df o rr e f e r e n c ef r o mb r i d g e s ，w h i c ht h e r e a r ec a b l e si n s t a l l e do n s e v e r a lt e c h n i c a ls c h e m e so fh o wt ol a yt h ec a b l e so nb r i d g e sh a s b e e np u tf o r w a r db yc a l c u l a t i n ga n da n a l y z i n gt h e o r e t i c a l l y t h o s er e s e a r c hr e s u l t si n c l u d e s e v e r a la s p e c t s s u c h 嬲r e s e a r c ho nh o wt oc h o o s et h es c h e m eo fl a y i n gc a b l e s ；a n a l y z i n gt h e e n v i r o n m e n t a li n f l u e n c ei n d u e e db yi n s t a l l e dc a b l e s r e s e a r c ho nm e a s u r e st a k e nt op r e v e n t a g a i n s tc a b l ef a u l t , i n s t a l l a t i o nt e c h n i q u e b yt h ew a y , h o wt oc h o o s et h es c h e m eo fl a y i n g c a b l e si st h ec e n t r a lp a r to ft h ew h o l ep r o j e c t a g a i n s tt h el o n g i t u d i n a ld i s p l a c e m e n t ，c a b l e o f f s e t 、v i ml i n km e c h a n i s m sa r ea d o p t e ds ot h a tt h ec u r v a t u r eo fc a b l eo f f s e tc a nc h a n g e u n i f o r m l ya n da b s o r bt h el o n g i t u d i n a ld i s p l a c e m e n to ft h eb r i d g e s i no r d e r t ot o wt h ec a b l e o nt h eb r i d g e s ，t h es i l os h o u l db eb u i l t ；r e s e a r c hs h o u l da l s ob es p e c i a l l yd o n eo ni t i nt h i s t h e s i s ，s o m ei n f l u e n c eo fc a b l e ss t a l l e do nb r i d g e si s s t u d i e di n c l u d i n gi n f l u e n c eo nt h e e l e c t r o m a g n e t i cf e l d ，c o n f i g u r a t i o no f b r i d g e ，p e o p l en e a rt h eb r i d g e ，a n dc o r r e s p o n d i n gl i n e s a sw e l l t h e nm e a s u r e sa r ee m p l o y e dt op r o t e c tt h e ma g a i n s ti n f l u e n c e r e s e a r c ho nt h e r e a s o n so ft h ec a b l e s f a u l t si sa ni m p o r t a n tp a r to ft h i sp a p e r i nc a s eo fh vp o w e rc a b l e s s c t t i i l gu po nt r a f f i cb r i d g e ，f a u l t sm a y b ea l s oa p p e a r 1 1 1 em a i nf a u l t so fc a b l e so nb r i d g e s a r ef l a s h o v e r , l e a k i n go u ta n do p e nc i r c u i t o na c c o u n to ft h es p e c i a le n v i r o n m e n tw h e r et h e c a b l ei n s t a l l e d ，w h e nc a b l ei so v e r - c u r r e n t ，i t st e m p e r a t u r ew i l li n c r e a s e ，t h ec a p a b i l i t yo ft h e i i c a b l ew i l lb ed e s t r o y e d , a n dm a ye v e n l yc a t c hf i r e s y n t o n yi n f l u e n c eb e t w e e nc a b l ea n d b r i d g ew i l lp r o d u c ev i b r a t i o nd i s p l a c e m e n ta n dt i r e d n e s so f c a b l ej a c k e t ；i tm a ya l s od e s t r o y t h ei n s u l a t o ro ft h ec a b l e o nt h eo t h e rh a n d , w h e t h e rt h ec a b l ei sg r o u n d e ds u c c e s s f u l l yw i l l d e t e r m i n et h ec a b l e sw o r k i n gc o n d i t i o n s s u c ha ss a f e t y , r e l i a b i l i t ya n da n t i c i p a t i v el i f e - s p a n t h e r e f o r e ，m e a s u r e ss h o u l db et a k e nt op r e v e n ta g a i n s tc a b l ef a u l t ，s u c ha sf i r e ，v i b r a t i o n , a n d t oe n s u r et h es a f e t yo fc r o s s - r i v e rc a b l e s i nt h i sp a p e r , t h em a i nr e a s o nl e a d st of a u l to fc a b l e i n s t a l l e do nb r i d g ei si n t r o d u c e dw i t ht h ea c c u r a t em o d e lo fd o n g p i n gb r i d g eo ff o s h a nc i t y f u r t h e r m o r e ，t h el i g h t i n g - t e s ta n dt h e o r yo ng r o u n d i n gp r o t e c t i o na l ea l s os h o w n a sa n e x a m p l e ，t h em e t h o d sf o rp o w e r c a b l eo ns t e e lb r i d g ea r cp r e s e n t e d f i n a l l y , t h el a s tp a r to fr e s e a r c ho nl a y i n gc a b l ep r o j e c ti ss h o w n m a n yp r o b l e m sw h i c h s h o u l db ep a i da t t e n t i o nt oi nt h ec o u r o fc o n s t r u c t i o na r ep r e s e n t e di nt h ep a p e r w i t ht h e a b o v er e s e a r c ha s p e c t s ，e a c hp a r to f t h ep r o j e c ts c h e m ei sr e s e a r c h e da l l a r o u n d k e y w o r d ：c a b l ei n s t a l l e d o nb r i d g e ；s i l od e s i g n ；e l e c t r o m a g n e t i c f i e l d ；f i r e p r o o f i n g ； v i b r a t i o n p r o o f m g ；f l a s h o v e rf a u l t i l l 华南理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 作者签名：召 多薅；j 1 日期：舢易年p 月，p 日 i 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校 有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位 论文被查阅( 除在保密期内的保密论文外) ；学校可以公布学位论文的全部 或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论 文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 本学位论文属于： 口保密，在年解密后适用本授权书。 母不保密。 学位论文全文电子版提交后： 晌意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名： 指导教师签名： 日强：御6 f0 f 口 日期。1 矿多rz 7 口 第一章绪论 第一章绪论 1 1 论文选题 随着城市规模的不断扩大，城市对于用电量的需求迅速增长，城市规划与电网规划 的协调性显得越来越重要，我国自1 9 8 1 年起开展城网的改造和建设工程，电缆因此也 逐渐代替架空线进行输电，交联聚乙烯电缆具有辅助设备少、安装方便及良好的防火阻 燃特性等优良性能，成为大城市大容量电能传输进入城市负荷中心的地下输电系统的主 要设备。利用高压电缆进行输电是解决和协调城市规划和电网规划矛盾的有效措施之 一。高压交联聚乙烯电缆逐步取代架空线而应用于城网改造和建设工程，为我国高压交 联聚乙烯电缆的发展和规模生产带来了良好的机遇。 1 1 1 课题的提出和意义 城市建设规模的不断扩大，城市环境的不断改善，架空线路给城市景观和空间造成 的影响也越来越明显。为了使城市环境美观以及实现城市空间的合理利用同时也为保证 各类施及人身安全的需要，输电线路采用电缆敷设成为电网规划中一项很重要的措施。 高压电力电缆过桥是电缆敷设问题当中的一种情形，当电缆通过铁路和河流之类的 障碍物时，运用电缆过桥技术解决电缆的敷设问题是当前电网进行规划采用的方法之 一。电缆过桥敷设是城网建设中的一个重要问题，尤其是对于2 2 0 k v 高压电缆的过桥敷 设之类的复杂工程来说，研究高压电缆过桥技术对于类似环境下电网规划的实践问题具 有很重要的借鉴意义。高压电缆过桥考虑的主要技术问题是关于过桥电缆的合理敷设， 研究内容主要包含电缆的敷设方式的研究、电缆接地方案的研究、电缆及桥梁伸缩的吸 收方案的研究、电缆的故障防范及措施的研究以及电缆的安装施工等。论文主要以佛山 东平大桥电缆过桥为例对高压电缆过桥技术进行研究。目前，佛山电网构架在城市规划 建成区外的输电线路是以架空线为主的。在中心城区及规划中的新城区内则以电力电缆 线路为主，随着佛山城市发展速度的加快，城市用电负荷增长迅速。在这种情况下，要满 足城市用电的需要，加强电网的建设刻不容缓。 佛山市为加紧开展佛山新城区的建设，美化中心城区的景观，决定将佛吉线群1 1 # 2 3 塔段架空线改为电缆，该段电缆回路长为5 3 4 k m ，电缆选用2 0 0 0 m m 2 交联聚乙烯 电缆，与电缆平行敷设着新建的埋地光缆，新造电缆共l o 段，新建接头1 0 组。其中一 段经过当时正处建设中的东平大桥，目前，东平大桥已正式通车，过桥电缆的运行状况 良好。 华南理工大学硕士学位论文 东平大桥为悬拱桥结构，主跨3 0 0 m ，钢结构桥梁全长( 伸缩缝伸缩缝间) 5 7 8 m 为双向六车道设计。电缆通过竖井上桥，东平大桥上为保证电缆施工、运行需要设置专 用电缆平台。为此，电缆过桥的技术问题已经成为进行随电力电缆过桥设计的关键。 东平大桥的地质概况如下： 根据桥梁设计单位提供的东平大桥轴、轴的地质勘探资料，将地质概况叙述如 下： 1 轴地质特征 轴地质共分为五层，分别是亚粘土层、残积粘土层、强风化泥岩层、微风 化泥岩层、弱风化砂岩层。各层的地质特征说明如下：第一层为亚粘土层：褐色、深灰 色，呈饱和状态，含螺壳，土层厚度约4 7 m ，分层深度为4 7 m ，第二层为残积粘土层： 暗红、紫红色、里饱和状态，为泥岩风化残积而成，土层厚度约1 7 m ，分层深度约6 4 m 。 第三层为强风化泥岩层：暗红、紫红色，岩质较软，岩心里长柱状，岩块手易捏碎， 土层厚度约6 9 m ，分层深度约1 3 3 m 。第四层为微风化泥岩层：暗红、紫红色、青灰色， 岩质硬，岩心里长柱状，锤击不易断，土层厚度约9 7 m ，分层深度约2 3 0 m ，其中1 5 6 1 7 8 m 为微风化砂岩。第五层为弱风化砂岩层：青灰，浅黄色，岩质稍硬，岩心里长柱 状，连续完整，请击易碎，土层厚度约3 5 m ，分层深度约2 6 5 m 。 2 轴地质特征 轴地质主要也是由五层构成：填筑土层、亚粘土层、亚砂土层、中风化泥 岩层、微风化砂岩层。各层状况说明如下：第一层为填筑土层：褐色，为人工填碎砖， 混凝土碎块，亚粘土，少量碎瓷片，土层厚度约1 9 m ，分层深度为2 5 m 。第二层为亚粘 土层：褐黄色，质纯，很粘，具韧性，呈软塑状态，土层厚度约1 9 m ，分层深度约2 5 m 。 第三层为亚砂土层：深灰色，呈饱和状态，含淤泥质、腐木碎屑、夹粉砂薄层，土层厚 度约5 8 m ，分层深度约8 3 m 。第四层为中风化泥岩层：紫红色、岩质稍硬，岩心破碎， 呈碎石状，夹微风化岩薄层，薄层厚3 0 5 0 e m ，土层厚度约1 9 m ，分层深度约1 0 2 m 。 第五层为微风化砂岩层：紫红色，岩质坚硬，岩心呈长柱状，连续完整，锤击不断，土 层厚度约5 0 m ，分层深度约1 5 2 m 。 本工程的建设规模为由2 2 0 k v 佛吉线# 1 1 电缆终端塔起，至2 2 0 k v 佛吉线# 2 3 新建 的电缆终端塔止，新建双回路2 2 0 k v 电缆通道，包括本期一回，另外备用一回；改造佛 吉线# 2 3 、# 2 4 n 杆；新立电缆终端塔和直线塔，重新挂紧线，并拆除佛吉# 1 1 # 2 4 塔4 1 k m 单回路架空线路；相应佛吉线# 1 1 # 2 3 塔段的2 4 芯a d s s 架空光缆改为随电缆敷设的 2 第一章绪论 2 4 芯管道光缆。本工程的设计范围包括以上电缆的本体设计、通信光缆设计以及对邻近 通信设施的保护设计。 综合以上分析，为了配合城区的建设，需借鉴国内外已建成的电缆过桥实例成熟的 技术，结合佛山东平大桥的工程状况，对电力电缆过桥设计需要涉及的诸多因素进行综 合考虑、分析以及对电缆过桥产生的影响进行分析，提出针对电缆过桥的防火、防震措 施，提出适用于本工程高压电缆过桥的实施方案，对于佛山的城市建设具有非常重要的 意义。 1 1 2 设计依据以及有关规程 根据高压电缆过桥敷设的需要，国家相关标准对此类工程的实施进行了规范。佛山 东平大桥高压电缆过桥设计是一项对佛山城市建设和电网建设都具有非常重要意义的 工程项目，整个工程目前已竣工，但由于东平大桥当时正处在建设当中，为了配合好城 市建设，过桥电缆敷设设计工作也是异常紧迫，高压电缆过桥是一项很复杂的工程，从 电缆的选型到根据具体的实施方案进行施工，整个工程的完成过程都具备了严密的工程 设计规范，并以此作为整个工程的施工依据。以下是论文的撰写准备阶段中查找到的， 并被运用的相关大桥和电缆过桥敷设的设计规程。佛山供电局生技部为确定2 2 0 k v 佛吉 线中心组团区段( 撑l l 舵3 塔) 架空线改电缆工程电缆过东平大桥方案组织召开数次会议 进行讨论。 1 四川省交通厅公路规划勘测设计研究院提供有关大桥资料： 1 ) 公路桥涵设计通用规范j t g d 6 0 - - 2 0 0 4 中有关电缆的条文： 3 3 6 ：电讯线、电力线、电缆、管道等的设置不得侵入公路桥涵净空 限界，不得妨害桥梁交通安全，并不得损害桥涵的构造和设施。 2 ) 城市桥梁设计准则c j j 1 l - - 9 3 有关电缆的条文： 2 0 1 0 ：不得在桥上敷设污水管、煤气管和其它可燃、有毒或腐蚀性的液、 气体管。如条件许可，允许在桥上敷设电讯电缆、热力管、自来水管、电压不高于1 0k v 配电电缆，但须采取有效的安全防护措施。 8 3 1 3 ：各类管线、电缆敷设在地道内，应便于维修、养护。以敷设在非 机动车道或人行道下为宜。禁止高压电缆( 大于l o k v ) 、煤气管及其它可燃性和有毒物 料输送管在道路地道内通过。若安排在地道外另行敷设的专用管道内，而专用管道与地 道贴近，则其沉降缝、伸缩缝应与地道的沉降缝、伸缩缝错开。 3 ) 电力工程电缆设计规范( g b 5 0 2 1 7 9 4 ) 中有关桥梁敷设条文如： 3 华南理工大学硕士学位论文 5 6 2 ：交通桥梁上、隧洞中或地下商场等公共设施的电缆，应有防止电 缆着火危害、避免外力损伤的可靠措施，且应符合下列规定： 电缆不得明敷在通行的路面上； 自容式充油电缆应埋砂敷设； 非矿物绝缘电缆用在未有封闭式通道的情况，宜敷设在不燃性的管或槽盒 中。 5 6 3 ：公路、铁道桥梁上的电缆，应考虑振动、热伸缩以及风力影响下防 止金属套长期应力疲劳导致断裂的措施，且应符合下列规定： 桥墩两端和伸缩缝处，电缆应充分松弛。当桥梁中有挠角部位时，宜设 电缆迂回补偿装置。 3 5 k v 以上大截面电缆宜以蛇形敷设： 经常受到振动的直线敷设电缆，应设置橡皮、砂袋等弹性衬垫。 2 电力工程电缆设计规范 g b 5 0 2 1 7 - 9 4 3 城市电力电缆线路设计技术规定 d l 仃5 2 2 1 - 2 0 0 5 4 电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范 g b 5 0 1 6 8 9 2 5 高压电缆选用导则d l t 4 0 1 2 0 0 2 6 额定电压2 2 0 k v 交联聚乙烯绝缘电力电缆及其附件 g b t 1 8 8 9 0 1 1 8 8 9 0 3 2 0 0 2 ) 7 电缆防火措施设计和施工验收标准d l g j 1 5 4 - - 2 0 0 0 从整个工程所依据的国家和行业相关规范中可以看到，大桥上敷设电缆并没有强制 性条文明令禁止，在某种特定的环境中，采用电缆过桥敷设技术是解决电网规划问题的 必要手段，但是桥上敷设电缆必须对电缆过桥产生的影响进行分析，在此基础上，采取 一定的措施来保证大桥、电缆及人员的安全。 1 2 国内外研究现状 随着电网规模的不断扩大，送电线路要求的输电容量不断增加，采用电缆进行输电 在国内外已经非常普遍，由于高压电缆的生产工艺日益成熟，电缆的产品质量有了很大 的提高。当电缆通过交通桥梁、隧道、铁路等公共设施时，利用电缆过桥技术解决电缆 的敷设问题对电网的建设和城市的建设具有非常重要的意义。近年来交联聚乙烯电缆由 于其难燃性，以及外护套本身所具有的阻燃性，在各电缆敷设工程当中受到广泛地应用， 4 第一章绪论 而且低毒低烟性阻燃交联聚乙烯电缆已有很成熟的生产技术和运行经验，目前国内外的 电缆设计以及电缆实际敷设工程中，选用阻燃铝护套的交联聚乙烯电缆在桥梁上进行电 缆敷设已经很普遍，而且很多情况下由于其阻燃性不用特别考虑其他特别的防火措施， 有利于电缆的施工。 1 2 1 国内电缆过桥现状的研究 国内一些大城市高压电缆过桥已经又很多的先例，运行状况也很好。 上海市的东海大桥电缆过桥1 1 属于1 1 0 k v 的电力电缆工程的设计，设计和施工当中 遇到并解决了许多技术上的问题，为电力电缆过超长距离大桥的工程设计施工积累的宝 贵的经验。东海大桥是上海国际航运中心的重要工程，也是洋山深水港与上海陆域的唯 一通道。为解决港区的电源配套问题，实施上海电网对小样山港区的供电方案，决定从 2 2 0 k v 芦一变电站引出两回1 l o k v x l p e 绝缘电缆，经过芦潮港地区、东海大桥、海堤、 颗珠山大桥后进入小洋山港区的1 1 0 k v 变电站。电缆全长3 k m , 桥上部分2 7 k i n 。陆上部 分1 1 k m 。根据电缆的性能、防火能力、施工难易程度等，最后方案选择1 1 0 k v 交联聚 乙烯电缆。由于东海大桥较长，因此具体施工时电缆的敷设方式必须因地制宜，对于不 同的地段，采用不同的敷设方式，东海大桥具体的实施办法如下： 混凝土段采用水平排列的电缆布置方式； 颗珠山桥斜拉索桥采用电缆三角布置方式； 东海大桥斜拉索桥采用电缆水平布置，以改善散热条件； 管线桥段大桥设置了专用的管线桥供管线敷设( 包括自来水及通讯光缆) 。 为解决好伸缩问题带来的不利影响，工程中采用蛇行敷设方式吸收电缆的伸缩，采 用o f f s e t 伸缩弧的钢结构支架贯通伸缩缝，但在伸缩缝处产生的折角会损坏该部分支 架结构。因此，结合日本电缆过桥经验，在斜拉桥伸缩缝处o f f s e t 伸缩弧采用了万向 接头的折角装置。 电缆的防振措施当中主要采用了四种方法： 使用耐疲劳特性较好的铝护套； 为避免电缆与大桥产生共振，将电缆支架的间距值设置成小于2 m ； 在电缆( 附件) 支架下采用了氯丁橡胶方垫块，目的是为了减少桥梁振动而引起 的电缆金属护套的疲劳； 电缆夹具内采用橡胶垫以起到防振及保护效果。 在上海地区共有1 7 5 座桥梁上敷设有各种规格的电力电缆合计为4 5 6 条，电缆的电 5 华南理工大学硕士学位论文 压等级有6 6 千伏，1 0 千伏。2 3 千伏，3 5 千伏和1 1 0 千伏等。这些电缆从1 9 1 2 年起陆 续投运，尚有电力电缆运行至今。在苏州河的外白渡桥、闸桥、四川路桥、河南路桥、 乍浦路桥、浙江路桥、长寿路桥、武宁路桥、西藏路桥等都敷有各种等级的电缆。 这四百余条敷设在桥上的电缆，电缆本身在桥上没有发生过故障。在桥上发生的三 次故障，一次是1 9 3 7 年乍浦路桥遭日本帝国主义的飞机轰炸，一次是1 9 7 7 年河问路桥 因煤气管漏气，引起火灾而烧毁桥上的电缆。经上所述，只有桥体结构损坏，方有可能 损坏电缆，或者是外力直接损坏电缆，由于电缆故障而影响桥梁结构和人身安全的至今 尚无报道。 从现有的大量电力电缆敷设在上海市区、郊区各种桥梁上的长期运行经验，可以证 明：各类等级的电力电缆通过各种桥梁是安全可靠的，不影响桥体的结构和人身安全。 广州市有很多高压电缆过桥技术的应用实例。文献【2 】论述了运用高压电缆过桥技术 成功的完成了2 2 0 k v 电缆通过德昵立立交的敷设问题，1 9 9 5 年广州电力局进行电网规 划在市中心修建2 2 0 k v 伍仙门变电站，并把位于市区北面的1 1 0k v 鹿鸣站升压改造为 2 2 0k v 变电站，将两个变电站之间的电源线采用2 2 0k v 交联聚乙烯绝缘电缆输送。电 缆线路分别长6 5 6 1m 和7 6 4 5m 。电缆型号为c a z v - 2 2 0k v 6 3 0m m 2 。电缆沿线敷设经 过一个宽为4 0 m 的铁道群，通过铁道群的方案采用在市政部门对德泥立交桥进行扩建 时，在桥的南侧人行道预留总宽3 5 米、深0 3 米的电缆通道，电缆通道采用箱式结构 通道设计分为三部分，分别放置1 0 k v 、1 1 0 k v 、2 2 0 k v 高压电缆。电缆引桥的设计采用 手工全焊的钢结构下桥装置，形式上采用下降偏入主桥底并转向9 0 。后垂直落下的方式， 在转弯位需设置满足3 m 的转弯半径。考虑到电缆在桥上敷设的长度和落差不大，电缆 敷设伸缩的吸收方案采取波纹铝护套吸收电缆伸缩，利用电缆引桥与立交桥结合部形成 的弯曲段吸收电缆的热膨胀。电缆在敷设的过程中由于工程时间要求紧，放线的难度很 大，而且处雨季，不利于履带式牵引机的使用。经过研究比较决定采用多台拉力机分段 敷设，分别牵引电缆牵引头和电缆护套的敷设方式。从电网的长远规划的角度出发，在 修建电缆通道时考虑到通道的预留问题。高压电缆过桥技术在广州市海珠桥高压电缆过 桥方面的运行经验对于本论文设计实例具有很重要的借鉴意义。从桥的结构和规模上来 看，与佛山东平大桥比较相似，具有很好的可比性，从可行性上来看，海珠桥从1 9 7 8 年开始先后安装了3 5 k v 、1 1 0 k v 、2 2 0 k v 高压电力电缆，其中值得注意的是由于桥梁伸 缩量不大，所以在采取伸缩装置时是利用电缆引桥和桥梁结合部分的伸缩弧吸收伸缩 的，伸缩技术值得本设计实例借鉴。至今1 1 0 k v 和2 2 0 k v 共三回线路均运行良好。 6 第一章绪论 1 2 2 国外电缆过桥现状的研究 日本、法国、苏联、美国等国的有关国家标准或法规都明确规定高压电缆可以过桥， 并对电缆过桥作出技术规定。表卜1 为高压电缆过桥在国内外的一些应用实例。 八十年代后期，e l 本高压电缆敷设在桥梁上过河的例子就更岁3 】 6 1 ，电压等级有 1 8 7 k v ，2 7 5 k v 和5 0 0 k v ，采用的电缆有交联聚乙烯电缆、钢管充油电缆和白容式充油 电缆。在新建的公路铁路共用悬索吊桥上敷设的有大鸣门桥和濑户内海大桥( 共有十座 桥组成，有悬索吊桥、斜拉桥、混凝土桥和桁架桥) 。 在日本东京，东京市内电缆过桥长度为5 0 0 m 以上的桥梁共有2 6 座，电压等级自 6 6 千伏到2 7 5 千伏，型式有交联聚乙烯也有充油电缆。如东京市内有三座 表卜1 国内外主要电缆过桥工程状况 t a b l c l - lt h em a i np r o j e c t sd o m e s t i ca n do v e l - s c a so f c a b l ei n s t a l l e do nb r i d g e s 序号国家桥名桥长大桥形式电缆布置方式电缆形式建设时间 电缆用缆绳吊在1 1 5 k v l 美国 v i a d u c t2 0 0 0 m 公路桥 3 x 31 0 m m 2 桥梁下 委内瑞 电缆敷设在铝合 2 3 0 k v8 3 0 m m 2 2 波拉马开桥 8 3 0 0 m 公路桥金槽内挂在桥下1 9 7 8 1 9 7 9 拉充油电缆 部 公路桥下方桥梁 2 7 5 k v 3日本 y o t s u g i b a c h i 桥 1 0 4 5 米 公路桥桁架结构电缆槽3 x 1 4 0 0 m m 2 钢 1 9 8 6 盒内 管充油电缆 公路铁路 公路桥下方桥梁 1 8 7 k v2 0 0 0 m m 2 4 日本大鸣门吊桥1 6 0 0 米桁架结构电缆槽1 9 8 41 9 8 4 桥交联电缆 盒内 公路铁路 公路桥下方桥梁 5 0 0 k v2 5 0 0 m m 2 5 日本濑户大桥 8 0 0 x 1 0 米 桁架结构电缆槽1 9 8 7 1 9 8 8 桥 充油电缆 盒内 1 1 0 k v4 0 0 m m 2 6 长沙湘江大桥8 0 0 米公路桥混凝土箱梁内1 9 9 1 交联电缆 公路桥 穿在p e 管内用角 11 0 k v4 0 0 m m 2 7 广东新会崖门大桥 1 4 7 6 米 铁固定在栏杆外 2 0 0 3 斜拉桥 交联电缆 侧 大桥箱梁内及管l l o k v6 3 0 m m 8 上海 东海大桥 2 5 0 0 0 米 公路桥 2 0 0 4 2 0 0 5 线桥架 交联电缆 钢桥架设2 7 5 千伏充油电力电缆。新四木桥、新荒川大桥和新二子桥的长度各为 9 8 7 1 m 、8 0 8 1 m 及7 3 2 5 m ，另有千位桥为6 9 5 3 m 钢桥，架设1 5 4 千伏充油电缆。迄今 为止运行情况良好。 大鸣门桥敷设1 8 7 k vx l p e 电缆。濑户内海大桥敷设5 0 0 k vp p l p 绝缘o f 电缆。 7 华南理工大学硕士学位论文 美国在v i a d u c f 的混凝土公路桥上敷设1 1 5 k vo f 电缆；委内瑞拉在马拉开波湖桥上敷 设2 3 0 k v o f 电缆。 电力电缆过桥既经济又安全，在技术上也是可行的。因此，应充分利用大桥资源， 让更多的高压或超高压电缆通过大桥，解决电缆通道问题。 1 2 3 高压电力电缆过桥敷设方式的设计 高压电力电缆过桥固定方法需要根据桥梁的结构以及桥梁的新旧来确定。高压电力 电缆通过的桥梁其结构是新桥或者是旧桥，会直接影响到电缆具体的敷设方式的确定。 文献【7 】通过对日本电力电缆过桥方式的研究，总结出可作为高压电缆过桥敷设旌工的相 关参考导则和依据。文中提出如果电力电缆需要过新桥，过桥时其电缆通道应在桥的梁 安装好而桥面板还未安装之前施工并完成，因此在确定电缆的过桥方式时需要根据桥梁 的建设方案进行综合考虑，尽量使电缆敷设后对桥梁的影响最小；如果电缆需要通过旧 桥梁进行敷设的情况下则应该因地而异，有以下四种施工方式：一是当电力电缆其导管 在桥梁下部牵引和安装时，应当使用悬空脚手架或直接固定的脚手架；二是当在水上安装 电缆导管时，应采用装配式脚手架；三是在短跨距的桥梁上，在桥梁的任何一端，在进行电 力电缆排管或者导管连接时，应用拉入或推入的方法；四是将电力电缆安装在跨线桥或者 旱桥上的情况，这种情况下可以采用电力牵引机械来施工。 电力电缆在桥梁上的敷设方式可以利用主梁的标准敷设；也可利用桥面板敷设；还 可以利用侧部区域敷设。本论文设计实例东平大桥2 2 0 k v 电力电缆过桥敷设是属于电缆 通过新桥梁的敷设设计，并选择利用桥梁的侧部区域进行敷设。对设计实例进行高压电 缆过桥敷设的可行性研究表明，由于东平大桥是新建的桥梁，考虑到电网的规划与城区 建设协调发展的必要性，电缆通过桥梁进行敷设势在必行，电缆过桥的方式主要是选择 利用大桥人行道底下的侧部区的敷设方式，电缆的敷设能否顺利进行与桥梁的建设工期 也是密切相关的，与桥梁的同期建设将给电缆的敷设带来很多便利，电缆的敷设必须利 用桥梁施工时的工具才能完成敷设的，混凝土和钢结构部分的电缆平台均采用人行道跳 梁上悬挂拉杆及箱梁上焊接的方式固定，电缆在平台上通过电缆支架进行固定。 1 2 4 电缆过桥在设计与应用中的主要问题 本设计实例工程当中由于工程量大，工作点多，施工当中尤其需要协调各个方面的 工作。如工序进度，电缆、线路线行、青赔问题以及材料到货等问题。施工的同时要解 决协调工作中的难点、重点以利于工程的顺利进行，并使后续工程顺利进行，东平大桥 8 第一章绪论 电缆过桥中的主要难点在于电缆平台与电缆伸缩装置的安装。为了防止电缆热伸缩后的 对电缆造成的损坏，所以电缆采用蛇行敷设，电缆在桥梁上的敷设采用电缆伸缩平台方 式，因为设置在桥的人行道底下，所以电缆平台必须经过大桥进行安装，将平台固定在 大桥上，借助桥梁建设的施工设施进行对电缆平台的安装，电缆平台一端与钢板固定， 再利用钢板焊接在桥梁上，与桥梁相连；在桥梁的顶部安装钢板，使钢板与平台的另一 端焊接起来，通过钢板支撑平台的重量，同时平台采用网状钢板围成一个电缆通道，防 止电缆过分移动而跌落，也可以防止电缆被人为破坏或被盗，这样设置后的电缆平台既 不影响大桥的外观，又能使电缆顺利的通过桥梁。电缆伸缩装置的安装主要是电缆竖井 与电缆平台的连接部分，当大桥的伸缩量很小时不采用专门的电缆伸缩装置，利用伸缩 弧直接可以吸收桥梁的伸缩。 1 3 本文的主要内容和工作 高压电缆过桥技术在国内、外应用的先例已经很多，技术上已经很成熟，电缆的敷 设与安装程序也有例可循，但是，高压电缆过桥就整体而言是一项工作非常复杂的工程 项目，除了桥梁部门担心高压电缆过桥会造成桥梁不安全影响外，对高压电缆本身而言， 过桥电缆敷设的同时必须考虑采取措施保证输电安全可靠，施工方便及维护检修便利。 本文针对这些问题，综合各种资料，对目前运行中的电缆过桥项目、电缆过桥需注意的 一些技术问题作了专项研究。 电缆过桥技术虽已成熟，但是整个工程庞大复杂，确立设计方案时必须从城市建设 与电网的发展两方面综合考虑，使得最终的方案实施既不影响城市建设的美观景致，又 能切实解决电网发展的需要，达到理论化和实用化的统一。设计中要考虑采取措施保证 对电缆输电的安全可靠运行，同时还要从施工和维护检修的角度对电缆过桥的设计方案 进行优化。尽量对工程中这两方面的实施带来便利。本论文从高压电缆过桥的实际背景 出发，以实用化为基本目标，围绕电缆输电的可靠性展开研究，论文工作从如下几方面 开展： 1 了解国内外学者对电缆过桥的研究情况，对已经形成的研究成果进行系统的分 析，将高压电缆过桥技术应用于实际设计项目东平大桥电缆过桥的实际工 程中，借鉴国内外已有的成熟技术，扬长避短，确定切实可行的设计方案： 2 电缆的敷设方式有直埋敷设、排管敷设、竖井敷设、隧道敷设、桥梁敷设等， 相应的吸收电缆收缩的方法也有所不同，本文在研究高压电缆过桥伸缩的吸收 9 华南理工大学硕士学位论文 方法的基础上，结合过桥电缆敷设的实际环境和要求，提出合理的电缆敷设方 案。并在工程的实践中验证设计的可