220 kV 2 500 mm2电力电缆施工技术研究

裔　庭

(1.上海理工大学管理学院，上海　200093；2.上海送变电工程公司，上海　200235)



220 kV 2 500 mm2电力电缆施工技术研究

裔庭1,2

(1.上海理工大学管理学院，上海200093；2.上海送变电工程公司，上海200235)

2 500 mm2是目前上海地区220 kV电力电缆所使用的最大截面规格，电缆线芯粗、绝缘厚，敷设难度极大。同时,在有电站中进行大截面电缆敷设,安全风险高。全线采用垂直蛇形敷设方法。施工时,根据现场实际地形、环境策划电缆盘就位方案,计算电缆敷设时受力分析，保证工程的顺利竣工。

220 kV电力电缆；大截面电力电缆；电缆垂直蛇形敷设方法

随着近来上海城市基础设施建设不断发展，城市用电量不断增加，电缆输送技术也日益成熟，高电压、大截面电缆必将成为城市电缆送电的发展趋势。

500 kV杨行变电站地处上海市宝山区，是该地区非常重要的超高压枢纽变电站。“500 kV杨行220 kV间隔调整工程”为在有电站中的改造项目,安全风险高,涉及到将两条220 kV架空线进线通过电力电缆延长，改造后的行浏2197、行浏2195新电缆段由第5串、第6串220 kV GIS配电装置引出，从第8串、第10串间隔敞开式220 kV配电装置新建电缆终端引入。

电缆为青岛汉缆生产的220 kV 2 500 mm2单芯波纹铝护套交联电缆，外径为155 mm，重量为37.3 kg/m。2 500 mm2是目前220 kV电力电缆所使用的最大截面规格，电缆线芯粗、绝缘厚,敷设难度极大。

1　工程的施工难点

1.1电缆盘就位困难

由于本期500 kV杨行220 kV间隔调整工程是改扩建工程，施工区域与运行设备间有安全隔离，使得施工通道狭窄，平板卡车转弯半径不够。2 500 mm2电缆盘高度高，如用“卡车+吊车”方式卸盘，需保证与220 kV带电部分的安全距离，而220 kV配电装置场地施工通道上空软母线较多，线盘就位难度大。

现场平面图如图1所示。

1.2无类似大截面电缆敷设经验

本工程是上海送变电工程公司第一次涉及2 500 mm2电缆施工，打破了过去敷设的220 kV电缆的导体截面最大为1 000 mm的上限。在电缆敷设施工中，具有以下特殊性：(1)首次遇到2 500 mm2大截面电缆，缺乏相关的敷设经验，只能结合以往其他电缆施工单位的施工经验，不断摸索改进，寻找适合的敷设方法；(2)多处90°转角，电缆外径粗，自重大，给施工带来了相当的难度；(3)需要利用电缆沟空间、合理使用电缆支架，根据电缆的热伸缩量对电缆作垂直蛇形敷设。

图1　杨行220kV配电装置区域平面图(本期)

图2　GIS侧电缆敷设图

图3　户外终端侧电缆敷设图

GIS下箱形基础及户外终端部分电缆敷设图如图2、图3所示。

2　电缆盘的就位

通过现场勘查，总结出了线盘就位困难的主要原因：一是杨行站隔离出的施工通道非常狭窄，宽度为4.5～5.5 m不等，70 t吊车、卡车转弯半径不够。二是行浏2195、2197线进盘路线经过110 kV无功补偿区域、220 kV户外配电装置区域。在通道上空有部分220 kV架空线，吊车难以起吊臂。

经过分析讨论，确定采用以下对策进行电缆盘就位：行浏2195线线盘运输路径较短(约100 m)，共1盘(17 t)，采用70 t吊车卸车，然后吊车配合人工将电缆盘就位。

行浏2197线线盘运输路径较长，共3盘(每盘17～18 t)。根据设备的重量、现场具体条件及工期要求等，结合我公司现有的起重装备情况及成熟的经验，经技术人员对现场进行认真勘测，加上科学、严谨的技术 论证，本着稳妥可行、安全可靠、技术成熟、经济合理的原则，设备转运的基本方法：采用一台70 t汽车吊将线盘吊至25 t内燃机叉车上，由叉车将线盘运到预定位置。

电缆盘就位运输顺序安排：施工场地障碍物清除和场地平整→运输车辆进场→70 t汽车吊、25 t叉车进场准备到指定位置→叉车叉架上平铺钢板→吊车试吊→将线盘吊至叉车上→叉车上线盘固定措施→25 t叉车转运电缆到位→运输车辆、70 t吊车、25 t叉车拆车退场。

图4为采用叉车进行线盘就位的示意图。

图4　采用叉车进行线盘就位示意图

3　电缆敷设

3.1电缆的受力分析

电缆型号：ZB-YJLW03-127/220-1×2 500 mm2

电缆外径近似：155 mm

单位重量：37.3 kg/m

滚轮摩擦系数取0.2，电缆沟水平面摩擦系数取0.4

电缆允许拉力：<70 N/mm2(不大于27 000 N)

电缆允许侧压力： <3 kN/m

电缆最小弯曲半径：转弯处弯曲半径≥20D(D为电缆外径)

输送机出力：400 kg即3 920 N；600 kg即5 880 N

45°转角系数取值近似：1.17

90°转角系数取值近似：1.37

电缆盘启动力按15米电缆重量考虑。

(1)行浏2195线受力分析

行浏2195线设计单线长度133 m，需展放1回路3根ZB-YJLW03-127/220-1*2 500 mm2电缆。

TA=WL=37.3×15=559 kg

电缆线盘引出端增加600 kg输送机1台，则TA=0

线盘布置在GIS箱形基础南侧：

FB1=9.8μWL1=9.8×0.4×37.3×8=1 169.73 N

在1号转角转弯牵引力为：

FB2=1.37×FB1=1.37×1 169.73=1 602.5 N

则1号转角处侧压力为：

PB=FB2/R=1602.5/(20×0.155)=516.9 N/m

2号转角前加400 kg输送机2台，则1号转角到2号转角：

FC1=FB2+9.8μWL2-3 920=1 602.5+9.8×0.4×37.3×82-2×3 920=5752.2 N

在2号转角转弯牵引力为：

FC2=1.37×FC1=1.37×5 752.2=7 880.5 N

2号转角侧压力：PC=FC2/R=7 880.5/(20×0.155)=2542.1 N/m

电缆拉力F<27 000 N, 侧压力P<3 000 N/m符合设计要求。

(2)行浏2197线受力分析

行浏2197线设计单线长度391 m，需展放1回路3根ZB-YJLW03-127/220-1*2 500 mm2电缆。

TA=WL=37.3×15=559 kg

电缆线盘引出端增加600 kg输送机1台，则TA=0

线盘布置在GIS箱形基础南侧：

FB1=9.8μWL1=9.8×0.4×37.3×8=1 169.73 N

在3号转角转弯牵引力：

FB2=1.37×FB1=1.37×1 169.73=1 602.5 N

则3号转角处侧压力为：

PB=FB2/R=1 602.5/(20×0.155)=516.9 N/m

4号转角前加400 kg输送机5台，则3号转角到4号转角：

FC1=FB2+9.8μWL2-3 920=1 602.5+9.8×0.4×37.3×148-5×3 920=3 642.5 N

在4号转角转弯牵引力：

FC2=1.37×FC1=1.37×3 642.5=4990.2 N

图5　垂直蛇形敷设电缆沟断面图

4号转角侧压力：

PC=FC2/R=4 990.2/(20×0.155)=1 609.7 N/m

5号转角前加400 kg输送机4台，则4号转角到5号转角：

FD1=FC2+9.8μWL2-3 920=1609.7+9.8×0.4×37.3×112-4×3 920=2 305.9 N

在5号转角转弯牵引力：

FD2=1.37×FD1=1.37×2 305.9=3 159.1 N

5号转角侧压力：

PD=FD2/R=3159.1/(20×0.155)=1 019.1 N/m

6号转角前加400 kg输送机2台，则5号转角到6号转角：

FE1=FD2+9.8μWL2-3 920=1 019.1+9.8×0.4×37.3×74-2×3 920=3 999.1 N

在6号转角转弯牵引力：

FE2=1.37×FE1=1.37×3 999.1=5 478.7 N

6号转角侧压力：

FE2=1.37×FE1=1.37×3 999.1=5 478.7 N

电缆拉力F<27 000 N, 侧压力P<3 000 N/m符合设计要求。

3.2蛇形敷设

电缆在环境温度改变时(或由于电缆负荷的变化引起的温度变化)，电缆本身的长度会产生热胀冷缩的现象。由于电缆本身具有一定的刚性，在受热(冷)时，在电缆末端会累计产生一定的热机械力，如果这种热机械力得不到释放，电缆会发生起拱、移位等现象，情况严重时，电缆局部部位的弯曲会超过允许的最大弯曲半径，长期运行，电缆金属护套会被损坏，起不到阻水效果，威胁电缆寿命。采用电缆的蛇形敷设是释放电缆热机械力的比较成熟的方法。

蛇形敷设有两种方式，一是垂直蛇形，二是水平蛇形。在合理选择蛇形形状及夹具布置方式的条件下，两种蛇形布置方式均能满足电缆热伸缩的要求，但是相对水平蛇形来说，垂直蛇形布置的优点是：能够合理利用空间，在空间较有限区域，若能结合电缆三角布置，能够最大限度地节省敷设空间。但是，垂直蛇形布置的施工难度较水平蛇形大，施工时较难准确地控制波幅。相反，水平蛇形布置占空间较多，但施工相对容易。

两种蛇形敷设固定电缆的夹具位置有所区别，夹具受力也不同，杨行站内电缆沟狭窄，采用垂直蛇形敷设：(1)蛇形弧长取5 m，蛇形弧幅取160 mm；(2)在坡度小于10%的平坦段每隔5～6个蛇形弧在其顶部用夹具刚性固定，其余部位挠性固定；(3)在坡度大于10%的斜坡段需在每个弧顶部位用夹具刚性固定；(4)在紧邻终端、转弯处不少于1处刚性固定(见图5)。

4　结语

“500 kV杨行220 kV间隔调整工程”的顺利完成，在通道狭窄的有电站的超大截面电缆施工积累了的宝贵经验。在有电站中进行2 500 mm2大截面电缆施工,工期、安全、质量都非常重要，难度极大。只有在施工前做好前期勘察、风险预控、细致的方案策划，方能在保证安全、质量的前提下，按时完成停电施工的任务。

(本文编辑：杨林青)

Research on Construction Technique of 220 kV 2 500 mm2Power Cable

YI Ting1,2

(1.University of Shanghai for Science&Technology，Manegement School, Shanghai 200093, China；2.Shanghai Power Transmission and Transformation Engineering Company, Shanghai 200235, China )

2 500 mm2is currently the largest section of the 220 kV power cable used in Shanghai. The cable core diameter, insulation thickness, laying great difficulty. At the same time, the safety risk is high when the large section cable is laid in a running substation. Across the board with vertical snake laying method. When construction, according to the actual terrain, environment, planning the cable tray in place scheme, the calculation of cable laying stress analysis, to ensure the smooth completion of the project.

220 kV power cable,large section power cable,vertical snake laying method

10.11973/dlyny201604023

裔庭(1986)，硕士研究生，助理工程师，从事变电站、电力电缆施工现场技术指导工作。

TM246

B

2095-1256(2016)04-0507-05

2016-05-13