高压输电电缆敷设方式的选择研究

王尉军， 刘 兵， 殷 慧

（贵州电网有限责任公司贵阳供电局，贵州 贵阳550002）

0 引 言

随着贵阳经济的高速发展及城市的不断扩张，架空线路迁改为电缆的数量与日俱增，新电缆入地必然要考虑敷设方式，根据GB 50217—2018《电力工程电缆设计标准》［1］及DL／T 5221—2016《城市电力电缆线路设计技术规定》要求［2］：电缆敷设方式的选择应视工程条件、环境特点和电缆类型、数量等因素，以及满足运行可靠、便于维护和技术经济合理的要求。因此，电缆敷设方式的前期规划对于运行维护越发显得重要。

结合实际运行维护经验，本工作对高压输电电缆（35 kV及以上）直埋、保护管、电缆沟、隧道及顶管等敷设方式的优缺点进行分析，并介绍了贵阳高压输电电缆运行维护管控的注意事项，为未来高低压电缆工程的迁改和基建提供选择参考。

1 贵阳高压输电电缆现状

目前，贵阳输电管理所管辖35 kV及以上电压等级电缆线路长度共249.215 km，比2018年新增25 km，包含220 kV电缆线路9.9 km，110 kV电缆线路234.415 km，35 kV电缆线路4.9 km，其中，直埋、保护管、电缆沟、隧道（综合管廊）、顶管敷设长度分别为3.5，64.882，177.233，3.2，0.4 km，贵阳某输电管理所管辖输电电缆电压等级和敷设方式见表1。

由表1可以看出：贵阳高压输电电缆以110 kV为主，且以电缆沟为首选敷设方式，将便于运行维护作为选择前提，但早期许多线路都是保护管敷设，因此，一条线路不同电缆段存在不同的敷设方式，即保护管兼电缆沟混合模式，随着技术的不断发展，敷设方式的选择将更加广泛。

表1 电缆线路管辖情况

2 高压输电电缆敷设方式

电力电缆敷设方式在GB 50217—2018《电力工程电缆设计标准》、DL／T 5221—2016《城市电力电缆线路设计技术规定》及中国南方电网有限责任公司2016版《35～500 kV电力电缆线路运行规程》中有明确规定，本工作只对电缆敷设方式部分进行重点介绍并分析优缺点，其他规程要求不再赘述。

2.1 直埋

直埋敷设要求沿电缆全长的上、下紧邻侧铺以厚度不小于100 mm的软土或砂层，沿电缆全长应覆盖不小于电缆两侧各50 mm的保护板，保护板应采用混凝土，且在保护板上层铺设防腐、防蚁警示标志带，便于在防外力破坏中形成最后一道警示防线，同时根据不同地形沿电缆路径竖立明显的方位标志或标桩。直埋电缆自土沟引进隧道、人井及建筑物时，应穿入管中并将管口堵塞，以防止进水。

电缆直埋敷设后处于免运行维护状态，因此前期对电缆施工敷设工艺要求高，应全面对施工前、中、后进行过程管控，避免施工过程中损伤电缆。

优点：投资少，电缆不会被积水、淤泥浸泡，不易被盗，节省电缆中间接头防火措施，用电缆故障仪检测故障时易通过声磁同步技术定位故障，减少路面开挖量。

缺点：不利于检修维护，增容性差，对施工工艺要求高，易遭受外力破坏，需要大量砂层，受地质影响大，易遭受白蚁、易被化学物质等腐蚀。

贵阳属于喀斯特地貌，以山地、丘陵为主，电缆直埋所需大量砂层不易获取，因此，电缆直埋对于贵阳电网具有局限性。

2.2 保护管

保护管敷设要求单芯电缆以单根穿管时，不得使用未分隔磁路的金属管，电缆保护管内径应按不小于电缆外径的1.5倍配置，若其太小，不便于电缆敷设。敷设电缆之前，保护管的管口应打磨圆滑或配置专用喇叭口，且保护管内杂物必须清除干净，防止敷设时划伤电缆。敷设电缆后，保护管在工作井处的管口应封堵。保护管之间应保持不小于20 mm的间距，防止电缆之间发生串烧。

同电缆直埋敷设类似，除中间接头需要定期运行维护外，电缆本体处于免运行维护状态，因此，前期对电缆施工敷设工艺要求高，一旦电缆被划伤，长期运行后会引起电缆击穿故障，2017年贵阳110 kV输电电缆发生一起保护管电缆击穿跳闸事故，该段电缆总长4.9 km，保护管敷设，分成5个中间接头，故障点最后确认在保护管段，分析原因即为电缆敷设过程中造成外护套严重损伤，长期运行后引起外护套发热，最后导致电缆被击穿。

优点：相对于直埋敷设，保护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，为远期扩容留下空间，电缆不会被积水、淤泥浸泡，不易被盗。

缺点：相对于直埋敷设，保护管敷设用地范围较大、成本较高。保护管内电缆运行时产生的热量不能及时散发，会加大电缆保护层材料老化，造成电缆寿命的缩短。因电缆用保护管包封且存在回声，大大减弱了利用声磁同步技术定位故障的效果［3］。

2.3 电缆沟

根据中国南方电网有限责任公司2016版《35～500 kV电力电缆线路运行规程》：110 kV及以上新建电缆沟宜采用钢筋混凝土型式，不宜采用砖混结构。贵阳高压输电电缆主推电缆沟，特别是迁改线路，电缆沟单侧敷设，设计净高为1 800 mm、净宽为900 mm及以上，双侧敷设设计净高为1 800 mm、净宽为1 300 mm及以上，支架一般设计为3 000～5 000 mm，电缆沟尺寸根据规划敷设电缆根数进行具体调整，采用整体浇筑形式，避免盖板存在缝隙及易被压坏等带来的弊端。电缆沟中间接头应做好防火防爆措施，且中间接头两侧电缆各约3 m区段和该范围内临近并行敷设的其他电缆上，采用防火涂料或阻火包带以阻止燃烧，应保证电缆与电缆之间无防火盲区，沟内设置防火墙及防火隔层。

优点：电缆沟增容空间大，便于人员行走进行电缆运行和维护，电缆敷设快捷便利，且散热性能好，故障查找简单快捷。

缺点：投入成本高，占地面积大，密闭空间有害气体多，通讯不畅，电缆沟易形成积水、淤泥及发生回流线或接地线偷盗事件，易被其他管线部门利用，造成电缆沟内存在不同单位、不同部门的管、线、缆，不利于管理。

2.4 隧道或综合管廊

综合管廊可以看作是隧道的改造升级版，相对于直埋、保护管及电缆沟，电缆隧道受地形、环境及资金限制，选择空间较小，一般建设在离地面有相当深度，当同一通道最终规划的110 kV及以上电缆回路数不小于6个时应采用隧道敷设。目前，贵阳高压输电电缆通道已形成2条隧道，1条综合管廊，其设计标准大于规程要求，比电缆沟高一等级，同电缆沟一致，中间接头应做好防火、防爆措施，且中间接头两侧电缆采用防火涂料或阻火包带以阻止燃烧，沟内设置防火墙及防火隔层。相比电缆沟，隧道内应安装电缆智能在线监测，包括视频、环流、局部放电、温度、环境气体及水位等多种在线监测，减少班组成员人工巡维量。

优点：隧道增容空间大，配置电缆智能在线监测，便于人员远程进行监测，电缆敷设快捷便利，且散热性好，故障查找简单快捷。

缺点：投入成本高，占地面积大，选择空间小。

2.5 顶管

高压输电电缆需穿越山脉、公路主干道时，采用非开挖顶管敷设，因此，顶管一般只是电缆方式上的部分通道。中国南方电网有限责任公司2016版《35～500 kV电力电缆线路运行规程》对非开挖顶管敷设有明确的要求，顶管尺寸可根据全段电缆通道及地理环境进行合理设计，如顶管前后段为电缆沟，顶管应以电缆沟尺寸进行参考设计，保证全段电缆运行维护模式一致，目前贵阳高压输电电缆顶管按照人员能够正常检修尺寸进行设计。

优点：相对于直埋及保护管，便于电缆运行和维护，对地面干扰小，电缆敷设快捷便利，且散热好，故障查找简便快捷。

缺点：增容空间较小，投入成本高，占地面积大，空间小，易形成积水、淤泥及发生回流线或接地线偷盗事件，易被其他管线部门利用，造成沟内存在不同单位、不同部门的管、线、缆，不利于管理。

综合以上分析，将电缆直埋、保护管、电缆沟、隧道及顶管等敷设方式的优缺点通过运行维护指标来进行定性，高压输电电缆敷设方式运行维护指标见表2。

表2 高压输电电缆敷设方式运行维护指标分析表

由表2可以看出：隧道（综合管廊）对于电缆运行维护是最理想的方案，但投资成本最高，选择空间小；电缆沟及顶管运维便利，但存在防水性及防盗性差的弊端；直埋和保护管运行维护不便，但前期投资相对较少。

在前期规划选择电缆敷设方式时，因出资建设方和运行维护方的要求不同而存在差异，但前提是保证电缆要安全可靠运行，如选择直埋或保护管不可直视的敷设方式，电缆敷设过程中损伤电缆的概率比电缆沟和隧道敷设要高，应更加注重前期电缆敷设的安全管控，避免损伤电缆。此外，电缆敷设方式的选择应根据基建或迁改的不同综合考虑，基建工程资金来源于本单位的建设计划，电缆敷设方式可以从安全性及经济性综合考虑。迁改工程资金主要来源于外单位的建设计划，电缆敷设方式可以从安全性、运行维护便利性及经济性综合考虑。

3 注意事项

3.1 运行维护部门全过程管控

电缆运行维护部门应从前期规划、设计审查、电缆沟隐蔽工程验收、电缆敷设、附件制作、中间验收和竣工验收等环节进行全过程管控，确保每个节点关键部位符合运行维护及规程要求，保证电缆投运后安全稳定运行。

3.2 注重电缆敷设增容性

在电缆通道建成后，必然会预留电缆通道，在前期电缆敷设过程中，应注重后期增容时电缆敷设的便利性，如保护管敷设时，前期敷设电缆时，不应从上至下按照横排敷设，应按照品字型沿两侧竖排敷设。在电缆沟及隧道敷设时，应尽量从下至上进行敷设。目前，贵阳高压输电电缆保护管以敷设4个回路数及以上电缆进行规划设计，110 kV电缆沟按4个回路数及以上、220 kV电缆沟或隧道按2个回路数及以上进行规划设计，电缆沟或隧道增容灵活性好，如空间足够，只需安装电缆支架即可进行增容。

3.3 提升电缆通道防水性

在设计时，应尽量提升电缆通道防水性，如保护管敷设时，将保护管进行防水封堵，电缆沟及隧道敷设时，强化施工缝及连接缝的防水处理。此外，除了电缆隧道，其余敷设方式通道排水基本依靠集水井自然渗透，效果欠佳，可采用更多的防水措施来缓解，如工作井、检修井及中间接头井是水、泥沙的主要来源，可在前期将井盖板设计成有防水内胆的双重井盖，形成一个封闭无缝空间，能有效防止地面上的水、泥沙流至通道内，同时这也是贵阳输电电缆的固定设计方式，相比以往无防水内胆井盖，电缆通道内水量减少了90%，效果显著。

3.4 增强电缆接地可靠性

高压输电电缆接地线及回流线经常被盗，2015年11月13日成立至今，本所运行维护的输电电缆接地线及部分回流线被盗线路数量35条，涉及杆塔54基、电缆沟1条，回流线2条，电缆接地线被盗呈现愈演愈烈之势，甚至出现修补即被盗的尴尬状况。部分线路已多次抢修恢复后再次被盗。缺少可靠接地的电缆设备已多次发生放电、燃烧等情况，致使线路被迫停运，对我局电网的可靠性及安全稳定运行造成了重大影响。

目前采取临时处理措施进行抢修。在发现被盗情况时，立即申请将线路转检修状态进行抢修，采用240 mm2的铝芯绝缘导线临时替代铜芯电缆进行临时恢复，待完善终端杆塔的防盗、防破坏措施后，再将接地线恢复为原设计线径的铜芯电缆。

针对1号杆塔至变电站侧为电缆的情况，应尽量将电缆金属护套直接接地设置在变电站内，1号杆塔为保护接地，一旦1号杆塔接地线被盗，只是保护接地侧被破坏，而变电站侧直接接地完好，不会因失去接地造成电缆或保护器被击穿引起放电跳闸事件。

3.5 推广电缆智能监测性

国家电网和南方电网均在大力推广高压输电电缆智能在线监测，同时已编入运行规程及技术导则里。对于新增电缆线路，在前期规划之初，将电缆智能监测系统列入设计范围，否则后期进行立项安装更加困难，如电缆敷设方式为保护管、直埋时，前期可将电缆及在线监测所需电源线、光纤等设备同时敷设安装，避免后期安装带来的诸多不便。针对在线监测取电困难问题，贵阳高压输电电缆采用报装取电及就近变电站取电方式，正在尝试感应取电及分布式终端远程上传的方式。

目前，贵阳高压输电电缆已完成12条电缆线路的在线监测，并在持续建设中，覆盖接地环流、局部放电、本体温度等主要功能，2020年底将完成综合管廊内一条智能输电电缆线路建设，包含感应取电、智能机器人巡检、视频监控、故障测距，环流、局部放电、本体及环境温度、气体检测及智能井盖等功能。相比传统人工巡视，在线监测显著提高了运行维护效率，可实时监测电缆运行状态。

3.6 电缆路径可探测性

根据南方电网智能输电线路装备技术导则，电缆线路应加设基于RFID技术的电子识别标签及具备身份识别的智能井盖，并形成可探测的电缆电子路径，可避免因周围环境发生变化而无法正确定位电缆具体通道的问题，解决电缆路径不清晰的安全隐患。在电缆前期规划之初，应将可探测安健环纳入设计范围，避免后期重新探测路径进行安装带来的不便。

目前，贵阳高压输电电缆60%的线路已完成可探测安健环安装，可探测安健环分为两部分：基于RFID的可探测地下电子信息标识器，用于电缆通道路径标注；基于RFID的可探测电子扎带，用于识别具体线路信息。可探测安健环完成后生成电子路径，在后台服务器进行展示，避免传统电缆路径因周围环境发生变化而无法正确定位电缆的问题。对于新增电缆线路，在投运前完成电缆可探测安健环安装，运行维护部门方可申报投运申请。

4 结束语

高压输电电缆敷设方式的选择直接影响电缆后期的运维模式，本工作结合现有电缆运行维护经验，分析了电缆直埋、保护管、电缆沟、隧道及顶管敷设的优缺点，同时介绍了贵阳高压输电电缆管控的部分注意事项。针对迁改或基建项目，电缆敷设方式可根据各种因素，合理地选择便于运行维护的最佳方案。