一种新型变电站内光缆双沟道改造方案

曹　美， 荣定权， 王　斌， 严世鑫， 牛胜广， 陈国高

(1.国网安徽省电力有限公司芜湖供电公司， 安徽　芜湖　241000；2.安徽继远软件有限公司， 安徽　合肥　230088)

1　引言

目前，由于历史原因，国家电网各变电站存在站内光缆和电力电缆同沟道，而且通信光缆集中于同一路由，一旦电缆发生一般性短路等起火极易造成通信光缆的中断，该方案可靠性较差。另外，当通信光缆单独路由时，若光缆标识不够清晰，一般性站内土木作业也易导致通信光缆的外破[1]。

然而国家电网公司十八项电网重大反事故措施要求“电网调度机构、集控中心(站)、重要变电站、直调发电厂、重要风电场和通信枢纽站的通信光缆或电缆应采用不同路由的电缆沟(竖井)进入通信机房和主控室；避免与一次动力电缆同沟(架)布放，并完善防火阻燃和阻火分隔等各项安全措施，绑扎醒目的识别标志[2,3]；如不具备条件，应采取电缆沟(竖井)内部分隔离等措施进行有效隔离。新建通信站应在设计时与全站电缆沟、架统一规划，满足以上要求。”因此，对变电站内光缆沟道改造工作十分必要。

2　现状分析

目前，在国内，国家电网在变电站内施放光缆一般采用两种方式。第一种方式是在变电站地下切割出一条狭窄的砖混结构的沟道，置入光缆后恢复路面，以达到光缆进控制室的目的；第二种方式是在变电站内挖出一条沟道，然后在此沟道内敷设PVC或玻璃纤维管道保护置入的光缆。

这两种光缆施放的形式目前取得了广泛的应用，但是其缺点也是很明显的。第一，上述两种敷设光缆的形式都需要在变电站内进行土建操作，对于已经投运的变电站，地下的管线十分复杂，不仅有二次线路，更有电缆等一次线路，站内新挖沟道的风险较大。第二，由于地下管道的密闭特性，一但发生火灾或鼠咬等破坏光缆的情况时，光缆故障定位的难度较大，给后期的运行维护造成较大的难度。第三，若光缆和强电电缆同沟道铺设，当强电电缆发生一般性短路等起火将导致光缆被烧断，另外，若强电管道施工，当光缆缠绕在强电电缆上时，极易导致光缆的施工性中断，存在重大安全隐患。

因此，针对上述光缆沟道施放方式存在的问题，本文提出一种变电站用光缆不锈钢槽盒方案，很好地解决了上述两种施工方式存在的安全隐患，为国家电网公司的双沟道改造工程提供了新的思路。

3　不锈钢光缆槽盒方案设计

3.1　槽盒的结构设计

根据上述分析可知，变电站用光缆通道，需满足开挖作业少、能清晰明确地标识光缆所在位置、光缆独立沟道的要求。因此本文选用不锈钢材质的槽盒代替传统的开挖的沟道，达到上述目的。

为了实现上述目的，本槽盒的结构设计为：一种变电站用光缆不锈钢槽盒，由底座和槽盒构成。底座下有100mm厚细沙垫层，高度为150mm，宽度为150mm，其主材质为混凝土作，该底座具有成本低、坚固耐用的特点。底座的高度为所述的底座上侧贴有焊接铁片，宽度为30mm，槽盒焊接在焊接铁片上。

槽盒的材质为不锈钢，高度为120mm，宽度为120mm，该不锈钢槽盒具有强度高、耐腐蚀能力强的特点；同时，槽盒的上端有不锈钢盒盖，盒盖可以上下开合，另外，槽盒的两端均设有连接的连接螺孔，这些连接螺孔主要进行槽盒之间的连接使用，也可以使用该连接螺孔进行槽盒高度的调节；在三个槽盒的交汇处设置弯头，进行槽盒的连接，弯头和槽盒的连接采用焊接的方式，并做好防锈涂装。由于在变电站内作业，槽盒的一侧需设有接地扁铁，方便和站内的接地网相连；槽盒的底部设有排除孔，以防止雨水的残留。

槽盒方案的各视图如图1所示，下面结合图1(a)、(b)、(c)、(d)进一步说明。图1(a)是不锈钢沟槽的主视图；图1(b)是不锈钢沟槽的侧视图；图1(c)是不锈钢沟槽的俯视图；图1(d)是不锈钢沟槽的仰视图。

图1　槽盒方案的各视图

因此，本槽盒方案充分考虑到现有变电站的现场作业需求，槽盒材质为不锈钢，耐腐蚀性和强度很高，能够减少传统沟道施工误损伤变电站地下的线路，在施放光缆时可直接打开槽盒上侧的槽盒盖，光缆直接放入槽盒，省去传统沟道内穿管等操作，有效消除了变电站内大量挖土施工造成的安全隐患，同时方便后续的光缆检修工作。

3.2　槽盒的施工方案设计

根据上述分析，经过一个多月的安全隐患排查对变电站实际情况进行分析，为实现“纵向隔离、双缆分道”，确定下述槽盒的施工方案：

(1)在220kV变电站的220kV设备区的构架处开挖15个一定深度的基坑，并在坑底垫100mm厚度的细沙，作为底座的垫层，基坑在开挖时需轻度作业，防止挖断构架下的路灯线和自来水管道，同时，该底座为双底座设计，每个底座上放置一槽盒，且两个槽盒为平行设置。另外，焊接铁片需在混凝土凝固前进行放置。

(2)将槽盒垂直与焊接铁片进行焊接连接，焊接后需对焊接的位置进行防腐蚀处理，槽盒从有光缆进站的构架处一直铺设至110kV电缆管道和220kV电缆管道连接处，并分别在110kV电缆管道和220kV电缆管道连接处各建一座手孔，方便光缆的进入，避免直接进入导致的弯曲半径过大问题，在槽盒和构架处留有专门的缺口以方便光缆的穿入。

(3)槽盒和底座总的高度不宜过高，以方便变电站内巡视人员的巡视工作，且槽盒的强度需承受3人重量的踩踏。

(4)重新施放构架至控制室的通信光缆，施放光缆时只需打开槽盒盖，将光缆置入即可，需要注意的是220kV线路双回路光缆需放置于不同的槽盒内，一回路光缆放置于外侧槽盒引至110kV电缆管道内，二回路的光缆置于外侧槽盒引至220kV电缆管道内，防止光缆同时中断造成安全事件。

(5)在构架和控制室内进行光缆的熔接工作，恢复原有的通信。

具体施工方案如图2所示。

图2　220kV变电站槽盒安装示意图

3.3　应用实例对比展示

本部分主要说明本槽盒安装效果图和站内开挖作业沟道图进行对比，某变电站内利用传统开挖的方式进行的双沟道改造的方案如图3所示，本槽盒方案施工效果图如图4所示。

图3　某变电站双沟道改造图

从图3、图4中可以看出，图3的方案在构架下进行开挖作业，虽很好地避免了挖断站内线路的问题，但是工作量大，在施工的过程中很难保证管道的完全平直，需要穿管作业，后续光缆的铺设难度大，若后续光缆的标识不够清楚时易发生施工误挖断情况，且后续的维护成本较高。图4是本次施工方案的效果图，本施工方案土木作业较少，工期短，可维护性较高，而且光缆施放方便，仅需打开槽盒的盒盖即可完成光缆的铺设，当发生光缆中断的情况时，只需打开槽盒盖即可进行光缆的检修作业。当站内进行相关施工时，由于槽盒的位置较为明显，有效地消除了施工误挖断的安全隐患。

本次220kV变电站双沟道改造工程已在国网芜湖供电公司试点进行，已建成专用管道140米，手井两座，重新施放构架至控制室光缆约2000米，确保了220kV通信光缆不同沟道运行，且此次施工未造成站内线路的损坏，开挖区域较小。

图4　本不锈钢槽盒效果图

4　总结

本文重点介绍了本次变电站220kV双沟道改造不锈钢槽盒的结构设计和施工方案设计，并利用实际的施工效果图进行对比，结果表明，该光缆不锈钢槽盒方案不仅施工量小，而且美观实用，不仅解决了强弱同井的问题，而且方便后续光缆的施放和维护，消除了施工造成的光缆中断的隐患，具有很好的应用前景。

参考文献：

[1] 赵学风，蒲路，琚泽立，等.陕西城市电网光缆与电缆混沟问题探讨[J].陕西电力，2015， 43(6):75-78.

[2] 芦博，邢宁哲，庞思睿，等.OPGW导引光缆安全运维优化策略探讨[J].电力信息与通信技术，2013， 11(12):130-134.

[3] 张友.电力公司变电站通信光缆双沟道建设标准探讨[J].中国通信，2016(17):6-7.