城市配電網中電纜橋的設計及應用

國網蘭州供電公司 王周選

城市配電網中電纜橋的設計及應用

國網蘭州供電公司 王周選

本文介紹了一種在城市配電網中，電纜跨越溝壑的方法。并對在設計、施工中的相關問題進行了說明，可供同類工程設計及應用。

配電網；電纜；跨越溝壑

1.蘭州市配電網狀況

在近幾年，電力系統進行的城網改造建設過程中，對蘭州市配電網進行了大量的改造、新建工作，基本網架結構（包括電纜線路、架空線路）得到了一定的完善。但由于經濟的發展，新企業、新用戶的不斷增加，以及原有用戶增容擴建等原因，使得原配電網仍需不斷地更新、補充。

由于蘭州市配電網的狀況，在很多的配電線路設計時，都具有以下兩個基本特征：

要求電纜線路；

電纜線路需要跨越城區內的溝壑。

1.1 傳統的設計方法

在電纜橋沒有出現之前，遇到這種情況，一般采用以下幾種方法：

(1)利用索道跨越溝壑，但每根鋼索掛載的電纜數目少，一般為1根；

(2)更換電源點，避開溝壑地區，但受到電源點容量及系統負荷分配的限制；

(3)將地下電纜線路局部改為架空線路，利用架空線路跨過溝壑，但破壞周圍環境，也給運行部門帶來諸多不便；

(4)依附已存在的跨越物（一般為橋），跨越溝壑，但受依附物管理單位的限制較多。

1.2 解決方法的提出

在小西湖10kV出線電纜溝道工程中，須跨越雷灘河，雷灘河寬32米，此工程共敷設電纜10根。根據我公司在配電網線路方面多年的設計經驗，第一次提出了使用電纜橋跨越溝壑的方法。即在七里河區的雷灘河上架設一座電纜橋，一次性將10根電纜從雷灘河西側電纜溝敷設至雷灘河東側電纜溝。

2.電纜橋的設計思想

2.1 電纜的排列方式選擇

在電纜的敷設方式中一般有水平排列、垂直排列、三角形排列、正方形排列等多種形式。

根據電纜橋使用的一般情況，結合對配電網電纜線路多年的設計經驗，我們認為采用正方形或水平敷設，電纜加保護管保護的方式較為適宜（見圖1）。

圖1

因為：(1)水平敷設方式，e/d≥0.75，可以忽略電纜群的鄰近效應。即這種敷設方式的電纜群，其載流量的降低因數可以不計。也可以說電纜在電纜橋上，其載流量的利用不會因為電纜排列緊密而有所降低。

(2)正方形排列雖然e/d＜2，但根據我公司對這種排列方式的計算及使用經驗，電纜載流量的降低因數在0.9～0.95，完全能夠滿足實際工程中對電纜的使用。

(3)電纜排列整齊，每層可最大限度的排列多根電纜，有效地利用電纜橋的空間。

2.2 電纜的敷設方式選擇（見圖1）

電纜在電纜橋上采用加保護管保護的敷設方式。保護管一般選用阻燃式的HDPE碳素護套管，碳素護套管直徑選取一般為電纜直徑的1.5倍以上。

采用碳素護套管的原因及優勢有以下幾點：

(1)碳素護套管重量較其它形式的保護管相對較輕，有利于電纜橋的設計，降低電纜橋的重量。

(2)碳素護套管敷設方便。

(3)碳素護套管可以定尺加工中間不設接頭，有利于電纜的敷設。

(4)碳素護套管由于材質和結構特殊，散熱性能好，在防止電纜直接受日照的同時，降低電纜的工作環境溫度，延緩電纜絕緣層的老化，延長電纜的使用壽命。

(5)加裝保護管，防止電纜水樹現象的發生。

3.電纜橋的結構設計

3.1 電纜橋結構形式（見圖2）

圖2

3.2 電纜橋計算模型（見圖3）

由于電纜橋是桁架結構，計算為超靜定計算，過程復雜。為滿足使用實際需要，在保證安全的情況，簡化為梁的平面彎曲計算。計算模型如圖3所示。

圖3

說明：q1—電纜及護管的單位均布荷載；q2—電纜橋的單位均布荷載（包括電纜橋的自重荷載和電纜橋所承載物的靜荷載）；P —集中荷載。

3.3 電纜橋材料的選取

由于以上受力計算模型是將全部荷載加載到一根主材上，考慮到電纜橋為一個桁架結構，故總彎矩應乘以一定的分配系數，再進行計算。同時根據使用的總彎矩，考慮一定的衰減系數，選取電纜橋主材、輔材、橫隔材、螺栓等。選定材料后，再對選定材料進行強度校核、穩定性校核。最終選定電纜橋各部分的材料。

3.4 基礎設計

基礎采用混凝土整體基礎。

電纜橋主材一端與基礎采用固定連接，焊接牢固。另一端與基礎采用絞接，即采用限位角鋼，限位角鋼與主材之間留有一定間隙，將電纜橋的水平位移和橫向位移限定在一定范圍內。

4.電纜橋使用經驗總結

4.1 電纜橋的使用情況

目前在蘭州市區內，我公司已設計電纜橋6座，且全部投入運行，分別如下：

其中，以跨越大砂溝電纜橋最長，46米；以跨越大青溝的水掛莊變電所10kV出線電纜溝道工程敷設的電纜數量最多，21根。

4.2 電纜橋使用體會

[1]《鋼結構設計規范》GB50015-2003.

[2]《電力工程電纜設計規范》GB50217-2007.

[3]《電纜載流量計算》JB/T10181.1～101818.6-2000.

[4]《電力電纜運行規程》DL/T1253-2013.

王周選（1964—），男，陜西岐山人，大學，高級工程師，營銷管理。