高壓輸電電纜敷設方式的選擇研究

徐志明

江蘇啟安建設集團有限公司 江蘇 啟東 226200

引言

結合實際運行維護經驗，本工作對高壓輸電電纜（35kV及以上）直埋、保護管、電纜溝、隧道及頂管等敷設方式的優缺點進行分析，并介紹了某地高壓輸電電纜運行維護管控的注意事項，為未來高低壓電纜工程的遷改和基建提供選擇參考。

1 某地高壓輸電電纜現狀

目前，某地輸電管理所管轄35kV及以上電壓等級電纜線路長度共249.215km，比2018年新增25km，包含220kV電纜線路9.9km，110kV電纜線路234.415km，35kV電纜線路4.9km，其中，直埋、保護管、電纜溝、隧道(綜合管廊)、頂管敷設長度分別為3.5、64.882、177.233、3.2、0.4km。

2 高壓輸電電纜敷設方式

2.1 直埋

直埋敷設要求沿電纜全長的上、下緊鄰側鋪以厚度不小于100mm的軟土或砂層，沿電纜全長應覆蓋不小于電纜兩側各50mm的保護板，保護板應采用混凝土，且在保護板上層鋪設防腐、防蟻警示標志帶，便于在防外力破壞中形成最后一道警示防線，同時根據不同地形沿電纜路徑豎立明顯的方位標志或標樁。直埋電纜自土溝引進隧道、人井及建筑物時，應穿入管中并將管口堵塞，以防止進水。

電纜直埋敷設后處于免運行維護狀態，因此前期對電纜施工敷設工藝要求高，應全面對施工前、中、后進行過程管控，避免施工過程中損傷電纜。

優點：投資少，電纜不會被積水、淤泥浸泡，不易被盜，節省電纜中間接頭防火措施，用電纜故障儀檢測故障時易通過聲磁同步技術定位故障，減少路面開挖量。

缺點：不利于檢修維護，增容性差，對施工工藝要求高，易遭受外力破壞，需要大量砂層，受地質影響大，易遭受白蟻、易被化學物質等腐蝕。

某地屬于喀斯特地貌，以山地、丘陵為主，電纜直埋所需大量砂層不易獲取，因此，電纜直埋對于某地電網具有局限性。

2.2 保護管

保護管敷設要求單芯電纜以單根穿管時，不得使用未分隔磁路的金屬管，電纜保護管內徑應按不小于電纜外徑的1.5倍配置，若其太小，不便于電纜敷設。敷設電纜之前，保護管的管口應打磨圓滑或配置專用喇叭口，且保護管內雜物必須清除干凈，防止敷設時劃傷電纜。敷設電纜后，保護管在工作井處的管口應封堵。保護管之間應保持不小于20mm的間距，防止電纜之間發生串燒。

同電纜直埋敷設類似，除中間接頭需要定期運行維護外，電纜本體處于免運行維護狀態，因此，前期對電纜施工敷設工藝要求高，一旦電纜被劃傷，長期運行后會引起電纜擊穿故障。2017年，某地110kV輸電電纜發生一起保護管電纜擊穿跳閘事故，該段電纜總長4.9km，保護管敷設，分成5個中間接頭，故障點最后確認在保護管段，分析原因即為電纜敷設過程中造成外護套嚴重損傷，長期運行后引起外護套發熱，最后導致電纜被擊穿。

優點：相對于直埋敷設，保護管敷設便于電纜運行和維護，并且可預留電纜通道和通信管道，為遠期擴容留下空間，電纜不會被積水、淤泥浸泡，不易被盜。

缺點：相對于直埋敷設，保護管敷設用地范圍較大、成本較高。保護管內電纜運行時產生的熱量不能及時散發，會加大電纜保護層材料老化，造成電纜壽命的縮短。因電纜用保護管包封且存在回聲，大大減弱了利用聲磁同步技術定位故障的效果[3]。

2.3 電纜溝

根據中國南方電網有限責任公司2016版《35～500 k:V電力電纜線路運行規程》：110kV及以上新建電纜溝宜采用鋼筋混凝土型式，不宜采用磚混結構。某地高壓輸電電纜主推電纜溝，特別是遷改線路，電纜溝單側敷設，設計凈高為1800mm、凈寬為900mm及以上，雙側敷設設計凈高為1800mm、凈寬為1300mm及以上，支架一般設計為3000～5000mm，電纜溝尺寸根據規劃敷設電纜根數進行具體調整，采用整體澆筑形式，避免蓋板存在縫隙及易被壓壞等帶來的弊端。電纜溝中間接頭應做好防火防爆措施，且中間接頭兩側電纜各約3m區段和該范圍內臨近并行敷設的其他電纜上，采用防火涂料或阻火包帶以阻止燃燒，應保證電纜與電纜之間無防火盲區，溝內設置防火墻及防火隔層。

優點：電纜溝增容空間大，便于人員行走進行電纜運行和維護，電纜敷設快捷便利，且散熱性能好，故障查找簡單快捷。

缺點：投入成本高，占地面積大，密閉空間有害氣體多，通訊不暢，電纜溝易形成積水、淤泥及發生回流線或接地線偷盜事件，易被其他管線部門利用，造成電纜溝內存在不同單位、不同部門的管、線、纜，不利于管理。

2.4 隧道或綜合管廊

綜合管廊可以看作是隧道的改造升級版，相對于直埋、保護管及電纜溝，電纜隧道受地形、環境及資金限制，選擇空間較小，一般建設在離地面有相當深度，當同一通道最終規劃的110kV及以上電纜回路數不小于6個時應采用隧道敷設。目前，某地高壓輸電電纜通道已形成2條隧道，1條綜合管廊，其設計標準大于規程要求，比電纜溝高一等級，同電纜溝一致，中間接頭應做好防火、防爆措施，且中間接頭兩側電纜采用防火涂料或阻火包帶以阻止燃燒，溝內設置防火墻及防火隔層。相比電纜溝，隧道內應安裝電纜智能在線監測，包括視頻、環流、局部放電、溫度、環境氣體及水位等多種在線監測，減少班組成員人工巡維量。

優點：隧道增容空間大，配置電纜智能在線監測，便于人員遠程進行監測，電纜敷設快捷便利，且散熱性好，故障查找簡單快捷。

缺點：投入成本高，占地面積大，選擇空間小。

2.5 頂管

高壓輸電電纜需穿越山脈、公路主干道時，采用非開挖頂管敷設，因此，頂管一般只是電纜方式上的部分通道。中國南方電網有限責任公司2016版《35～500kV電力電纜線路運行規程》對非開挖頂管敷設有明確的要求，頂管尺寸可根據全段電纜通道及地理環境進行合理設計，如頂管前后段為電纜溝，頂管應以電纜溝尺寸進行參考設計，保證全段電纜運行維護模式一致，目前，某地高壓輸電電纜頂管按照人員能夠正常檢修尺寸進行設計。

優點：相對于直埋及保護管，便于電纜運行和維護，對地面干擾小，電纜敷設快捷便利，且散熱好，故障查找簡便快捷。

缺點：增容空間較小，投入成本高，占地面積大，空間小，易形成積水、淤泥及發生回流線或接地線偷盜事件，易被其他管線部門利用，造成溝內存在不同單位、不同部門的管、線、纜，不利于管理。

3 注意事項

3.1 運行維護部門全過程管控

電纜運行維護部門應從前期規劃、設計審查、電纜溝隱蔽工程驗收、電纜敷設、附件制作、中間驗收和竣工驗收等環節進行全過程管控，確保每個節點關鍵部位符合運行維護及規程要求，保證電纜投運后安全穩定運行。

3.2 注重電纜敷設增容性

在電纜通道建成后，必然會預留電纜通道，在前期電纜敷設過程中，應注重后期增容時電纜敷設的便利性，如保護管敷設時，前期敷設電纜時，不應從上至下按照橫排敷設，應按照品字形沿兩側豎排敷設。在電纜溝及隧道敷設時，應盡量從下至上進行敷設。目前，某地高壓輸電電纜保護管以敷設4個回路數及以上電纜進行規劃設計，110kV電纜溝按4個回路數及以上、220kV電纜溝或隧道按2個回路數及以上進行規劃設計，電纜溝或隧道增容靈活性好，如空間足夠，只需安裝電纜支架即可進行增容。

3.3 提升電纜通道防水性

在設計時，應盡量提升電纜通道防水性，如保護管敷設時，將保護管進行防水封堵，電纜溝及隧道敷設時，強化施工縫及連接縫的防水處理。此外，除了電纜隧道，其余敷設方式通道排水基本依靠集水井自然滲透，效果欠佳，可采用更多的防水措施來緩解，如工作井、檢修井及中間接頭井是水、泥沙的主要來源，可在前期將井蓋板設計成有防水內膽的雙重井蓋，形成一個封閉無縫空間，能有效防止地面上的水、泥沙流至通道內，同時這也是某地輸電電纜的固定設計方式，相比以往無防水內膽井蓋，電纜通道內水量減少了90%，效果顯著。

3.4 增強電纜接地可靠性

高壓輸電電纜接地線及回流線經常被盜，2015年11月13日成立至今，本所運行維護的輸電電纜接地線及部分回流線被盜線路數量35條，涉及桿塔54基、電纜溝1條，回流線2條，電纜接地線被盜呈現愈演愈烈之勢，甚至出現修補即被盜的尷尬狀況。部分線路已多次搶修恢復后再次被盜。缺少可靠接地的電纜設備已多次發生放電、燃燒等情況，致使線路被迫停運，對我局電網的可靠性及安全穩定運行造成了重大影響。

目前采取臨時處理措施進行搶修。在發現被盜情況時，立即申請將線路轉檢修狀態進行搶修，采用240mm2的鋁芯絕緣導線臨時替代銅芯電纜進行臨時恢復，待完善終端桿塔的防盜、防破壞措施后，再將接地線恢復為原設計線徑的銅芯電纜。

針對1號桿塔至變電站側為電纜的情況，應盡量將電纜金屬護套直接接地設置在變電站內，1號桿塔為保護接地，一旦1號桿塔接地線被盜，只是保護接地側被破壞，而變電站側直接接地完好，不會因失去接地造成電纜或保護器被擊穿引起放電跳閘事件。

3.5 推廣電纜智能監測性

國家電網和南方電網均在大力推廣高壓輸電電纜智能在線監測，同時已編入運行規程及技術導則里。對于新增電纜線路，在前期規劃之初，將電纜智能監測系統列入設計范圍，否則后期進行立項安裝更加困難，如電纜敷設方式為保護管、直埋時，前期可將電纜及在線監測所需電源線、光纖等設備同時敷設安裝，避免后期安裝帶來的諸多不便。針對在線監測取電困難問題，某地高壓輸電電纜采用報裝取電及就近變電站取電方式，正在嘗試感應取電及分布式終端遠程上傳的方式。

目前，某地高壓輸電電纜已完成12條電纜線路的在線監測，并在持續建設中，覆蓋接地環流、局部放電、本體溫度等主要功能，2020年底將完成綜合管廊內一條智能輸電電纜線路建設，包含感應取電、智能機器人巡檢、視頻監控、故障測距，環流、局部放電、本體及環境溫度、氣體檢測及智能井蓋等功能。相比傳統人工巡視，在線監測顯著提高了運行維護效率，可實時監測電纜運行狀態。

3.6 電纜路徑可探測性

根據南方電網智能輸電線路裝備技術導則，電纜線路應加設基于RFID技術的電子識別標簽及具備身份識別的智能井蓋，并形成可探測的電纜電子路徑，可避免因周圍環境發生變化而無法正確定位電纜具體通道的問題，解決電纜路徑不清晰的安全隱患。在電纜前期規劃之初，應將可探測安健環納入設計范圍，避免后期重新探測路徑進行安裝帶來的不便。

目前，某地高壓輸電電纜60%的線路已完成可探測安健環安裝，可探測安健環分為兩部分：基于RFID的可探測地下電子信息標識器，用于電纜通道路徑標注；基于RFID的可探測電子扎帶，用于識別具體線路信息。可探測安健環完成后生成電子路徑，在后臺服務器進行展示，避免傳統電纜路徑因周圍環境發生變化而無法正確定位電纜的問題。對于新增電纜線路，在投運前完成電纜可探測安健環安裝，運行維護部門方可申報投運申請。

4 結束語

高壓輸電電纜敷設方式的選擇直接影響電纜后期的運維模式，本工作結合現有電纜運行維護經驗，分析了電纜直埋、保護管、電纜溝、隧道及頂管敷設的優缺點，同時介紹了某地高壓輸電電纜管控的部分注意事項。針對遷改或基建項目，電纜敷設方式可根據各種因素，合理地選擇便于運行維護的最佳方案。