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Abstract: As the scale of the cable buried construction grows in the urban power network renovation, the rapid development of power system has put a higher demand on the performance and economic benefits of the cable support. Considering the problems produced by the able support made of traditional materials in the coming power system, the article introduces SMC cable support made of a new material. On the basis of detailed elaboration on the characteristics of SMC composite material, the article comes to a conclusion that the SMC cable support has the advantages of high insulation, good mechanical properties, corrosion resistance, flame retardant, high reliability, long life and so on. By comprising the performance of SMC and the traditional cable support, it demonstrates that SMC cable support is a reliable alternative of the traditional one and is the trends of the cable support in the power system.
Key words: SMC;cable support;composite material
中图分类号:F764.5 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2012)32-0069-02
0 引言
制作电缆支架的材质有很多种,目前应用得比较广泛的主要有金属角铁电缆支架、水泥电缆支架、高分子复合材料电缆支架等。一直以来,电力系统和公用事业部门采用金属角铁、铝合金或水泥条制电缆支架铺设电缆较多。
传统材质的电缆支架,由于材料本身性能限制,在使用中一直存在着较多缺陷,如传统的金属电缆支架在恶劣环境下易锈蚀、寿命短,如地铁、隧道、化工企业、多雨潮湿或沿海盐雾等场合,使用金属支架极易锈蚀,设施的维护费用高,使用寿命也较短。
随着电力工程建设的需要,特别是大、中城市电网改造中的电缆入地工程,迫切需要性能优良,使用寿命长,使电缆敷设更加快捷安全可靠的新一代电缆支架。我国电力部就曾于1994年在上海召开的电缆标准会议上指出,建议使用有机复合材料代替。发达国家更是一直努力通过各种途径研制质量密度低、强度高、不锈蚀的新型防火高分子材料来替代传统材料。因此,研制质量密度低、强度高、不锈蚀的新型防火高分子材料电缆支架来替代传统材料制造的电缆支架是电缆支架未来的发展趋势。复合材料SMC主要应用是在汽车、船舶、化工、建筑、电气、军工以及宇航等方面。SMC具有优异的电绝缘性、耐电弧性,因此在电力系统中也得到了广泛应用:电机换向器、接线板、灭弧罩、电缆分配箱外壳、终端分配器、电缆支架等设备中都使用了SMC。研究表明,使用SMC高分子复合材料研制的电力电缆支架是其中最优越的一种。
1 传统材质的电缆支架存在的问题
首先,电缆架设使用金属支架时,电流流经电缆会产生磁场,导致两个支架角钢之间形成磁场闭合回路(环流),使电缆温度升高,加大电缆与支架涡流作用产生铁损(约占电缆线损的50%),进而使环流温度升高。尤其当电缆通过较大电流时,温度迅速升高,往往会形成强大的弧光而损毁金属支架。因此现在多采取加粗电缆等措施预防此问题,进而大大增加输电设备的制造成本。
其次,目前采用外涂油漆或热浸锌等技术处理金属制电缆支架的防锈防腐问题,仅能治标,不能治本,特别是在恶劣环境中,防锈防腐问题大大缩短了它的使用寿命,同时影响电力、通信设施的安全和无故障使用期。
最后,金属支架生产过程能耗大、污染大,不符合国家节能减排政策;价格易受国际金属市场价格的影响;水泥条制的支架外观粗糙,体积庞大,既容易损伤电缆护套,又不利于在狭小电缆沟内的施工。
2 SMC复合材料的特点
SMC复合材料最早是由德国拜耳公司于1960年研制成功,并实现工业化生产,此后西欧、美国和日本相继发展起来,我国是于1975年开始研制,而后工业化生产,目前已形成了一较大规模的产业。SMC复合材料是一种热固性热复合材料,SMC(Sheet Mould Compound)是由树脂糊浸渍玻璃纤维制成的一种片状模塑料,它具有强度高、重量轻、耐腐蚀、电绝缘等特点,具有性能设计自由度大,加工方便的优点,是全球应用最广泛的复合材料之一,这些优点刚好满足电缆支架的技术要求,是生产电缆支架的理想材料[2][3]。
SMC高分子复合材料具有以下特点:
①强度高、重量轻、重量只有钢的1/4,混凝土管的1/10左右,运输方便,施工便捷。
②产品表面光滑摩擦系数小,不损伤电缆。
③产品整体绝缘,无电腐蚀,可防止产生涡流。
④耐水性好,可长期在潮湿环境或水中使用。
⑤耐热、耐寒、防火性能优,能在-50℃-130℃下使用。
⑥防腐蚀,不生锈,使用寿命长,免维护。
⑦材料没有回收利用价值,可杜绝盗窃问题。
⑧绝缘性能好,无需接地,可减少安装工作量,节约安装成本。
3 SMC电缆支架的特点
SMC玻璃钢复合材料电缆支架可广泛应用于电缆沟、电缆隧道、电缆排管工作井以及电缆半层内的电力电缆、控制电缆和通信电缆的敷设[4]。目前设计有预埋型分体式电缆支架和螺孔型分体式电缆支架,能满足不同的安装环境和使用习惯的需要。同时将支架分成支架座和支架托臂两部分,便于狭窄电缆沟内施工。
将常见的各种材料电缆支架的性能做简单比较,如下表示:
从表中可以看出,与传统的电缆材质相比,采用SMC复合材料制造的电缆支架具有绝缘性能好、机械性能好、耐腐蚀、阻燃性好、产品质量可靠性高、不易老化使用寿命长的优点,SMC复合材料电缆支架具有良好的社会效益和经济效益。
总的来说,SMC高分子复合材料电缆支架具有如下特点[5]:
3.1 强度高,重量轻 SMC高分子复合材料主要由起增强作用的玻璃纤维和起粘结作用、传递载荷作用的热固性树脂组成。玻璃纤维的拉伸强度很高(3450MPa),其含量、长度、铺设形式决定支架制品的强度。SMC高分子复合材料强度可以在30~1000MPa范围。因此,可根据制品的受力情况、产量、生产工艺、价格承受能力来设计玻璃纤维的用量、长度和铺设形式。
3.2 不蠕变 SMC高分子复合材料电缆支架的刚性比国外某些公司生产的玻璃纤维增强尼龙支架增强一倍。即使在长期负载下也不变形。
3.3 防火性能强 氧指数是评价电缆防火产品重要的检测手段。氧指数是指在最大氧气条件下,防火产品耐烧的特性。在工程中使用根据燃烧强度确定。例如:在30根电缆的条件下,如发生电缆引燃事故,在4min以内即可形成500℃以上高温热聚集,从而导致电缆沿走向进行延燃。电缆密集处的电缆越多,可燃体质量越大。而SMC高分子复合材料电缆支架的氧指数大于等于70%。符合防火低烟,无卤,无毒的安全要求,防火性能强。
3.4 耐腐蚀 SMC高分子复合材料支架具有良好的耐腐蚀性能,尤其适合在潮湿、盐雾、酸和弱碱环境使用。
3.5 绝缘性能好 绝缘性能可以根据使用要求调整。一般地,绝缘电阻大于等于1.0×1012Ω。
3.6 使用方便 预埋型支架座直接埋入电缆沟的墙壁即可,螺孔型支架座已经预留安装孔,直接用螺丝固定即可,安装和维护非常方便。电缆支架托臂采用圆弧形光滑表面,没有倒刺和分模线,不会拉伤电缆,而且可降低工人的劳动强度。
3.7 使用寿命长 通用型的使用寿命:室内20年以上,地下50年以上;耐老化型的使用寿命:室外20年。
3.8 良好的经济效益 SMC电缆支架整体式结构,简化了安装工序,提高了安装工效,缩短了工程周期,降低了工程费用及其抗腐蚀性强、无需维护和更换等特点,其优越性是显而易见的。
4 结语
复合材料SMC可设计性强,具有许多传统材料所不可比拟的特性,若使用合理,必将会在电力及许多领域中发挥越来越大的作用;而SMC高分子复合材料电缆支架因其优良的性能,也必能在电力系统获得更广泛的应用。
①传统材质的电缆支架存在易锈蚀、导电、导磁的问题,不能完全满足电力建设和节能的要求。尤其是在特高压输电线路中,为避免产生涡流损耗,在高压单芯大截面电力电缆中应选用非铁磁性材料支架。
②在电力系统中应用SMC电缆支架具有节能降耗的突出优点。
③SMC电缆支架符合220kV及以下电力电缆的装置要求、适用于电缆沟、电缆隧道、竖井、电缆层(井)等各种电缆构筑物。
④综合技术经济比较,SMC高分子复合材料电缆支架明显优于传统材质电缆支架。其替代传统材质支架切实可行,具有明显的经济效益和社会效益。
参考文献:
[1]朱景林.电缆支架涡流损耗的研究[J].上海电力,2009(5):400-402.
[2]刘雄亚,晏石林.复合材料制品设计及应用[M].北京:化学工业出版社,2003.
[3]张志民.复合材料结构力学[M].北京:北京航空航天大学出版社,1993.
关键词 电缆敷设 问题 设计优化
中图分类号:TU74 文献标识码:A
1电缆敷设方式选择
电缆的敷设设计应严格遵守国家相关规程、规范要求,统筹规划,合理选择敷设路径和敷设方式。电缆的敷设方式一般有:穿管、线夹或绝缘子明敷,塑料配线槽、支架、电缆桥架、钢索及架空线,另外还有壕沟直埋、水泥电缆槽直埋及电缆排管等。电缆构筑物有:电缆隧道、电缆沟、电缆夹层、电缆竖井等。在选择电缆敷设方式时,不应强求统一,应本着节约投资因地制宜的原则,一般应根据电气设备位置、电缆的数量、出线方式、地下水位高低以及各车间的环境和工艺流程、设备布置的特点等现场情况决定。
2存在问题
2.1电缆运行环境差
莱钢型钢新区设备于2003年建成投运。在09年左右,型钢区域内热电、高炉、110kV变电站等处相继出现35kV电缆接地故障,多为高压电缆单相接地拉弧放电后引燃电缆沟内其它电缆,导致厂区大面积停电,给生产造成重大影响。现场紧急抢修时发现,电缆运行环境较差,尤其是适逢雨季,电缆沟内积水严重,电缆沟内角钢电缆支架锈蚀严重,部分已塌陷,不同电压等级的电缆未分层敷设,电缆沟防水、排水措施不力。
2.2管线综合设计不尽合理
以即将收尾的新疆喀什项目工程为例。喀什工程是综合性钢铁厂工程,涉及到原料至轧钢、公辅等6个大工程。在施工中发现,室内综合管线与设备冲突严重,甚至与平台、走梯等冲突;标高不合理造成影响安全,影响点检、维护等现象;室外综合管线介质管道与电缆通廊冲突,能共架而未共架的介质管线。同时,电气专业不同设计人员所做的电缆敷设设计在相同条件下不尽相同,不够美观统一。
3 原因分析
3.1角钢支架锈蚀塌陷
莱钢新区型钢区域电缆故障的产生,主要是由于角钢支架腐蚀塌落过程中其尖锐部位造成电缆绝缘损伤,电场应力集中最终导致绝缘击穿,拉弧放电造成的。角钢支架具有强度高、造价较省、有成熟的施工、验收规范和标准图集等优点。设计及施工规范中要求,角钢支架制作及安装中,首先要去除毛刺和锈蚀,然后进行涂漆或热浸锌等防腐处理后方可使用。我公司在图纸设计中均要求角钢支架进行耐久性高的热浸锌防腐处理。角钢支架在莱钢老区及全国冶金工厂的数十年的应用实践证明,其作为电缆支撑物是可行的。而型钢厂区角钢支架在很短的时间内锈蚀塌陷,与施工工期紧迫、防腐处理措施不到位应当有直接关系。
3.2管线综合设计协同不够,细节待规范、完善
对于管线的综合设计,需综合各类管线的专业特点和需求进而确定管线在地上、地下空间的布置,避免工程管线之间、管线与相关建(构)筑物之间相互矛盾和干扰。从已建、在建的多项工程项目中不难看出,电气专业与工艺、土建、仪表、给排水、总图等相关专业的结合还需进一步深入细致,对相关作业规定、规范的制定还有待进一步完善。
4 优化方法及措施
4.1电缆敷设设计的优化
高压电缆线路尽可能地采用架空通廊或电缆隧道的形式敷设,必须采用电缆沟的地方,一定要严格做好防水及排水设施,电缆沟的空间要充分满足电缆敷设的需求,尤其要注意转弯及垂直段的设计要满足电缆弯曲半径的要求。电缆在沟内敷设必须严格按规范要求分层设布置,设计图纸中对每段每层的电缆的布置必须清晰标注到每一根电缆。高压电力电缆与控制电缆、通讯电缆等不同电压等级的电缆要尽可能地分开敷设。至重要负荷的双回路互备电源的高压电缆在条件允许的情况下要设计不同的路径,在同一电缆通廊内时要分侧或分层敷设,在电缆沟内时要分布在两侧布置,且要做到有效隔离。电缆沟必须同步完善电缆测温预警、防火封堵等设施的设计。
4.2复合绝缘材料支架替代角钢支架
近年来,随着新材料新技术的发展,复合绝缘材料支架正在逐步推广应用,与传统角钢支架相比,具有重量轻、不导电、耐腐蚀、免维护等优点,且配置灵活、安装方便、样式新颖、无锋利毛刺和棱角,不致损伤电缆。现在的新型玻璃钢复合材料电缆支架已具有很高的承载力,堪比角钢,能够适应大、中、小各型电缆的敷设要求。安装中可采用提前预埋或膨胀螺栓固定现场组装的方式。而且复合绝缘材料支架通过工厂化预制保证了质量,安装方便快捷、可与施工同步,适合大批量快速安装作业,可大大缩短工期。工程造价方面,复合材料支架比普通角钢支架造价高,约为角钢支架的2.5倍。不过电缆支架费用在电缆工程总投资中所占比例很小,复合绝缘材料电缆支架具有很高的性能价格比。
4.3完善管线综合设计
应特别注意:(1)仪表、自动化专业与电气专业共用同一电缆路径及构筑物敷设时,要与电气专业结合,将共同敷设的电缆数量、分布层数提交电气专业统筹布置后,向土建及工艺专业一并提交相关设计资料。电气、仪表、自动化等各专业均须在电缆敷设图纸中绘出统一的电缆敷设的断面图,标明电缆的分层。(2)车间外各专业电缆管线路径须统一提交总图专业统筹其他管道综合布置定位;车间内各专业电缆管线路径务必统一提交至各相关主体工艺专业统筹其他管道协调布置。(3)扩建及改造类工程需利用已有电缆构筑物敷设新增电缆时,务必到现场核实清楚已有电缆构筑物里面的电缆分布情况,确定是否有空间敷设新电缆。若能够利用,需绘出明确的电缆敷设断面图,严格标明电缆的分层;不能利用,则需另外考虑敷设路径及构筑物,严禁随意增敷电缆。
【Abstract】The quality is good or bad power cable laying its future safe and reliable operation plays a vital role. This article describes the direct burial cable installation, pipe, channel, tunnel, laying methods, quality control, small bend radius for cable laying, the reserved backup of insufficient length and external injury is easily overlooked recommendations in order to ensure the quality of cable laying..
【关键词】电力电缆;质量控制;电缆防火;弯曲半径;外力损伤
中图分类号:TM247文献标识码:A 文章编号:
【key word】 power cable;quality control;cable fire prevention;bending radius;external injury
随着城市范围的扩大,城市用电量的急速增长,城市电力输送线路向着高电压、大容量的方向发展。因城市建设向节约占地、美化城市的方向发展,架空线路逐步减少使得电力电缆的需求量与日俱增,电缆线路在城市建设中得到广泛应用。如果在施工过程中未能按照规范要求进行施工,为以后安全运行埋下隐患,发生停电等事故将会造成经济损失。所以在施工过程要不断总结电缆安装敷设方面的经验和教训,以保证电缆施工质量,从而保证电力供应安全可靠运行。
一、电缆敷设前的准备
1、土建设施
电力电缆敷设质量的好与坏对其今后安全可靠运行起着至关重要的作用,敷设前应根据设计图查看电缆敷设路径,土建设施(电缆沟、电缆隧道、保护管等)及敷设深度、宽度是否符合规范要求,对于不能满足要求的应排除各种障碍达到规范要求。
2、电缆接收检查及吊运
电缆到货后认真做好外观检查,查看电缆封端是否严密,电缆附件与绝缘材料的防潮包装是否密封良好,检查质量证明书或合格证等质量资料是否齐全。如经检查发现有疑问时,使用前必须进行绝缘判断与试验。电缆必须作为特殊材料吊运,在吊运过程中严禁刮、碰、挤、磨。要按敷设要求安排好电缆盘的位置和方向。
3、敷设前的绝缘检查
在电缆敷设前需进行绝缘检查,检查方法主要包括:测量电缆的绝缘电阻;直流耐压试验;测量泄漏电流等,要求相关鉴定项目均合格后方可敷设。检验标准严格按照《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范(GB50168-2006)》及《电气装置安装工程电气设备交接试验标准(GB50150-2006)》。
二、城市建设中电缆敷设质量控制及防火
在城市建设中电缆敷设方式的选择应根据环境特点和电缆类型、数量等因素,遵循运行可靠、便于维护的要求和经济技术合理的原则。常见方式为直埋敷设、排管敷设、沟道敷设、隧道敷设敷设方式。
1、直埋敷设
直埋敷设具有投资省的显著优点,因此是被广为采用的一种敷设方式。采用直埋敷设的方式时,在施工前,应按设计图要求进行现场实地勘查,画出电缆走向图,尽量避开高温地段和带有化学物质的土壤。电缆敷设的深度一般应大于0.7m,位于行车道时,应适当加深至1m 以上。
直埋敷设前壕沟里沿电缆上下应铺100mm 厚的细砂层,然后盖以混凝土保护板,其宽度应超出电缆直径两侧各50mm。回填至沟深的一半时,最好铺一层带有警示标志的彩条布,回填电缆沟时还要求逐层夯实,以防下陷。待回填完成后,应在电缆转弯处、中间接头处、与其他管线交叉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。直埋电缆的长度,除了要考虑在制作终端头有足够的长度外,还要留有电缆全长0.5%~1%的备用长度并作波形敷设或设专门的电缆井进行盘放。
直埋并列敷设的电缆,电缆间净距须满足规范规定的距离,中间接头的位置须互相错开,以防止接头事故时,损伤其他接头。对于电力电缆与其他管线、建筑物等平行和交叉时,应按规程的规定执行,不得随意更改,其中需要特别强调的是,严禁将电缆平行敷设在其他管道的正上方或正下方。
从电缆沟道引出的电缆距地面2 m 的一段应穿镀锌管保护(保护管应深入地面200 mm 以上),镀锌管应去毛刺,不应有穿孔、裂缝等,管口应采取防水渗透的堵塞措施。固定电缆的钢支架应焊接牢固并可靠接地。
2、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,多采用排管敷设方式。排管内径不应小于电缆外径的1.5倍,埋深应在地下0.5m以下,排管向工作井方向应有不少于0.2%的坡度,每个排管之间应有20mm 间隙,以保证散热。
敷设电缆时,排管的管口应打磨圆滑或做成喇叭口状,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、分歧处、排管终端及直线段每隔75 m需设置工作井,电缆的接头均应设在井内。
常用的管材塑料、石棉或水泥管等。在选用塑料管材时,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。现在市场上很多厂商生产的波纹PVC管性能较好,被广泛应用。
3、沟道、隧道敷设
电缆沟道、隧道内敷设是一种较常用的敷设方式,虽然一次性投资较大,但其中敷设的电缆条数可以很多,且可随时增加或减少,无需再次进行开挖作业,由于沟道、隧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、隧道敷设电缆。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,
按照惯例,电缆在支架上的上下排列顺序,都是按电压等级的高低、电力电缆和控制电缆、强电和弱电电缆的顺序自上而下排列。随着高电压和大截面电缆的增多,特别是城市供电系统,电缆外径一般均较大,当电缆从支架上引出或进入电气盘柜时,弯曲困难,难以满足电缆最小弯曲半径的要求。根据实体模拟燃烧试验显示:上层动力电缆着火后,高温熔融物滴落在下层控制电缆上也会引燃。故从敷设和防火的意义看,由上而下和由下而上的顺序并无本质差别,可因地制宜。
电缆的金属外皮、支架及保护管均应可靠接地。电缆敷设时应排列整齐、不宜交叉,加以固定并及时装设标志牌。
电缆敷设完毕后应及时做好防止小动物从电缆沟道、隧道中进入配电室的措施以防止老鼠等动物咬坏电缆外皮等所造成的事故的发生。
电缆沟道、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。
4、沟道、隧道电缆支架配置
一般在电缆沟道、电缆隧道层中均预埋通长扁钢,以焊接角钢电缆支架或专用电缆支架,间隔0.8m一套。电缆支架最上层至隧道及电缆半层最小净距为300~350mm,最下层为100~150mm。电缆支架的层间最小距离见下表
电缆支架的层间允许最小距离值(mm)
电力电缆类型和敷设特性 支架
6~10kV交联聚乙烯绝缘 200~250
110kV及以上,每层多于1根 300
110kV及以上,每层1根 250
10kV电缆层间净距不应小于2倍电缆外径加10mm,35kV及以上高压电缆不应小于两倍电缆外径加50mm。规定层间距离主要是为了便于电缆的敷设和抽换,在确定层间距离时应进行验算,保证在同一支架上敷设多根电缆时能够进行里外移动和更换电缆。
5、电缆防火阻燃
5.1 防火措施
在变配电室电缆沟与电缆隧道接口附近应设置阻火墙。在10kV开关柜室地下电缆层与电缆隧道接口附近应设置阻火墙。
应用有机堵料封堵进入配电室、开关柜室开孔。为防止火灾扩大,在阻火墙两侧1.5m及户外电缆隧道进入户内1m范围内的电缆涂防火涂料。设置报警和灭火装置。
5.2 阻燃方法
用岩棉等构筑防火墙,宽度500mm,厚240mm。由于户外电缆隧道内积水不易排干,应在电缆隧道阻火墙底部铺一层砖,两侧及中央留排水小孔,将防火隔板放置在砖上,再将切割成条状岩棉(按墙宽、厚)从下到上逐块叠放在防火隔板上,直到构筑物顶部,当接近电缆时,可稍托起电缆,塞进岩棉材料。墙体砌好后,电缆缝隙处用有机堵料填塞。施工时注意填充紧密。隔墙两侧装2*800宽防火隔板(2mm钢板),用螺栓固定在电缆支架上。
用防火涂料涂刷电缆:涂刷前适当清除电缆表面锈蚀及脏物;可采用涂刷或喷涂方式;配涂料时充分搅拌均匀,切忌与其他油漆混合。均匀的顺着电缆长度方向涂刷,两次涂刷时间间隔一般为8小时,以保证每次涂膜干燥,才能达到预期防火效果。
三、保证工程质量应注意的问题
1、弯曲半径偏小
在施工过程中,如果过度弯曲电力电缆,弯曲半径偏小,就会损伤其绝缘、线芯、屏蔽带和外部包皮等,电缆投入运行后,易发生因绝缘强度不够而导致的短路、击穿等供电故障。电缆允许弯曲半径与电缆外径倍数之比具体见下表。
电缆允许弯曲半径与电缆外径之比(倍)
序号 电缆类型 多芯 单芯
1 交联聚乙烯绝缘电缆(35KV以下) 15 20
2 聚氯乙烯绝缘电缆 10 10
3 橡胶绝缘电缆 10 10
4 架空绝缘电缆 15 20
2、预留备用长度
敷设电缆时,应留有足够的备用长度,以补偿因温度变化而引起的变形和供事故抢修制作连接接头时备用。一般在电缆从垂直面过渡到水平面的转弯处、电缆管出入口、电缆井内、伸缩缝附近、电缆头安装地点和电缆接头处,引入隧道和建筑物等处,均应留有适当的备用长度。在实际运行中,就经常出现在发生电缆供电故障时,本来可以通过采用重新制作电缆接头方式处理,但因电缆预留的备用长度不够而需重新更换一根新的电缆的情况,这将延长检修时间,同时又大大地增加了运行及检修成本。
3、防外力损伤问题
在电缆线路事故中,外力损伤事故约占50%。为保证电缆在运行中不受外力损伤,在电缆施工中应采取相应的防外力损伤措施,通用的做法是将电缆穿入具有一定机械强度的管内。需采取防外力保护的情形主要有:电缆引入和引出建筑物、隧道、沟道楼板等处;电缆通过道路、铁路处;电缆引出或引进地面处;电缆与各种管道、沟道交叉处;电缆通过其他可能受机械损伤的地段等。
四、结束语
以上介绍了电缆比较常见的几种敷设方式及施工需特别重视的问题。城市规划中城市供电为商业、医院、企事业单位、居民等供应电力,考虑城市建设节约占地、环境保护、控制噪声和美化建筑等方面的要求,为电缆敷设施工带来了很多困难。为保证电力供应安全,保证生产生活秩序,电力电缆敷设的质量是至关重要,本文针对城市电缆敷设质量控制作了一些探讨,目的是为了保证敷设质量,保证电力供应的安全性和可靠性。
参考文献:
1、《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范(GB50168-2006)》
2、《电气装置安装工程电气设备交接试验标准(GB50150-2006)》。
3、吕奕 肖登明 何仲.220kV户内变电站35kV电缆敷设与电缆沟设置方案的分析电力与能源 2011年03期
预制分支电缆是把分支电缆导体用分支连接件与垂直主干电缆相连接,分支连接处用优于电缆外套的合成材料进行气密性模压密封制造出的一种电缆材料。它具有供电安全可靠、载流量大、绝缘性能好、配电成本低、安装环境及安装后维护要求低等优点,所以工程设计常常选择它作为树干式配电的供电主干线。
一、预制分支电缆施工特点
1、安装过程采用专用机具及吊钩、网兜、专用夹具等安装附件,方便快捷。
2、与传统材料、安装方法相比,能有效提高工效。
3、分支点现场量身定做,强度高、绝缘良好,保证了预制分支电缆的安全安装与稳定运行。
4、施工完毕,穿楼板洞口做好防火封堵,能有效防止烟道效应。
二、 工艺原理
预制分支电缆的安装是将已在工厂内标准化生产好的电缆利用其终端吊头与挂钩吊具悬挂安装在电气竖井、垂直(或水平)电缆桥架(或线槽)内。电缆敷设时自下而上的吊装利用卷扬机,自上而下的放装可利用电缆自身重量下放。主干电缆顶端配置绝缘起吊挂具,并依靠挂钩横担(或预埋吊钩)、固定支架及电缆夹具等辅件来承担电缆的重量及固定。
三、 施工工艺流程及操作要点
1、 工艺流程
预留洞口―安装固定卡具、电缆托挂架―电缆敷设―电缆固定―分支电缆与配电箱连接―测试
2、 操作要点
⑴ 预留洞口
预留洞口尺寸:长度=主干电缆根数*主干电缆外径*3;宽度的尺寸,如果主干电缆的截面在240mm2,单回路取200mm,双回路取300mm;如果主干电缆在300mm2以上,单回路取300mm,双回路取500mm。若主干电缆在桥架内敷设,洞口长宽按桥架长宽各+200mm计算。
⑵支架的安装
1)在距竖井300―500mm处用M16膨胀螺栓将电缆托挂架安装固定。
2)电缆固定卡具的安装:每层距地300mm安装一个固定卡具,
⑶ 电缆敷设
1)电缆敷设前应检查产品的技术文件是否齐全,电缆型号、规格、长度是否符合设计及订货要求。电缆外观应无损伤,电缆封端严密,绝缘测试符合要求。
2)将电缆运至顶层,在洞口处设置一个滑轮,将电缆沿滑轮缓慢放下,放至电缆只剩下20m左右时,把电缆起吊挂具挂在电缆托架上,然后将剩余电缆放完,放电缆时应注意分支头方向朝下,并将电缆分支绑牢。
3)电缆敷设完毕后,要在24小时内用固定卡具将电缆固定,使吊环不再承受电缆的整体总重负荷。
4)将电缆分支与配电箱连接,并用电缆卡将电缆分支固定。
5)电缆穿楼板处应用防火堵料将楼板洞堵好。
四、 材料要求
1、预制分支电缆应有出厂合格证,安装的相关技术文件,技术文件应包括额定电压、额定电流等技术数据及试验报告。
2、固定支架、电缆夹具、挂钩横担、起吊挂具等辅件,应有产品出厂合格证。
3、电缆及其附件安装用的钢制紧固件,除地脚螺栓外,应采用热镀锌或等同热镀锌性能的制品。
4、防火阻燃材料必须具备下列质量资料:①有资质的检测机构出具的检验报告;②出厂质量检验报告;③产品合格证。
五、 机具配备
1、通用工具: 电锤、电钻、钳子、扳手、榔头、线垂、角尺、钢卷尺、水平尺、万用表、兆欧表(1000V)、测电笔、无线对讲机等。
2、 电缆起吊设备:卷扬机(含吊索)、转向导轮、吊链、滑轮等。
六、工程质量控制标准
1、施工质量必须符合《建筑电气工程施工质量验收规范》GB 50303、《电缆线路施工及验收规范》GB 50168、《预制分支电力电缆安装》00D162。
2、预制分支电力电缆的安装还必须符合设计要求和产品技术文件规定。
七、质量保证措施
1、预留孔洞大小、位置正确,有预埋件的预埋件安装牢固、强度满足安全系数的要求。
2、挂钩横担、固定支架、电缆夹具安装应平整、固定牢靠,对于成排安装的带分支电缆应设置在同一水平,排列整齐,间距均匀。
3、沿金属电缆桥架、线槽、固定支架全长敷一条接地干线。每段桥架及其每个支架、线槽及其每个支架、每个固定支架均必须单独接至接地干线。此接地干线应不少于2处与总接地干线连接。所有机械连接螺栓均应设置防松垫片装置。
4、主、分支电缆采用单芯电缆时,应考虑防止涡流产生热效应措施,禁止使用导磁金属夹具,也应避免单芯电缆穿过闭合的导磁孔洞,如防火封堵钢板、钢管、配电箱(柜)敲落孔。
5、接地保护措施应在起吊预制分支电缆之前完成。
6、电缆线路敷设好后,线路的各种标志(回路名称、电缆型号规格、起始端、相序等)齐全、清晰。
八、安全措施
1、电工应持证上岗,工人上岗须戴好个人防护用品。
2、采用电动工具时,应保证线路绝缘并带漏电保护器(额定漏电动作电流值及动作时间应符合临电规范)。
3、上层进行挂钩横担、固定支架、电缆夹具安装时,应防止工具落下伤人。
4、 应注意高空作业安全,并采取相应的安全作业措施(如安全带)。
5、电缆垂直敷设中各项安全、刹车、过载、指挥信号、紧急停止装置均已配备有效。
6、送电运行时,不得擅离岗位,严格按试运行方案步骤进行试电。
九、效益分析
1、预制分支电缆技术性能好,成本低,对环境的要求也低,所以具有很高的性价比。
2、由于预制分支电缆具有气密性、防水性能、抗震、抗老化性好等特点,主干电缆导体无接头,连续性好,减少了故障点。基本可做到免维护,大大减少了维修成本。
关键词:电缆敷设;接地;配电装置
中图分类号: TM757文献标识码: A
一、电缆敷设
1、电缆敷设前应检查电缆支架、桥架、吊架、托架等预埋件的牢固,预留孔、洞、槽正确、电缆夹层、沟、隧道、电缆井无杂物和积水,敷设路径畅通,电缆滚动前,应检查电缆盘牢固,滚动应顺着电缆盘上的箭头指示或电缆缠紧方向,在穿过站台板、轨道、建筑物时应穿管防护,防护管内径应大于电缆外径的1.5倍。
2、电缆敷设前应按设计要求测量路径,核对电缆型号、规格、电压等级,测量绝缘,1kV以上电缆作支流耐压试验。
3、电缆敷设时电缆应从盘的上部引出,不应使电缆在桥架、支架和地面进行拖拉摩擦。电缆上不应有铠装压扁、电缆绞拧和护层折裂等未消除的机械损伤,敷设后按设计要求排列整齐无交叉,在终端和接头处附近预留备用长度。
4、电缆敷设宜采用人工敷设,如采用机械敷设,其敷设速度不应超过15m/min。电缆爬升、转弯、进柜前、进行电缆支架刚性固定,区间电缆每个悬挂点处固定。
5、电缆在电缆沟、电缆井、廊道内和沿墙敷设时水平距离:同级电压电缆为35mm,控制电缆间应不少于电缆外径。1kV以下电缆与照明导线间为150mm。
6、电缆支架安装应牢固、横平竖直,防腐层完好。支架层间的垂直净距、支架至沟顶、楼板或沟底的距离应符合设计要求。设计无规定时,电缆支架层间最小允许垂直净距:10kV及以下为150mm,控制电缆为100mm;电缆支架至沟顶、楼板或沟底的距离:最上层横挡至沟顶或楼板为150mm,最下层横挡至沟底或地面为50mm。
7、电缆终端头应按设计安装在指定位置,带电部分对地净距离应满足室内配电装置最小安全净距的要求。并牢固地固定在支架或框架上。
8、电缆的试验与检查:电缆敷设前必须进行绝缘电阻试验,1kV以下的电缆使用1kV兆欧表测量绝缘电阻值。
二、电气系统接地
电气系统接地装置不但要满足人身的安全,还应满足电气设备的正常运行和计算机网络系统设备的使用。
(一)安全保护接地
安全保护接地主要是把电气设备中不带电的金属部分和接地体之间作一个很好的金属连接。也就是说,将大楼内部所使用的用电设备和这些设备附近的一些金属构件,使用PE线进行连接,但是严格禁止把PE线和N线直接进行连接。在现代化的建筑内,需要实现安全保护接地的设备很多,主要有弱电设备,强电设备,另外还有一些非带电和导电的设备和构件,这些均是必须采用安全保护接地措施的。如果没有做适当的安全保护接地措施而使电气设备的绝缘损坏时,该设备的外壳就有可能会带电。一旦人体接触到这个电气设备的外壳,就可能会出现被电击伤或造成生命危险的情况。安装保护接地装置,降低设备的接地电阻,这不仅仅可以保证智能建筑的电气系统安全,也是保证非智能建筑内部设备和人们人身安全的一个手段。
(二)屏蔽接地与防静电接地
在现代的众多建筑当中,屏蔽和它的正确接地方法是防止电磁干扰的最好保护方法。这种方法是可以将设备的外壳和PE线进行连接;导线的屏蔽接地是需要屏蔽管路的两端和PE 线的可靠连接的;室内的屏蔽也应当多点与PE线进行可靠连接。在干燥、洁净的环境内,人的走步和移动设备的运作等,都会因摩擦而产生大量静电荷。比如,在相对湿度为10%~20%的环境中行走,人可以积累 3.5 万伏的静电电荷,假如没有实现良好的接地,这不仅仅会对电子设备产生很大的干扰,有时甚至会对设备芯片造成严重的破坏。将带静电物体或很可能会产生静电的物体(非绝缘体)利用导静电体和大地之间构成一个电气回路,这就叫防静电接地。防静电接地是需要在洁静、干燥的环境当中,全部设备的外壳以及室内(包括地坪)的所有设施必须和 PE线进行多点可靠连接。
(三)防雷接地
智能建筑在一、二类建筑物中采用较多,防雷等级通常为一、二级,一级防雷的冲击接地电阻应小于10欧姆,二级防雷的冲击接地电阻不大于20欧姆,公用接地系统的接地电阻应小于或等于1欧姆。在工程中,将屋面避雷带、避雷网、避雷针或混合组成的接闪器作为接闪装置,利用建筑物的结构柱内钢筋作为引下线,以建筑物基础地梁钢筋、承台钢筋或桩基主筋为接地装置,并用接地线将它们良好焊接。与此同时将屋面金属管道、金属构件、金属设备外壳等与接闪装置进行连接,将建筑物外墙金属构件或钢架、建筑物外圈梁与引下线进行连接,从而形成闭合可靠的“法拉第笼”。建筑物内,将智能系统中的设备外壳、金属配线架、敷线桥架、穿线金属管道等与总等电位或局部等电位相连,在配电系统中的高压柜、低压柜安装避雷器的同时在智能系统电源箱及信号线箱中安装电涌保护器(SPD)。从而达到综合防御雷击的目的,确保智能建筑的安全
三、配电装置
电气设备的核心就是配电装置。为此,对配电装置从设备进货到安装调试,都要毫不放松,严格按图施工和规范验收。大楼内变压器、高压开关柜、低压开关柜等设备都比较先进,其生产厂家一般都较具规模,按常理是不会出现技术性问题的。在实际的工作中还是要经常的检查建筑楼内的变压器、高压开关柜,低压开关柜等设备,检测配电装置里面的低压开关柜内回路开关的动作整定电流与设计是否相符,供货的开关大小是否满足实际要求等等。要考虑到安装过程中所涉及到的技术性问题,例如整定电流保护下级设备和电缆的动作值,整定电流小,开关容易跳闸停电;整定电流大,系统在出现过载或非金属性短路时会因为无法跳闸而造成人员触电或短路失火等安全事故等种种情况。因此我们监控的过程中要及时认真检查,对于施工图纸仔细、反复的核查,确保每一个配电装置的安全、规范,从根源消除安全隐患。
四、配电箱
配电箱是接受电能和分配电能的表量也是电力负荷的现场直接控制器。要使工程中的动力、照明以及弱电负荷能正常工作,配电箱的工作性能至关重要。工程中配电箱型号复杂、数量多,大部分配电箱还受楼宇、消防等弱电专业的控制,箱内原理复杂、上级下级设制严格。电气系统施工单位多,各专业又有自己的使用特点,在设计中受各方干扰的情况较多,会造成设计修改通知单增加,配电箱内的设备和回路修改多。若施工单位在订货时只专考虑按蓝图订货而忽视修改,在安装时只顾对号入座而不仔细地进行技术审核,就满足不了有关专业功能的要求。甲方、监理方应对现场的配电箱按设计修改通知单逐一核对,纠正开关容量偏大或偏小、回路数不够的错误。电气设备的上下级容量配合是相当严格的,若不符合技术要求,势必造成系统运行不合理、供电可靠性差,埋下事故的隐患。
结束语
建筑工程施工中电气设备安装是建设工程的重要组成部分,其涉及面广,质量要求高。对于电气设备安装施工企业来讲,要充分调动和发挥企业员工的主观能动性和创造性,不断创新施工工艺,要从源头上确保工程设备的质量,为后续施工打下坚实的基础。
参考文献
【关键词】10kv电缆;中间接头;工艺优化
引言
10kv设备通常情况下出于安全性的考虑设置的距离都会比较远,而10kv供电采用的电缆往往都会因长度的限制产生接头。
1 10kv电力电缆接头故障原因分析
1.1 10kv电力电缆接头故障问题
以2013年为例,发现电缆中间头故障多发生于3-8月。我们对近三年来发生故障的中间头作了解剖分析,施工质量造成故障的有55个,占故障数量62个的近88%。此外,针对电缆中间头故障,我们开展对电缆中间头的解剖分析工作,通过对2012年、2013年发生故障的30个电缆中间头全部进行解剖,分析中发现,发生故障的中间头多数为2010年亚运会前后施工的电缆中间头(17个),占总故障类56.7%,且均是施工质量导致,原因是由于当时市政、迁改等工程大规模开展,当时各方施工队伍较多,施工人员施工技能和水平无法保证,同时对该类工程的施工质量缺乏监管。
1.2 传统解决方法的问题和不足
目前电缆附件制作工艺流程较为简单,所用的工器具都比较简单、简陋;工具使用的不普及,施工者必须过度依赖个体经验施工。这直接导致了电缆附件安装质量的参差不齐。电缆附件制作对工艺质量要求很高,但是目前大部分技艺都是一代代师傅的言传身教,施工者必须过度依赖个体经验施工。目前电缆附件制作基本由外施工单位实施,施工人员流动性大、技能水平良莠不齐、责任心不强。施工人员在施工过程中任一工艺环节的细小瑕疵均有可能导致电缆线路日后发生故障,汗水滴在中间接头中而未处理。
2 10kV电缆中间接头制作工艺优化
2.1 电缆接头工艺优化的提出
针对传统解决方法的问题和不足,强化中压电缆施工人员技术水平、现场作业环境及工器具设置、制作过程旁站质量监督、竣工验收、资料存档、责任追究等过程精细化管理。一是细化整个冷缩电缆中间头施工的工艺流程,理清所有质量关键点并加以管控;二是规范施工工器具以及现场设施设置标准;三是制定冷缩电缆中间头制作及旁站人员的培训、准入、备案机制;四是制定冷缩电缆中间头制作质量的追溯机制。五是采用了新的加固液体涂料电力绝缘方案,对电缆中间接头加强防水防腐。六是制作专用支架解决冷缩电缆中间头缺乏承托产生的问题,以降低中压电缆线路故障率为核心。
2.2 工艺优化的可行性分析
根据不同的现场实际情况、不同的气候环境,制定通用和专用施工要求,并形成一整套施工指导文件(表单)。通过不断的比较、研究,逐步规范施工单位的施工工器具,以达到施工工艺的基本要求。同时也将对施工现场环境、设施设备的配置等提出明确的要求,确保电缆中间头的制作质量。对每一起10kV电缆头故障,组织相关单位进行故障电缆头解剖分析,形成分析报告,理清原因,分清责任。
2.3 接头工艺优化创新性措施
2.3.1 液体涂料的优化
针对现状运行电缆的冷缩电缆中间接头防水性能不佳的薄弱环节,对中间接头采用了新材料液体涂料电力绝缘方案,对电缆中间接头加强防水防腐。该工艺的施工环境为1、环境湿度不大于85%;2、停电作业,不允许带电作业;3、施工周围没有风沙、油雾、强风污染;4、施工时保持良好通风;5、户外施工无雨雪。最佳施工温度范围:15℃至30℃,最低5℃,最高45℃,工件最佳温度范围为:15℃至30℃,最低5℃,最高45℃,且工件温度至少高于露点温度3℃。需要使用的施工工具为砂纸、羊毛刷、搅拌棒和清洗剂。液体涂料如图1和图2所示。
图1 液体涂料
图2 液体涂料外观效果
这种新型工艺对电缆中间接头的防水密封性和耐腐蚀性都有比较大的提高,既可有效减涂料具有较强的耐酸耐碱抗腐蚀性而使电缆中间接头延长使用寿命。
2.3.2 电缆中间接头承托设计
电缆中间接头制作过程中缺乏承托,设计制作专用支架解决冷缩电缆中间头缺乏承托产生的问题。电缆中间头支架设计思路:1.保证电缆头制作时电缆主体稳定,利于开缆尺寸准确。2.确保接头完成后不受内部应力和外拉力作用。3.支撑高度比电缆高一电缆直径,令雨水不会停留在中间接头,支架设计图如图3所示。
图3 支架设计图
专业支架经施工、监理、建设单位和运行部门一致认同后,会将支架材料改为SMC绝缘材料推广应用。
3 电缆接头工艺优化科学性和先进性分析
3.1 经济效益分析
例如:2012年总售电量为738069万/kW・h, 平均售电价格为0.82099/kW・h。 增加的经济效益=(年总售电量×减少停电时间)
÷365天 ×平均售电价格。按降低电缆中间头88%故障率,禅城局一年增加约33.5万元经济效益。节约的资金如图4所示。
图4 节约的资金
3.2 社会效益分析
禅城区总户数为5190户,平均用户停电时间为3.24小时,禅城区一年停电时间将减少0.1372小时,平均停电户数为12.93户。以2012年19个电缆中间头故障,一年减少88%故障率为例,即减少17个中间头故障。 增加的效益如图5所示。
图5 增加的效益
4 结束语
提高电缆的高效率敷设方式,成为了当前电力企业势在必行的任务。为加强高压电缆接头的质量 ,就必须要依靠现代科学技术和专业的电缆知识,才能减少电缆中间接头中出现的一系列故障问题,才能保证整个供电系统可以安全、有效、可靠地运行,从而提高整个社会经济的效率。
参考文献:
[1]卓金玉.电力电缆设计原理[M].北京机械工业出版社,2012.7.
[2]沈黎明.电力电缆应用技术[M].郑州大学出版社,2010.3.
[3]王萍萍,孙凤杰,崔维新.电力电缆接头温度监控系统研究[J].电力系统通信,2006(02).
[4]中国南方电网有限责任公司基建管理规定(Q/CSG213001-2012).
1.1电缆支架发热问题
在一些变电站中,进线电缆有时设计选用单芯电缆,电缆从室外铁塔进入变电站后往往要在电缆层的电缆支架上进行敷设后再连接至相应的开关。在夏季负高负荷期间,值班员巡视测温发现了电缆支架的发热现象。在单芯电缆沿线的支架上均有发热现象发生,且电缆支架上发热的最高温度达到了129℃,电缆外绝缘油有显的热感和软化现象。观察电缆的施工敷设方案,是直接并排在电缆支架上,因此交流电缆敷设沿线的导磁电缆支架上就产生了磁滞损耗发热现象。处理方法是对电缆支架加装非导磁材料的空心金属护套,或者对电缆排布进行重新排列,使得单芯电缆的三相成“品”字形排布。处理后,电缆支架的发热即恢复正常。并且另外三座同样电缆敷设的变电站中电缆支架也先后出现了发热现象,按照上述方法处理后均得到了恢复。
1.2变压器漏磁发热问题
在变电站变电设备的一些通常认为不会发热的部位,有时因为设备的设计问题也导致了发热。例如在某220kV变电站中,值班员在巡视中偶然发现钟罩式结构变压器的大盖与底座连接排处发热(如图1,左边为红外热图,右边为可见光图)。该变压器容量为120MVA,当时变压器高压侧的电流为250A,测温区域中的最高温度为222.2℃。接下来对变压器相关部位的电流情况进行了现场测量。测量时主变三侧的电流为:高压测240A,中压侧370A,低压侧1160A;结果可知,发热确因流过较大电流所致,发热的原因也不难分析出来是因为变压器的漏磁通穿过连接排后,在闭合连接排上产生了感应电流导致发热,反映了变压器厂家对变压器磁屏蔽的设计处理不够完善。现场辅助处理措施是对连接排进行更换,控制负荷,增加相应并联连接排的数量从而减小单个连接排上的电流。但最根本的处理方案还在于厂家对磁屏蔽方案的合理设计。
2开关柜的设计施工问题
2.1备自投完善前的供电可靠性问题
当前许多110kV变电站远景的典型接线方式为三台主变四分段母线的接线方式(如图2)。在变电站的工程建设中一般会根据当地负荷的发展情况分期进行施工投运。当工程按规划设计完成#1、#2主变和10kV的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段母线的接线方式的投运时(即不包含图4中虚框内的设备),为了保证供电的可靠性,设计施工上一般会要求在Ⅱ、Ⅲ段母线之间进行临时性的母线硬连接(如图中Ⅱ、Ⅲ段母线中的虚线)。目的在于当#2主变因故失电时,“100”母联开关的备自投装置能动作合闸,从而由#1主变来供Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ母线上的负荷。但是现场由于某些设备设计自身的原因无法实现Ⅱ、Ⅲ段母线的临时硬连接,这种方式下势必在#2主变因故失电后只有“100”开关合闸恢复Ⅱ段母线供电而导致Ⅲ段母线失电,为Ⅲ段母线上的用户快速恢复供电造成影响。
2.2消谐器的设计安装问题
在国网公司“十八项反措”中,对防止谐振过电压进行了明确规定,特别是在中性点非直接接地系统中,电压互感器的一次侧或二次开口三角处应安装消谐装置[2]。现场近几年来看,10~35kV开关柜中的母线压变一般在压变一次侧的中性点会设计安装消谐器,实际运行也取得了较好的防护效果。但是在某些特殊的开关柜设备中,例如某些充气柜厂家的结构设计中并无消谐器,特别是在压变的一次侧无法实现,将给这类开关柜设备的运行带来安全隐患。此外,当前在中性点不接地系统中,关于消谐器和消弧线圈的使用上还有一定的误区,认为安装投运了消弧线圈后就可以不安装消谐器,应该说两者在系统中所起到的作用是不同的,在现场设计安装中不可以相互替代。
2.3开关柜电缆出线零序CT的问题
在中性点不接地系统中,线路的单相接地是允许运行一段时间的,由于线路单相接地没有保护动作跳闸,这就为判断接地线路带来来一定的困难。传统的判断排除方法是运行值班员在调度员的命令下进行的现场拉路试验,需要较长的时间和较大的人员工作量。自从自动跟踪调谐的消弧线圈安装使用后,装置自带的接地判别装置也得到了大量使用。判断的基础仍然是对线路单相接地时不同线路零序电流值进行分析判断,因此在当前不少开关柜的电缆出线上都安装了零序电流互感器。但是电缆屏蔽线接地的方式对该线路的零序电流互感器是否能正确反映线路的零序电流造成了较大的影响。一个基本原则就是屏蔽线的感应电流是不应反映在线路的零序电流中。零序电流互感器中流过了屏蔽线的感应电流,因而不能正确反映线路的零序电流,最终导致选线判别装置的误判。电缆屏蔽线的感应电流就不会再反应在零序CT中,因此能为接地的选线装置提供准确的零序电流值。除此以外,在现场设计施工中,我们还发现在消弧线圈接地系统中有的工程没有设计选用接地选线装置,有的工程没有设计安装零序电流互感器,这些都将对线路接地的快速判别造成影响。
3结语
关键词: 城市;电缆;敷设;展望
中图分类号:TM247 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2012)1120044-01
改革开放以来,随着城市建设的迅速发展,城市市区内的一些架空线路逐步被电力电缆线路取代,一些经济较发达城市的10kV、35kV甚至110kV和220kV架空线路都已经全部或部分改为电缆线路,有的工程在建设初期,就因为路径问题,直接采用了电缆线路。作为工程设计人员,在电力线路入地方面谈一下自己的体会。
近些年,城市负荷快速增长,居民对供电可靠性要求提高;另一方面城市规划与建设美观越来越受到重视。作为城区高压架空线路受线路走廊和同杆回路数的限制,许多街道输送容量跟不上社会用电的发展;架空线路故障多、运行方式不灵活,经常造成大面积停电,严重影响居民正常生活;架空线路一般位于街道一侧,限制绿化带树木的生长高度;架空线路的横跨街道和其他线路在电力杆上的私拉乱扯,严重影响城市美观;由于受带电线路影响和社会各方面干扰,城市架空线路的施工难度较大,并易发生危及人身安全的断导线、漏电等事故。随着我国城市的快速发展,架空线路暴露出很多与城市发展不协调的矛盾。
电缆线路虽然建设投资费用较高,是架空线的几倍,但由于敷设于地下,不占地上空间,有利于市容美观;同一地下电缆通道,可以容纳多回线路,输送容量的适应性强;受自然条件和周围环境的影响较小,供电可靠性高;电缆隐蔽在地下,对人身比较安全;电缆线路的运行维护费用比较小,施工难度较小;配合环网柜、分接箱等设备,可进行多线路联络,形成供电网络,运行方式极为灵活,可大大缩减停电次数和停电范围,容易实现配网自动化。
所以随着城市经济发展,电缆线路以其架空线路无法比拟的优越性,会越来越多替代架空线路用于城市配电网中。
电缆线路的建设费用一般比较大,敷设方式直接影响着工程建设的土建费用,所以合理规划、正确选择电缆敷设方式,是电缆入地工作的首要环节。电缆敷设方式视工程条件、环境特点和电缆类型、数量等因素,且按满足运行可靠、便于维护的要求和技术经济合理的原则来选择。一般采用的主要有直埋敷设、穿管敷设、电缆沟敷设、隧道敷设等。
直埋敷设方式:一般较易实施,具有投资省的显著优点,但因易受外力破坏、老化和事故后不易更换、敷设后无法检修的局限,不宜在城市主干线中进行采用,可用于电缆支线或用户线。电缆沟敷设较为普遍,但运行时间长后,沟盖板易发生断裂和破损不全,地面水易溢入沟内,对地面美观影响较大。
穿管敷设方式:若确定采用穿管敷设方式,则管材的选用又是一项重要工作。电缆保护管必须是内壁光滑无毛刺,应满足使用条件所需的机械强度和耐久性,目前国内外电缆保护管材质种类不少,有钢制保护管、陶瓷制管、聚乙烯波纹管、维纶水泥管、氯化聚氯乙烯管、玻璃钢保护管等。钢制保护管、陶瓷制管价格高,接头均不好处理;聚乙烯波纹管挠度大,不宜采用在多根并列敷设的地段;普通水泥管内壁粗糙,电缆敷设难度大,容易损坏电缆。根据工程实际使用情况,考虑造价和施工诸多方面因素,推荐使用价格相对比较低廉、强度较大挠性小的低摩高强维纶水泥电缆管或埋地式电力电缆用氯化聚氯乙烯(CPVC)保护套管。
隧道敷设方式是当多回电力线路同路径,且没有架空走廊的情况下所采用的一种敷设方式,一般采用砖砼结构,侧壁采用370mm厚砖墙,隧道底部和顶板采用现浇钢筋混凝土。当然这种方式的造价也是最高的,但它的建筑标准也是最高的,检修及施工人员可以在隧道中通行,同时电缆隧道的防火和通风要求也必须严格执行相关的设计规程要求。在电缆隧道内的两侧壁上安装电缆支架,最上层支架至顶板净距选取为300mm,最下层支架距底板选取为200mm,支架层间垂直距离一般为250mm。电缆支架沿隧道每800mm设置1付,在侧壁砖墙砌筑时,预埋螺丝固定。电缆主架及每层支架的角钢规格根据所承载电缆的数量确定相应的规格。电缆层架与主架采用焊接。
作为电力专用的隧道,一般还需要随电缆隧道设置通长镀锌扁铁作接地,且应与电缆支架可靠连接;并在接头及设备井和工作井处设置专门的接地装置。隧道内同时应留有排水坡度,保证排水畅通,并在合适的位置设集水井。
以上这几种电缆敷设方式中,在经济条件允许及保证顺利施工的前提推荐采用电缆隧道敷设方式。但通过具体工程实践,往往遇到一些实际的问题,就是施工作业受到诸多限制,由于作业面比较大,而且工期较长,在城市市区的施工时会对城市的交通带来巨大的压力,与其他一些市政管线的交叉问题,特别是老城区,管网密布,隧道施工极易带来与多方协调的压力。因此电力隧道工程也是一块烫手的山芋。
现阶段我国的城市建设应借鉴国外多年已经成熟的城市建设经验,大力推广隧道式地下综合管网建设。
隧道式地下管网一般位于城市交通道路的下方,断面类似于一个放大多倍的电缆隧道,隧道两侧可以安装和预留众多管线的位置,中间路面的位置可通过比较大的检修车辆。
这是一个系统的工程,从城市规划的初期就要把各项需要综合考虑清楚。它是包含多部门、多家单位、资源集体共享的一项基础设施,同时也是一个整合给排水、通信、电力、供热、燃气等功能的综合性的地下设施。隧道式地下管网的优势是显而易见的,把资源做到了有效的整合,在一个大的隧道空间内,实现了多个功能的并行。