110kV电缆穿管的敷设

110kv110kv 电缆穿管的敷设电缆穿管的敷设 摘要 北京地区 110 kv 电缆主要采用隧道内敷设的方式 但 是地下电力隧道造价较高 而且市区内主干网路径上隧道已近 饱和 同时电缆网目前正迅速的向市区以外扩展延伸 如采用 隧道敷设则一次性投资过多 且电缆总数也不多 该文就 110kv 电缆穿管敷设需要解决的问题 用于 110kv 电缆敷设的 管井设计的相关问题以及管井的经济技术指标分析进行探讨 从而论证 110kv 电缆穿管敷设的可行性 关键词 电缆敷设 电力管井 输电设备 目前 国内 110 kv 电缆敷设方式种类很多 如直埋敷设 穿管敷设 隧道敷设等 而在北京地区 110 kv 电缆主要采用隧 道内敷设的方式 电缆在隧道内敷设其运行条件较好 环境温 度基本恒定 施工便利 且便于管理维护 但是 地下电力隧 道造价较高 如果在市区内主干线网路径上 有多路电缆敷设 其中 隧道尚能体现其优越性 且经济技术指标也较合理 然 而随着市区内主干网路径上隧道已近饱和 而电缆网目前正迅 速的向市区以外扩展延伸 如三环 四环外 甚至五环外的许 多经济开发区内的电缆网系统 其总体规划已近全面 如采用 隧道敷设则一次性投资过多 且电缆总数也不多 这就不具有 经济合理性 在一定程度上造成了投资方的浪费 因此 我们 很有必要在北京地区发展适合 110 kv 电缆的另一种可以推广的 敷设方式 这种新型敷设方式首先在造价方面应较为经济 其 次在施工 运行 维护等方面具有其可行性 同时还应具有可 重复使用的特点 减少地面开挖的次数 经过近年来配网工程中管井敷设电缆的大量实践 尤其是 在三环入地工程中大量新型管材的应用 发现电缆的管井敷设 在许多方面均具有较好的特性 管井本体的投资较为经济 一 次建成后可敷设多路电缆 且可避免重复的地面开挖 目前国 内在上海 广东等地区已有许多 110 kv 电缆工程采用穿管敷设 方式 因此 110 kv 穿管敷设已具有较丰富的实施及运行经验可 以借鉴 1 110 kv 电缆的穿管敷设 1 1 载流量 电缆的敷设方式会直接影响到电缆的载流量 其主要原因 在于不同敷设方式下 电缆周围媒质的热阻不同 就运行中的 电缆而言 要确定电缆的温升 不仅应知道电缆本身各组成部 分的热阻 而且还应知道电缆周围媒质的热阻 即单位热流从 电缆表面散发到电缆周围媒质中所产生的温差 这一温差往往 成为限制电缆输送容量的主要因素之一 我们可以以一个实际工程的例子来比较一下同一电缆线路 穿管敷设与隧道 空气 中敷设的载流量比较 本例是朝阳门 隆福寺 110 kv 电缆工程中山东电缆厂提供的在不同敷设条件 下 不同环境温度下电缆载流量的数据 表 1 3 是 zr yjq02 64 110 kv 1 800 mm2 电缆在不同情况 下水平排列的载流量 敷设条件说明 电缆相同间距 平行敷设 200 mm pvc 穿管直径 180 mm 内 200 mm 外 电缆敷设深度 1000 mm 土壤热阻 1 0 km w 三根 pvc 管水平排列 从表 1 3 可看出电缆采用穿管敷设会比在空气中敷设输 送容量降低 500 600 a 约 50 左右 1 2 电缆的热机械性能 电缆在运行时 由于线芯温度变化引起的热胀冷缩所产生 的机械力十分巨大 这一机械力对安全运行是一个很大的威胁 因此必须在设计时加以考虑 电缆敷设于隧道中 我们多数采用蛇形敷设 从而降低线 芯在膨胀时所产生的推力 然而电缆采用穿管敷设时 由于敷 设空间受限制 无法采用全线蛇形敷设 因此只能采用在终端 头或接头附近以及电缆的转变处将电缆敷设成波浪形的方法留 出一定裕度 从而减少线芯的热胀冷缩对终端头或接头处的推 力 1 3 电缆牵引力计算 在实际的工程设计时必须计算电缆的牵引力或允许牵引长 度 目前一般各电缆生产厂家都提供电缆的允许牵引力 因此 设计人员应计算工程实际情况下的最大允许牵引长度 这一长 度是决定电缆生产盘长的主要因素之一 虽然有些因素在设计 时无法确定 但参照已有的数据 可以大致得出允许的牵引长 度和合理的牵引方式 位置和牵引设备的容量 以防止在牵引 时损坏电缆 对于交联电缆而言 多数是以放线机牵引牵引头来敷设电 缆 牵引头是安装于电缆端部的一个密封套头 是牵引电缆时 将牵引力过渡到电缆导体的连接件 这种敷设方式下 牵引力 作用在线芯上 铜线芯的抗张强度约为 240 n mm2 允许的最 大牵引强度为 70 n mm2 因此作用在铜线芯上的牵引力不能超 过按截面积的 70 n mm2 有拐弯的电缆线路 当牵引力作用在电缆上时在弯曲部分 的内侧 电缆受到牵引力的分力和反作用力的作用而受到压力 这就是侧压力 如侧压力过大将会压扁电缆 侧压力为牵引力 和弯曲半径之比 一般而言 交联电缆在施工中最大侧压力为 3 kn m 左右 因此在牵引时 在弯曲部分要避免出现过大的侧 压力以免压坏外护层而影响绝缘性能 计算电缆牵引力时 通常将路径较复杂的电缆线路 分解 为几种最简单的基本弯曲类型 分别加以计算 最后将各部分 的牵引力相加后 即得整段电缆的牵引力 以下列出几条常用的牵引力计算公式 水平垂直牵引 t wl 水平弯曲牵引 t2 wrsinh sinh 1 t1 wr 侧压力计算公式 p t r 式中 t 牵引力 kg 摩擦系数 w 电缆每米重量 kg m l 电缆长度 m q 弯曲部分的圆心角 rad t1 t2 弯曲前的牵引力 kg r 电缆的弯曲半径 m p 侧压力 kg m 由上述牵引力及侧压力计算公式可以看出 牵引力的大小 与电缆盘长及弯曲半径有关 如要求电缆牵引力与侧压力在一 定值范围以内 其盘长亦受到限制 同时在设计电缆线路时 必须对牵引力及侧压力事先加以核算 以免敷设过程中牵引力 或侧压力超过允许值而损伤电缆 1 4 盘长设计 缆盘长的确定除了考虑生产 运输等方面的问题 在工程 实际中主要的影响因素有两个 一是前面提到的牵引力的因素 另一个是接头井室井距的因素 与电缆隧道敷设设计中均分盘长有所不同的是 电缆在穿 管敷设时盘长除了应满足牵引力及侧压力要求以外 还应根据 井位而确定 即在确定盘长前应准备测量井距 根据接头井距 的实际情况来确定盘长 如出现一组交叉互联中盘长有较大差 异 应计算其不均衡电流是否满足要求 2 埋管设计 2 1 埋管断面 考虑到一次性投资及电缆容量的比例 埋管断面可以设计 成 28 孔左右 布置形式为 4 7 200 较为合理 这种断面的埋 管在一次性建成后最多可敷设 8 或 6 路 110 kv 电缆 及若干 10 kv 电缆 可以看出其电缆排列容量较隧道相差不大 2 2 接地装置 管井的接地装置的设置取决于电缆的接头位置 区别于隧 道全线设置接地扁铁 在管井中 仅需在接头井处设置接地装 置 并使其保证所需接地电阻值 一般不可超过 0 5 每个接头小室宜根据其长短做若干组接地极相联 其余施 工放线井可根据实际情况 在井的四周辅设闭合接地网 如考 虑单个接头井地网无法满足要求 可在接头井之间设置接地电 缆 此接地电缆地敷设可占用 1 根管孔 2 3 井室设置 管井工程中按功能分包括有两种井室 即接头井室及施工 放线井 接头井室顾名思意 即设置于电缆线路接头处 用于 电缆各种接头的制作安装及固定 接头井之间还应设置施工竖 井 其功能是在接头井之间的若干个施工放线井内利用某种机 械或人力敷设电缆 进行电缆线路的施工 井室断面可设计为 2m 2m 其长度应按其功能的不同而各异 接头井室的主要功能是制作及安装接头 并将接头固定其 中 对于 110 kv 单芯电缆 每路电缆的每组接头为三只 考虑 到接头尺寸及安装方便 接头相间距为 5m 如遇大截面电缆接 头 还应适当加大 根据 110 kv 电缆一般盘长 应考虑每 300 500m 设一个接头井室 如按 28 200 断面计算 接头井 室的长度应在 30 m 左右 接头井室内应配有适当的支架或吊架 以及固定接头所需 预埋件 另外 管与井的衔接处应考虑封堵 井室内应进行防 水 接头井应设接地装置 在井室内两侧均应有接地扁钢与接 地网连接 使接头处的接地电缆便于安全可靠接地 考虑到电缆所能承受的牵引力及放线机械的牵引能力 一 般电缆直线段间距 50 m 可放置一个施工放线井 另外 在转角 处应设置施工放线井 由于施工放线井仅用于敷设电缆 其长 度可设计为 6 m 左右 井室内应配有适当的支架或吊架等附件 用于固定电缆 3 电缆管的种类及性能比较 目前国内具有运行经验的电缆管种类较多 主要有以下几 种 rmdp 电力电缆保护导管 无缝镀锌钢管 海泡石纤维水 泥管 普通复合玻璃钢电缆导管 dbs 无碱玻纤石英电缆导管 钢管仅能用于三芯电缆工程 110 kv 及以上电缆多为单芯 电缆 考虑到涡流损耗 不能使用钢管 通过三环路入地工程 中大范围使用 rmdp 及 dbs 两种管材 我们积累了相当多的使 用经验 使管材的选择上有据可依 本文中仅对 rmdp 电力电 缆保护导管及 dbs 无碱玻纤石英电缆导管进行详细介绍 因这 两种电力保护管均为较新的产品 较之旧式的石棉管 水泥管 等有其突出的特点 3 1 rmdp 电力电缆保护导管 rmdp 电力电缆保护导管是以 cpvc pvc 树脂为主要原料 添加稳定剂 润滑剂 改性剂等位高速捏合 挤出加工成型的 其生产工艺和配方先进合理 该管材具有自重轻 维卡温度高 耐冲击性能强 阻燃性能良好和优良的耐腐蚀性 在排管施工 中可减免混凝土和保护层以及封路等麻烦 该管材的研制成功 可在电力电缆埋管工程中替代现有落后的材料及施工工艺 该 产品具有比水泥石棉管及其它产品在安全性能 安装轻便 经 久耐用 无毒素 无公害等优点 既有经济效益 又具有社会 效益 rmdp 产品特点可以总结为以下几点 具有耐热 耐压 耐腐蚀 耐老化 使用寿命达 40 年以 上 等优点 rmdp 电缆导管由接头 防水密封圈 支架等部件组成 设计合理 施工方便 不需浇注混凝土保护层 支架采用组合 式连接 缩短施工周期 无放射性致癌物 具有显著的经济和 社会效益 挖土方量小 管子重量只有钢管的 1 4 混凝土管的 1 10 施工过程简捷 工时费用大大降低 rmdp 电缆导管完全克服了普通 pvc 管耐侯性能差的缺点 其强度可取代钢管并克服了钢管易腐蚀以及形成闭合磁路造成 单芯电缆温升过度而损坏的现象 rmdp 电缆导管的施工特点 电缆导管标准长度为 4 m 采用承插式接口连接 原则上 以直埋敷设为主 一般应在地面 1 m 以下 挖槽宽度以管子的接连 地基施工和固填作业后所需的最 小间隙即可 一般情况 沟槽的挖掘宽度比双石棉水泥管的敷 设沟槽小 0 8 0 85 m 可以减少开挖工作量 地基施工时考虑到管子要承受土压 车轮载荷等大负载 如地基不平稳 易使管子产生弯曲 局部负载过大 因此要注 意将沟底挖平 使管枕平坦 若遇土质松软 建议在管下铺沙 或铺设一层厚 100 mm 的混凝土 如遇暗溪或小河时 应先挖 除淤泥 并在导管底铺设一层厚 200 mm 的钢筋混凝土底板 混凝土标号为 c20 级 电力电缆导管标准长度配置管枕时 管枕间距为 1 5 m 管枕连接采用燕尾销 管子的连接采用插式接头 为使管子便 于插入 可在橡皮圈的内侧和整个插口的外面涂上少量的肥皂 水或专用润滑剂 管子表面应标有插入长度的线 管子插入后 需要加以确认 rmdp 电力电缆导管的研制开发已获肯定 它的各项理化 性能指标均达到或超过国外同类产品 它的推广使用可摒弃落 后有害的材料和施工工艺 有利于城市市容 交通 环境的改 善 同时其在配电网领域电缆工程的应用中已获得较好的反响 将其应用于 110 kv 电缆的敷设方面 技术上是成熟的 3 2 dbs 无碱玻纤石英电缆导管 dbs 无碱玻纤石英电缆导管是在原有的复合玻璃钢电缆导 管生产基础上开发的新产品 其结构设计科学合理 综合性能 优于其它的电缆导管 dbs 电缆导管在应用上具有如下优越性能 该产品采用新工艺 在自动化程控缠绕机上采用带张力缠 绕技术一次成形 结构更为紧密 质量稳定可靠 采用夹石英砂的新技术 刚度高 强度高 就同壁厚的导 管而言 dbs 无碱玻纤石英电缆导管其各项强度指标是普通复 合玻璃钢管的 1 5 2 倍 可在行车道下直埋 无须浇筑混凝土 保护层 耐化学腐蚀 耐水性能好 可在潮湿环境 高盐碱地带和 水中长期使用 绝缘性能好 击穿强度达 3 5 kv mm 以上 无涡流损耗 适用于单芯电缆敷设 进一步提高了产品的阻燃耐寒 耐热性能 可在 30 130 环境中长期使用 导管的性能不受影响 内壁光滑 摩擦系数小 连接头两端采用 45 倒角 穿缆 轻滑 不会刮伤电缆 安装施工简捷方便 产品本体重量轻 一人即可搬动 两 人便可实施安装 能大大缩短施工周期 降低安装造价 采用 扩口承插连接方式 埋设排管简捷快速 可避免道路开挖暴露 时间过长 影响城市交通秩序 具有科学的可设计性 在不同的部位和不同的方面上选择 不同的纤维和缠绕角度 进行等强度设计 充分发挥了无碱玻 纤的抗拉强度好的特点 使导管的钢度和强度达到最佳匹配 而且材料使用更加合理 降低了产品的生产成本 就电缆性能而言 dbs 无碱玻纤石英电缆导管无涡流损耗 和电腐蚀 其承插式连接方式不易变形 增加电缆运行的安全 性和可靠性 在城市敷设电缆时 一般要影响到两旁商店的营业以及马 路的交通 采用 dbs 无碱玻纤石英电缆导管作电缆保护管 可 大大缩短施工周期 减少对交通的影响及因电缆工程建设而造 成的间接损失 有良好的社会效益 主要技术指标 密度 1 80 g cm3 摩擦系数 0 4 耐腐性 80 100 h 失重 0 012 mg 耐热性 135 阻燃性 氧指 数 26 撞击性能 6 8 kg 300 mm 无损 巴氏硬度 40 使用寿命 50 年 由上述分析可见 采用 dbs 无碱玻纤石英电缆导管 其技 术上是可行的 能够产生良好的社会效益 在社会发展速度日 益加快的今天 dbs 无碱玻纤石英电缆导管将以其较多的性能 优点及较合理的性能价格比逐渐被广大用户和电缆工程建设者 所了解和接受 4 经济指标分析比较 通过