220kV电力电缆线路设计及施工思路分析

发表时间:2021/7/8   来源:《基层建设》2021年第11期   作者:姜佳慧
[导读] 摘要:如今城市用电负荷快速增长,220kV电缆线路建设逐渐增多,加强线路设计和施工的研究对电力系统建设具有重要意义。
        上海创鑫电力工程有限公司
        摘要:如今城市用电负荷快速增长,220kV电缆线路建设逐渐增多,加强线路设计和施工的研究对电力系统建设具有重要意义。基于此,本文先分析了电缆线路设计要点,然后分析了施工要点。以期能够加强对线路设计和施工的控制,保证工程顺利开展,合理控制工程造价,支持电力建设和发展。
        关键词:220kV电缆;线路设计;施工要点
        引言:如今我国经济快速发展,人们生活水平变化,让全社会用电量增加,需要不断扩大电力系统规模满足人们电能需求。因此电网建设不断扩大规模,施工期间造价问题得到高度重视。220kV电缆线路施工是电网的主要施工内容,通过加强线路设计和施工要点控制,能够有效预防施工期间出现的意外事故,预防造价失控,保证电力线路施工顺利完成。
        一、220kV电力电缆线路的设计要点
        220kV电缆是城市电力系统的主要线路,由于城市电力系统建设逐渐完善,电缆线路的复杂程度也进一步提高,因此增加了电缆线路设计难度。
        (一)选址设计
        如今我国电网建设不断扩大规模,会增加电网建设和运行难度,甚至会受到土体环境以及电磁环境等干扰,严重影响电力系统运行。因此在电缆线路建设中,为了保障电缆线路安全运行,提高抗电磁干扰的能力,降低电网建设成本,需要主动规避房屋拆迁、砍伐树木等施工环境。在进行线路设计时,要提前掌握人口情况、树木资源以及建筑物分布等情况,尽量减少拆迁、砍伐等施工,减少施工量和施工难度,能有效降低施工造价,避免部分施工过程中的安全问题。由于我国国土面积辽阔,地质条件复杂,经常需要穿越高海拔区域或者强雷电区域作业,可能在施工期间遇到雷击、倒塌等意外事故,施工具有较高风险性。因此需要在设计阶段注意勘测地势条件和气候条件,确保给施工提供一个安全稳定的施工条件。良好的施工条件能够保证施工顺利进行,并降低意外风险,有效规避意外支出,减少经济损失和人员伤亡。因此220kV线路施工要科学选址,综合考虑地质条件、气候环境以及地理特征等因素,保证选址合理性,降低风险因素,最大程度上保障施工顺利进行。
        (二)造型设计
        根据高压电缆的设计规范,为了对电源的保护,必须要选择可靠性高的电缆线路进行供电输送。电缆线路对于造型设计的要求较高,根据国内外经验和电力网络建设,最适合使用铜芯电力电缆,可提高输电可靠性和安全性。明确线路类型后应该根据输电量设计截面面积。设计电缆线路电流量上需要充分考虑线路截面以及接地方式,根据输电容量进行流量数据计算,选择合适的线芯材质以及线截面积。
        (三)排列设计
        220kV线路主要采取三角排列,保持250~350mm相间距。一般情况下,缩小相间距能够降低电缆工频磁场,达到降低能耗作用。排列设计中需要注意保护层的感应电压,根据环境安排线路电压。一般情况下,220kV线路电缆设计为3倍数,在保证线路载流量情况下选择最佳排列方式,尽量缩小线路设计高度和相间距,保证输送容量满足电缆需要。
        (四)接地设计
        220kV线路使用铝护套会产生感应电势,感应电势和电缆长度、负荷电流呈现出正相关关系。220kV线路所使用的PVC保护套性能需要满足感应电势极限值,否则感应电势过高会造成保护套受损,造成接地故障。若感应电流过大,通过铝护套,不仅会增加线路温度,还会影响线路输送容量。为了弥补铝护套环流损失,保证220kV线路高效运行,要保证感应电势稳定在安全范围内,设计分段护套,并采取交叉互联接地,避免护套绝缘受损,避免发生接地故障的问题。此外220kV线路要根据护层感应电压情况分段设计,线路和接头工井需要根据当地地势条件科学选择[1]。一般情况下,220kV线路设计要分为3倍数节段,以交叉形式连接护层,根据线路长短选择合适的接地方式。在线路较短的情况下,可以使用三相护层两端并联的方式接地;在线路适中的情况下可以采取三相护层一端互联,且另一端连接保护器的方式接地;在线路较长的条件下可以选择三相护层两端交叉互联的方式接地。护层接地方式的合理选择可以保障线路安全稳定运行,能够减少线路的消耗,最大程度上减少线路老化问题。延长线路寿命,也能有效降低电力工程的造价成本,减少后续维护费用。


        二、220kV电力电缆线路的施工要点
        (一)敷设线路
        由于220kV线路施工主要采取电缆沟、电缆隧道以及排管等方式,施工方法要根据实际情况来选择,保障电力电缆顺利通行。敷设方式也可以结合多种方式以适应不同环境条件。在敷设时要注意竖井内禁止中间位置存在接头,深竖井施工敷设线路要在水平巷道内设置线路接头。钻孔过程中敷设线路需要在钢丝绳上固定线路,保证稳定钻孔。通过设置套管做好钻孔防护工作。敷设线路要选择非可燃性材料,规避排水沟等位置。在排管中敷设线路要保证敷设效果和质量,需要在线路转弯位置安装转角井[2]。直铺线路间隔百米设置直线井,提高施工便捷性。同时需要在线路上设置导向轮,保障线路敷设安全性。在隧道内敷设线路不允许少于三个安全出口,在城镇公共区域的入口和出口间距控制在205m内,在隧道内安装照明设施,电压控制在35V内,避免诱发安全风险,保障地面平整,将坡度控制在0.5%之内。若安装集水井和排水沟等视情况设置坡度。设计隧道方面保证达到自然通风效果。在隧道内敷设电缆线路在电力损失>200W/m时,可能会增加敷设施工成本,需要在隧道内安装器械通风装置,保障电缆输电可靠性。
        (二)固定线路
        在固定线路上选择刚性固定方式,要注意对于转弯紧邻位置和两端接头位置而言,需要对至少一个部位刚性固定。对于斜坡或者垂直高处线路而言,最少需要刚性固定两处,避免电缆线路脱落。对于蛇形铺设线路而言,采取挠性连接方式,若遇到蛇形过渡要使用刚性固定,保障线路稳定性。部分施工方为了节约造价偷工减料,影响线路固定效果。因此要加强对线路固定的监管,保证预算充足。
        (三)固定保护管
        保护管主要选择非磁性保护管,包括玻璃钢管以及MFPT材料,这类保护管能够保证线路稳定运行,对于线路强度要求高。在选材上避免存在安全风险的材料。一般情况下,220kV电缆的保护管要充分考虑到抵抗力、机械力以及设计要求,同时需要科学地、精准地选择合适的保护管。对于交流单相电缆,若使用单根保护管,切忌选择末端未分隔的钢管作为保护管。铺设电缆线路对机械强度要求高,不允许使用钢材料保护管[3]。需要轴向切开钢管,保留1cm开口,并用钢条焊接,从而避免切断磁路,保证钢管机械强度要求可以满足电缆线路要求。
        (四)线路布设安装
        220kV电缆敷设过程十分复杂,除了敷设过程关注电缆自身因素外,更需要科学高效完成其他附件的铺设工作。在铺设电缆线路过程中,如果对于支架部分没有特殊要求,必须要满足单相工作电流交流系统,电缆线路使用钢制支架。在电缆线路接头位置安装绝缘接头,外壳和接头设计均要符合设计要求,使用预制玻璃钢防水材料。要注意电缆接头位置安装电缆结构工井,保障接头操作便捷性以及施工安全性。选择电缆线路终端上,主要使用GIS终端、瓷套式终端以及硅胶终端等。安装时根据电缆敷设不同种类选择电缆终端。开放式变电站进线架构选择瓷套式终端。架空线路和电缆线路连接位置选择干式硅胶终端。GIS变电站终端选择GIS终端。T接头是较为先进的一种接头,需要先建立T接房,然后选择干式硅胶终端以及瓷套式终端连接。需要根据实际情况选择附件,减少日后返工的情况,这也是造成后续维修费用增加的主要原因。
        (五)线路防火保护
        对于220kV电缆的防火保护主要在护套、穿越点以及结构等位置上设置防火保护,对于发热量高的线路要使用乙烯绝缘护套保护,即PE护套,具有良好的防水性能,线路发生火情后可以通过埋沙方式快速灭火,可在工井内进行埋沙。在完成电缆敷设后,在沟道出口、围墙出口以及板等位置上,采取防火堵料处理。对于孔口两侧线路,涂抹2m以上的防火材料,要分为3次均匀涂抹,保障材料厚度在1mm以上。如果电缆铺设有穿越施工,在穿越位置上和管口位置上使用防火材料封堵,达到良好的阻燃效果。在中间接头上两端3m区域和临近电缆线路上,要刷涂防火材料,达到良好的防火效果。注意不能出于控制造价的原因,缩短距离或者不刷涂,埋下安全隐患,要加强监管确保防火保护施工的落实。
        结论:综上所述,220kV线路是电网的主要输电线路,为承载城市安全稳定的输电需要,要不断提高220kV电力电缆线路的设计以及施工。需要根据经过科学分析优化选址、造型、排列、接地设计,提高电路设计的合理性。在施工上,则需要严格控制敷设线路、固定线路、固定保护管、线路布设安装、线路防火保护各个环节的施工要点,从而保障施工顺利完成。
        参考文献:
        [1]王珊珊.浅谈220kV电力电缆线路的设计与施工[J].电子世界,2020(17):142-143.
        [2]苏冶.关于电力电缆线路架设设计与运维的几点思考[J].湖北农机化,2020(10):25-26.
        [3]刘新会.城市110kV电力电缆线路设计问题与应对措施[J].中国高新科技,2019(22):80-82.
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