對110kV電力電纜線路的施工思路探討

溫祥華

摘要 隨著城市的發展和居民生活水平的提高,在電力系統設計施工中供電線路已普遍采用電力電纜。本文簡述110kV電纜線路的特點及施工中的思路,并提出自己的觀點。

關鍵詞 110kV電纜;施工準備;施工措施

中途分類號TM726.4 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708(2009)07-0089-02

1 工程實例

某110kV電纜線路是一條隧道電纜線路。線路起于一變電站110kV室內配電裝置,終止于一家熱電廠110kV配電裝置,回路數為單回路。隧道路徑總長4.87km,電纜總長15.236km。電纜排列方式為品字形排列,以北利用原110kV隧道至熱電廠部分為垂直排列。電纜由某電纜有限公司生產,型號為YJLW03,電纜截面1×1 000mm2,外徑(106.4±3.0)mm。制作電纜中間接頭8組,室內電纜終端2組,室外電纜終端2組,正常運行時輸送容量為180MVA,電纜工作電流為945 A。

2 電纜施工機具的配置

高壓電纜輸送必備機具主要包括:電纜輸送機、電纜支架、牽引機、滑車、輸送機控制電源箱、動力及控制電纜等。

2.1 總控箱和分控箱

總控箱過多,不易控制,且投資增加。總控箱設置過少,由于電壓降落,造成末端輸送機電壓過低,輸送功率達不到額定出力,出現輸送機不同步現象,對電纜造成傷害。實踐證明,按每8臺輸送機配置1個總控箱,每臺輸送機配置1個分控箱,總控箱引自不同電源的配置較為合理。

2.2 動力電纜和控制電纜

所有分控箱與輸送機、總控箱之間都與動力電纜和控制電纜相連接,特別注意,動力電纜如果截面不足,電壓降落較大會影響輸送機同步。一般廠家配套全部電纜,1軸50m,但價格較貴,如自己購買僅需一半費用,但需要廠家提供專用電源接頭和控制插頭。控制電纜選用銅芯3mm×1.5mm的電纜即可,總長1 500m,電源至總控箱動力電纜選用銅芯4 mm×50mm的電纜,分控箱間的聯絡電纜選4mm×6mm銅芯電纜。

2.3 滑車、牽引機、電纜放線架的配置

滑車從材料分有全鋁滑車和鋼滑車;從功能分有直滑車、轉彎滑車、井口滑車等幾種,全鋁滑車輕便耐用,適宜選用。直滑車根據電纜單重,一般每5m設置1個,有坡處相應增加,1套輸送裝置約需120個,轉彎滑車需配置20個。井口配置2個四輪型滑車,具有固定電纜、防止電纜與溝壁相碰及輸送的作用。無特殊地形可不使用牽引機,電纜端部可用人力掌握方向,電纜放線架可選用五輪液壓式,提升質量應達到20t。

3 施工準備

在施工準備過程中,針對電源、機具布置、電纜展放、通訊布置等方面出現的問題,制定了具體的解決措施。

3.1 施工電源

最初選用的是每芯25mm2的三相銅芯電纜作為電源線,且在26臺輸送設備中只設置了2個接入點,試運轉時,發現首端輸送機轉速較快,而末端輸送機轉速較慢,易導致高壓電纜拉拽、擠兌。經分析,由于電源點設置過少,電源線截面較小,導致電壓下降,因此,敷設了不小于50mm2的銅導體三相四線制電源,每200m即每8臺輸送機設1個施工電源箱與總控箱連接,作為輸送機的電源,從而保證輸送機勻速運行。

3.2 機具布置

隧道內平緩地段約每30m擺放1臺電纜輸送機,5m左右1個電纜滑車。彎道處和坡陡處輸送機和電纜滑車可相應密集一些。輸送機布置好后,連接電源線和控制線,每個輸送機的分控箱相互串聯,每7~8個輸送機布置1個總控箱與各分控箱連接,包括電源和控制線,任意一個輸送機卡阻,總控箱均能斷開電源,使全線停運,避免電纜損傷。輸送機、電纜滑車、電纜軸支架等放纜工具連接到位后必須通電源試運轉,以檢測電路與機械是否正常。

3.3 電纜展放

電纜展放受環境溫度限制,電纜外皮及絕緣層變脆,已發生外皮及絕緣損傷,此時嚴禁展放。該工程第1根電纜展放在12月初,溫度在0℃左右,為防止電纜損傷,在井口搭設電纜棚,棚內布置電熱器等對電纜進行24h以上的加熱,保證電纜本體溫度不低于5℃,同時還要保持隧道內的溫度,采取保溫措施,如設置加溫設備,井口防風等,但保溫的同時還應注意空氣的流通,在電纜隧道內應設通風設施,保證施工人員的安全。

3.4 通訊布置

由于參加電纜線路敷設施工的人員較多,放纜過程中,牽引機械及輸送機的啟動和停止都需要全線路人員的配合和執行,因此,必須保持良好的通訊。隧道內對無線信號有屏蔽作用,采取對講機與有線電話結合使用的方法來解決,為電纜盤及輸送機分控電源箱等關鍵部位的施工人員配備對講機,并制定統一的指揮信號和行動規則,在2個總控電源箱拉設了臨時的有線電話,保證每根電纜敷設的同步性。

4 施工措施及經驗

4.1 電纜輸送方向的選擇與分析

電纜輸送方向的選擇非常關鍵,例如,工程中和平路和印染廠之間有一個南低北高的14m豎井,由于缺少施工經驗而選擇了由南向北施放,豎井施放使用了牽引機,還在豎井中搭設保護架,整個過程費時、費力,所以當2個井口之間有豎井或整個路徑高度差明顯時,建議選擇由高到低施放,這樣較為省力且不易損傷電纜。應合理安排輸送順序,最好按連續輸送區段安排,這樣可減少輸送機搬運次數,提高工作效率。在施工方案中應制作施工路徑圖,標明隧道內豎井、彎道、井口位置、詳細距離等,詳細比較施放需增加26臺輸送機以滿足地下輸送1 000m的要求。這樣配置可以減少機具搬運次數,降低占地費用。輸送機型號主要有80-150、70-180等。據調查一般高壓電纜外徑在80~150mm之間,小于80mm沒有必要使用輸送機,外徑大于150mm,目前國內廠家暫無制造能力,設計一般采用雙電纜并行。因此,輸送機可調范圍80~150mm可滿足一般施工需求。70 -180機型為隧道型輸送機,外形電纜方向的優劣,方可施工。

4.2 電纜軸失控的解決

展放過程中,由于電纜自重較大、隧道距地面較深(電纜垂直落差最大約19m),極易出現電纜失控現象(自動溜放)。可以在井口處預留約20m×5m的施工場地,將電纜軸穩放于距井口約20m的位置,電纜軸直徑約4m,其間可放置2臺大功率輸送機來控制可能出現的失控,并在電纜軸處、入井口處、井底處分別配備人員監護施工。井口布置專用井口滑車,防止電纜擺動造成與側壁相碰,還可以起到引導方向的作用。若豎井高度差不大,可減少輸送機數量,相應減少施工場地大小。

4.3 防止電纜局部受損

1)為防止電纜局部受力過大而損傷電纜,應控制最大牽引力(銅芯電纜不大于7kg/mm2、鋁芯不大于4kg/mm2)。電纜轉彎處,按牽引力=側壓力×轉彎處彎曲半徑進行控制,電纜側壓力控制在300kg/m以下。電纜展放過程中,技術人員應首先對側壓力進行檢測,如側壓力大于300kg/m,應及時調整放線彎曲半徑。

2)計算電纜溝及隧道等轉彎處的彎曲半徑是否符合要求,電纜最小允許彎曲半徑為20d(1±5%),電纜固定后,最小彎曲半徑為15d(1±5%),其中d為電纜直徑。如不滿足彎曲半徑電纜極易受損,應在電纜進入隧道口轉彎處預先安置轉彎滑車,以支撐電纜及導向。轉彎處輸送機與電纜滑車應比平地上略密一些,并設專人監視。

3)工程電纜支架為普通角鋼支架,其端部為尖角,電纜輸送到位后,人工抬電纜放置在支架上的過程中極易碰到尖角,使電纜外皮受損。應將尖角進行磨圓處理,從而減少電纜的損傷,建議電纜支架端部加工成圓角。

4)總控箱與分控箱、總控箱與總控箱、各分控箱之間均通過控制電纜連接,自動控制啟動和停止。某臺輸送機故障,發信號至總控箱,所有總控箱、分控箱均應跳閘,輸送機停止工作,以此來保證電纜不會因為某臺機械故障導致其他輸送機對電纜的脫拽、擠兌,而造成的電纜外皮受傷。若施工單位不接控制電纜而僅依靠感覺控制,極易造成電纜損傷。

4.4 電纜敷設后的波形調整與固定

在電纜敷設完畢后,為調節溫度變化引起的熱脹冷縮,隧道內電纜采用蛇行布置,施工中使用CB160電纜彎曲、校直機調整電纜的正弦波形,在減輕勞動強度的同時提高了施工質量。現場技術員負責核對每段電纜敷設后的排列方式與順序,并在電纜的兩頭做好電纜編號、相序等標識以方便后續施工工作。電纜調整完畢后,使用電纜三相或單相卡具及橡膠墊,對電纜進行固定(品字型排列每6m一處,垂直排列每3m一處)。

4.5 電纜接頭的加工和安裝

電纜接頭的加工和安裝質量決定了整個工程的質量。安裝質量差的接頭易發熱,嚴重的可發生短路,因此,保持安裝過程的清潔是十分重要的,使用工具之前必須清潔工具,隨時清潔施工現場。中間頭、終端頭安裝時溫度宜在5℃以上,如果在冬季施工,應搭設保溫棚,設置暖氣等加溫設備,同時,保溫棚也可以起到防塵作用。制作電纜終端與接頭時,應嚴格按照操作規程進行。

4.6 現場試驗

現場試驗主要包括安裝前后外護套試驗和整體交流耐壓試驗。該工程注意了以下幾點:

1)電纜運輸到現場,拆包裝后(電纜展放入井口前)進行外護套泄漏試驗,施加位置為外護套對地,若泄漏電流大于300μA,則必須查明原因。

2)電纜展放進入隧道,調直、上架正位、固定后,在制作中間頭、終端頭之前,進行外護套絕緣電阻試驗,施加位置為外護套對地,但測出數值只作為參考值,不作為判斷標準。實際操作中是作一次外護套試驗來判定電纜展放過程中是否發生過電纜外皮損傷。

3)電纜中間接頭、接地箱安裝完畢后,再進行一次外護套泄漏試驗,施加位置為外護套對地,泄漏電流大于300μA,必須查明原因,否則不能再進行下道工序。

4)絕緣交流耐壓試驗,即施加1.7倍額定電壓109kV持續1h,但實際操作中,該工程僅持續了十幾分鐘,由于電纜較長通電后空載情況下,有較大容抗,試驗設備需配電感進行補償,但試驗設備最終無法匹配,電容電流較大導致試驗十幾分鐘后跳閘。

5 施工效果及建議

110kV電纜線路施工效果良好,一次帶電投運成功,運行半年來未見電纜異常。由于110kV電纜施工在該地電網是一項新技術,在應用中遇到一些問題,建議在今后施工中改進,具體改進措施如下:

1)低溫下施工對電纜的損傷問題。電纜施工的場地大,保溫措施很難做到位,建議盡量避免冬季施工。

2)工程未能按規程規定時間通過交流耐壓試驗,最終選擇工頻110kV電壓對電纜直接充電,這樣存在一定風險,建議改進試驗設備使其滿足試驗要求,在通過交流耐壓試驗的基礎上送電更加穩妥。

3)電纜接頭的安裝質量依賴于環境是否清潔。工程安裝過程中發現一些問題,比如安裝時搭的支架和防護棚過于簡易,操作不便且防塵效果不理想,建議制作成型的安裝支架而不是臨時支架,制作可拆裝的、質量較好的、能多次使用的防護棚,從而解決清潔問題。

4)工程電纜支架有明顯棱角,建議今后電纜支架端部應處理為圓角,以防電纜在上架時劃傷。