城区变电站电缆设施敷设方式优化

李玉山　王强　裴永

【摘 要】本文通过依托某城区110kV变电站工程电缆设施，户外、户内电缆敷设方式研究，在电缆夹层、电缆沟和排管敷设方式中对比优选。在保证电缆敷设满足相关规定的同时，使电缆通道与电气平面布置及环境相协调，方便电气设备的连接，节约电缆用量和运行维护成本，提高工程总体的全寿命周期成本。

【关键词】变电站；电缆；隧道；设施优化

0 引言

随着城市的不断发展和对空间的合理利用，在城市中埋地敷设电力电缆相比于在路面架设杆塔和导线，具有占地面积小、敷设灵活、美化市容等优势。电力电缆是在电力系统中用于传输和分配电能的导体。电力电缆送电线路是除了架空送电线路之外的另一种传输电能的途径。随着我国电力工业高速发展，电力电缆送电线路已成为我国电力网络中不可缺少的输电设备，尤其是在城市输配电中得到了更加广泛的应用。与架空线路相比较，电力电缆的主要优点有：①因受外界因素，如雷害、雪害、风害、鸟害等的影响小，供电可靠性高；②电力电缆是埋入地下的，工程隐蔽，对市容环境影响较小。即使发生事故，一般也不会影响人身安全；③电缆电容较大，可改善线路功率因数。

1 工程概况

110kV未来变电站站址位于金水区黑庄路南，燕凤北路东。该变电站属于城市变电站，全户内布置，全部设备布置于生产综合楼内。结合《关于郑州市区110千伏未来输变电工程可行性研究报告审查意见的通知》和本工程实际情况，该站110kV进出线和10kV出线均采用电缆的方式。这种送电方式具有占地面积小、敷设灵活、美化市容等优势。

2 电力电缆敷设方式

电力电缆敷设方式的选择应根据工程条件、环境特点和电缆类型、数量等因素确定。同时还要按照运行安全可靠、便于维护的要求和经济技术合理的原则来选择。电力电缆敷设方式一般选择直埋敷设、沟道敷设、排管敷设、隧道敷设、电缆层敷设方式，以及上述方式交互结合的方式敷设。电缆敷设方式的选择应根据工程项目中电缆类型及数目、电缆路径特点等因素来选择。

2.1 直埋敷设

直埋敷设就是直接埋在地下的一种敷设方式，其具有投资省的显著优点，是被广为采用的一种敷设方式。敷设电缆前，应检查电缆表面有无机械损伤，并用lkV兆欧表遥测绝缘，其绝缘电阻一般不低于10MΩ。①电缆沟的深度应按有关规划部门提供的标高来决定，必须保证电缆的埋设深度。直埋电缆的深度不应小于0.7m，穿越农田时不应小于lm。直埋电缆的沟底应无硬质杂物，沟底铺100mm厚的细土或黄砂。电缆敷设时应留全长0.5%～1%的裕度，敷设后再加盖100mm的细土或黄砂，然后用水泥盖板保护，其覆盖宽度应超过电缆两侧各50mm，也可用砖块替代水泥盖板。回填至沟深的一半时，建议铺一层带有警示标志的彩条布。待回填完成后，应在电缆转弯处、中间接头处、与其他管线交接处等特殊位置放置明、显的方位标志和标桩，以增强防止外力破坏能力；②电缆穿越道路及建筑物或引出地面高度在2m以下的部分，均应穿钢管保护。保护管长度在30m以下者，内径不应小于电缆外径的1.5倍，超过30m以上者不应小于2.5倍。两端管口应做成喇叭形，管内壁应光滑无毛刺，钢管外面应涂防腐漆。电缆引入及引出电缆沟、建筑物及穿入保护管时，出人口和管口应封闭；③交流四芯电缆穿入钢管或硬质塑料管时，每根电缆穿一根管子。单芯电缆不允许单独穿在钢管内（采取措施者除外），固定电缆的夹具不应有铁件构成的闭合磁路。

2.2 沟道敷设

砖砌或预制沟体敷设方式也是一种普遍采用的电缆敷设方式。虽然一次性投资较大，但其中可以同时容纳许多类型、许多数量电缆，还可随时增加或减少，只需用电缆支架加以区分隔离，无需再次进行开挖作业，由于沟道本身具有很好的保护基础，可以抗拒外力对电缆造成的破坏，使检修和保护都非常方便。采用沟道敷设电缆，排列电缆的间距对电缆载流量，温升，防火灾影响较大，故敷设时须保证电缆间的最小间距。电缆条数较少时可直接敷设于沟底，如直接敷设于沟底的电缆有可能被水，油或其他液体浸泡时，则应将电缆敷设于沟内支架上，电缆沟内同侧敷设的各种电缆支架的排列应按高压电缆，低压电缆，控制电缆的顺序自上而下进行排列。沟道内敷设电缆要做好防火灾措施，电缆表面应刷防火涂料，中间接头应安装在耐火封闭的保护盒内。

优点：相对于直埋敷设和排管敷设，电缆沟敷设增容空间大，沟内人行通道便于电缆运行巡视和检修维护，电缆敷设便利，通风和排水措施良好，可尽快散发电缆运行时产生的热量，延长电缆使用寿命。一次性投资，相应减少电缆通道长期维修费用。

缺点：占地面积相对于直埋敷设和排管敷设较大，一次性费用投入较大。

2.3 排管敷设

当电缆出线较多，直埋敷设有困难，且又不易修沟时，可采用排管敷设方式。排管内径不应小于电缆外径的1.5倍，埋深应在施工场地冻土层以下，排管向工作井方向应有不少于O.2%的坡度，每个排管之间应有20 mm间隙，以保证散热。敷设电缆时，排管的管口应打磨圆滑，管内的杂物必须清除干净，防止划伤电缆。为了便于检查和维修，在排管转弯处、分支处、排管终端及直线段每隔75m处需设置工作井，电缆的接头均应设在井内。在选用排管管材时，应选用抗冲击性能好，承压能力较强的管材，不宜采用热阻系数较大的管材，以利于投入运行后电缆的散热。目前主线比较常用的是采用PVC—C管，横向跨路比较常用的为涂塑钢管（用于可破路施工地段）和热熔接PE拉管（用于不可破路施工地段）。

优點：相对于直埋敷设，排管敷设便于电缆运行和维护，并且可预留电缆通道和通信管道，为远期扩容留下空问；相对于电缆沟敷设，排管敷设可适当减少征地，电缆工井可根据现场实地情况做相应调整，灵活性较高。排管敷设防火性能突出，可有效阻止火势蔓延，相对于电缆沟敷设可降低部分造价。

缺点：相对于直埋敷设，排管敷设用地范围较大，成本较高；相对于电缆沟敷设，排管敷设时，电缆必须按照规定管孔敷设，不能有效避免电缆交叉，电缆排管内电缆运行时产生的热量不能及时散发，会加大电缆损耗。造成电缆寿命的缩短。另外，排管接口较多，处理不当会造成多处渗、漏水点，增加管道维修费用。

2.4 电缆隧道敷设

对于城市某些地段，地下管线集中，难以布局，这时就必须建设较大空间的地下走廊。根据不同管线，考虑安全合理因素加以安排。在隧道中敷设电缆必须考虑的问题就是防火和防潮。因此在电缆隧道内设置防火墙，防火隔层，配置防火工具及报警装置。另外电缆隧道应有良好的通风排水设施，以降低隧道内的环境温度和保持隧道内的干爽，保证电缆的载流量，延长电缆的使用寿命。优点：可以同时敷设各电压等级的许多电力电缆，便于电缆的敷设、检修、更换和故障测寻等。缺点：同其他相关部门管道交叉较多，一次性投资太大。

2.5 电缆层敷设方式

将电缆敷设在建筑物的地下层或发电厂、变电所主控室及屋内配電室下的电缆夹层中的一种电缆安装方式。主要用在高层住宅小区、发电厂或进出电缆线路较多的变电站中。由于电缆密集，纵横交叉，在敷设时需妥当排列整齐，以免影响运行巡视。同时需采取可靠的防火措施，如推广采用阻燃电缆等。

3 电力电缆敷设要求

无论选择何种电缆敷设方式，均应满足规范规程《DL/T 5221-2005城市电力电缆线路设计技术规定》中规定：任何方式敷设的电缆，无论在垂直、水平转向部位和电缆热伸缩部位以及蛇形弧部位的弯曲半径，不宜小于表1所规定的弯曲半径。

表 1 电缆允许最小弯曲半径

注 ：D表示电缆外径；非本表范围电缆的最小弯曲半径宜按厂家建议值.

4 本工程电缆敷设方式优化

郑州市区110kV未来变电站为全户内布置，所有电气设备均布置一层联合建筑内。

根据本工程建设规模及设计方案，110kV最终3回电缆出线，3回主变进线（电缆连接），10kV最终36回电缆出线，3回接地变出线，6回电容器组出线，电缆数量较多。参考《国家电网公司输变电工程通用设计 110（66）～500kV变电站分册》（2011年版）的电缆敷设方式，本站在110kV GIS室和10kV高压室地下设置2.5米高电缆夹层，用于各个电压等级的电缆敷设，便于施工和运行维护。

由于110kV线路、内桥采用保护测控一体化装置，并就地下放安装在GIS汇控柜中，主变保护测控装置、电度表均就地布置，仅监控主机柜、公用测控柜、交直流一体化电源柜等公用设备布置在二次设备室，进出电缆数量不多，因此设计考虑采用电缆沟敷设方式，与10kV高压室地下电缆夹层相连；主变压器部分、电容器部分和消弧线圈-接地变部分通过平面布置的优化，电缆连接方便，且用量少，通过电缆排管敷设与电缆夹层相连。

根据站址环境，结合电气平面布置，在110kV GIS室北侧设置两道（1.5m×1.5m）户外电缆沟连接至黑庄路规划的电缆隧道，作为变电站110kV进线和10kV出线电缆敷设通道。

5 小结

通过上述优化，110kV未来变电缆设施户外采用电缆沟敷设方式，户内采用电缆夹层、电缆沟和排管敷设方式。在保证电缆敷设满足相关规定的同时，使电缆通道与电气平面布置相协调，方便电气设备的连接，节约电缆用量和运行维护成本。

【参考文献】

[1]水利电力部西北电力设计院.电力工程电气设计手册（电气一次部分）[M].北京：水利电力出版社，1989.

[2]GB50217-2007 电力工程电缆设计规范[S].

[3]GB500095-2011 35kV～110kV变电站设计规范[S].

[责任编辑：薛俊歌]