谈发电厂电缆工程优化设计与施工管理

赵宇华　高艳军

(中国能源建设集团山西电力建设第三有限公司，山西 太原　030006)



谈发电厂电缆工程优化设计与施工管理

赵宇华高艳军

(中国能源建设集团山西电力建设第三有限公司，山西 太原030006)

根据发电厂电缆工程的特点，从电缆敷设路径、电缆种类与型号、电源分配等方面，阐述了电缆工程的优化设计措施，并提出了电缆施工的管理策略，有利于确保电缆的安全运行。

发电厂，电缆，施工管理，电源

0　引言

发电厂在生产过程中离不开电缆。建成一座自动化的电站需要成千上万不同型号的电缆，并且布置广泛，数量繁多。为了符合负荷分配原则和防火等安全要求，在初步设计论证阶段，往往采用保守方案。在不同地区，不同部位选择不同的种类的电缆，如(耐高温，耐寒，耐火，阻燃等)。而且电缆设计长度、截面余量大等问题，直接导致建设费用的增加。以往施工项目的数据统计，在电缆工程开工前图纸会审，施工过程中进行优化与改进，制定电缆施工现场管理措施，提高工程进度，减少工程成本能得到明显的效果。

1　电缆敷设路径优化

1)根据规范与实践的总结。现在发电厂在设计初期改变了传统的电缆沟道的设计理念，避免了不易维护检修，容易积水、积尘和引发火灾等隐患的电缆沟道方案。一般选择采用架空敷设方式。但是在厂区长距离空旷的区域减少限高，局部区域采用电缆沟。对现场电缆敷设路径进行优化分析，在不违反设计、施工、安全运行规范的原则前提下，选择“走架空、抄近路、躲高温、避管道、让设备”的思路。本质“易维护、距离近、种类少、截面小、事故少”节约措施对设计图纸优化，确定优化方案。降低建设成本，方便电缆敷设，提高施工效率。例如：内蒙某项目现场输煤C4驱动间电缆敷设路径，通过优化后完全符合“走架空、抄近路”单此一项节约了ZRC-YJV3×120 mm2电缆1 200 m。控制电缆同样节约。

2)电缆支架的优化，一般电缆夹层、集中控楼，动力配电室为电气、热控以及通信电缆最为集中的部位，电缆桥架的合理布置很重要。设计不符合现场情况时，会出现某些通道或某一段桥架上电缆拥挤敷设量大于容积量，或有些通道桥架容积过剩导致闲置无用。在设计阶段根据配电柜数量、电源负荷分配、集中分散控制柜内电缆集中的特点以及桥架走向，要充分考虑和精确计算配电间出口电缆夹层的电缆根数，来确定电缆桥架布宽度与层数以及平面布置。一般根据规范“上—中—下，高—低—控”[1]的原则进行排列，主通道大于分支通道“丁”字口缩减分支式、“十”字口四口相等、转弯处放大的原则进行。确保电缆敷设畅通，交叉少。

2　电缆种类、型号优化

2.1电缆绝缘材料优化

耐高温、耐寒、耐酸碱、阻燃等特殊电缆，随地区和现场区域不同也是经常用到的。所以在没有特定的情况下选择交联聚乙烯电缆，此电缆受环境影响较小，可以在-40 ℃～70 ℃条件下环境较差的区域使用。特殊地区或特殊区域比如：输煤、升压站、厂区等室外空间使用特殊电缆应该进行经济性、可靠性综合分析后确定。

2.2电缆截面及铠装优化

根据国家标准电力电缆的截面选择按照载流量及负荷分配进行[2]，一般打破设计保守“大马拉小车”现象，尽可能的在安全运行的基础上截面选择接近负荷需要，或提高负荷分配的1.2倍进行考虑。控制电缆线芯截面，根据常规经验和工程应用实例表明，一般电流信号用4 mm2、电压信号2.5 mm2、指令信号1.5 mm2、状态信号1.0 mm2、通讯信号0.75 mm2。开关量信号采集一般为直流24 V居多，从直流电的特点和安全角度考虑，采用了截面为1.5 mm2电缆为宜；模拟量信号采用了截面为1.0 mm2电缆；根据电缆敷设长度可以提高一个等级，防止电缆过长信号衰减。传感器补偿电缆截面1.5 mm2。理论与实际的集合，进行整体的优化，在符合新标准规范的前提下满足接线密集的小空间机柜的施工需求，并且能够保证接线端子压接牢固。

另外，由于现在设计电缆绝大部分敷设在电缆桥架上，受外力破坏的机会极低，将原来保守设计的铠装电缆可以优化成非铠装，可以减轻电缆桥架承重荷载，缩减生产周期，降低成本。只要在电缆敷设过程中不强拉硬拽，非铠装电缆也能够满足机械强度要求。

2.3电缆长度及备用芯优化

设计阶段是根据电缆联系表在电缆敷设图上标定网络节点，用设计软件进行计算机敷设[3]，以网络节点间的实际距离为准计算长度，自动生成电缆清册。只能作为参照和采购的初始依据，但不作为施工依据。在实际施工过程中是人工敷设电缆，则更容易结合现场实际情况优化路径，对电缆长度进行优化，控制预留长度。对于始端较近、终端相同的电缆也进行合并优化。零散电源采用增加就地控制箱、分支箱等就地设备，以树干式的方式进行优化设计实现集中控制。

符合国家标准规范的要求下，严格控制了电缆备用芯数量，按照《设计规范》《施工手册》控制电缆设置有备用芯，但经过多年的现场施工与运行技改、备用芯的作用不是很明显[4]，因此在备用芯设计方面应该有所控制，5芯及以下电缆一般不留备用芯。5芯以上采用5×X+X的计算备用芯(X为备用芯)。例如：传感器电缆在设计时都会将电源和信号分开设计，一般传感器采用220 V或24 V电源，信号也只有一对点，但是往往设计成YJV4×1.5与KVVP4×1.5。这样的话一共使用4芯，其中就有4芯备用，造成浪费，也给接线带来麻烦。

2.4阻燃电缆和耐火电缆的选用

根据规范要求，直流系统存在特殊磁化性、易高温，选择无铠装的NH电缆。其他交流电源、信号系统等通常选用ZR电缆，但是根据部位不同来确定防火等级，详细分析通过技术经济比较，综合考虑各种型号的电缆的价格差别，最后选择性价比更高的阻燃电缆。

3　电源分配合理优化

发电厂设计与施工一般是按照系统进行电源分配原则进行，系统单元式集中控制。但是由于现场的布置不同，有的时候可能会出现单一系统到用电负荷侧的距离较远，到其他系统供电电源较近而又容易施工等现象。电源分配就比较矛盾，选择就近电源但违反单元控制。为此我们就应从运行的可靠性和建设的经济性以及施工期的允许性等诸多方面考虑做出最后的决定。一般是采用经济建设，改变电源与控制分路形式不同系统电源供电，同一系统控制模式。只要将其他系统内供电的电源开关控制信号接入本系统就可以。因为现在DCS/PLC控制只需光缆通讯，比起昂贵的电力电缆要方便简单，经济易施工。例如：内蒙某项目将脱硫脱硝MCC的电力电缆从除尘除灰PC段转移到了主厂房PC段，大大缩短了路程，同时也缩短了工期，节约成本、提高了公司的效益。

4　电缆工程施工管理

4.1电缆采购管理

1)根据设计电缆清册、设计变更单及施工图等依据进行现场动态控制，提前编制“电缆需求计划单”结合现场施工进度分批进行采购。严格控制电缆型号短缺及数量不够，或是防止一次采购过剩的浪费。

2)电缆敷设前，整理、统计各电缆数量与规格。按照清册，大型的同种型号电缆，根据起止点长度合理安排拼轴电缆敷设，并标在电缆轴上表明电缆敷设顺序和经过的路径，做到敷设不浪费。同时，电缆敷设过程中，严格控制柜体外电缆的穿出预留长度，柜体半周长[3]，避免浪费。

4.2电缆领用保管

首先对出入库进行管理。出入库必须经专业技术人员统一管理。根据图纸整理出电缆的型号、规格及长度，制作领用单。对图纸需求量及现场实际需用量一一核对，做到每轴电缆合理利用减少浪费，现场技术人员对敷设路径仔细查核，设计量与实际需用量有效控制。对已领出放置施工区域的电缆由班组长负责登记起、止码，对轴进行分类编轴号，做好电缆敷设记录。剩余不用的电缆做好退库登记手续。

4.3电缆敷设要求

1)根据电缆的起点和终点的位置来决定电缆敷设的先后顺序，先由长到短、最后盘间连线。同一通道内敷设电缆时，按电压等级由高至低控制信号。或按强电至弱电、通信电缆按从上到下的顺序排列。严格将高低压交流电源电缆与信号控制电缆分层或隔离敷设，如果电缆桥架受通道空间限制，在同一层内敷设电源电缆和信号电缆时中间加隔离层。多排通道并列是按先里边再外边的敷设顺序进行安排。

2)电缆绑扎也排列，统一安排电缆走向，单根敷设，绑扎好后进行下一根敷设，减少交叉。特别注意转弯和分支口位置，以及电缆跳层，入竖井等位置，扩大电缆弯曲半径、应符合电缆绝缘及构造特性的要求，一般不应小于电缆外径的20倍[5]。做好电缆标识牌的施工工作，每敷设一根电缆就要在起始端和终止端以及过程中转弯等重点位置挂上附有(起点、终点、型号、编号)的标识牌。

3)合理调整桥架路径，尽量避开高温通风、热水、蒸汽管道及油管路交叉。忌讳与其上部平行敷设。

4.4检查验收

检查电缆是否严格按照要求进行分类、分层或按顺序敷设。桥架、槽盒内电缆的充满度是否超过65%，电缆管内电缆是否大于50%，且堆积不宜超过3层。检查电缆绝缘是否有扭曲变形、绝缘皮破裂现象发生。

5　结语

经过多年的现场管理经验，结合各个施工现场实际情况。在会审初步设计和初期司令图时，保持不违反规程允许的范围内，对电缆种类、材质、截面、用量等方面进行优化，制定现场施工管理措施。通过严格控制电缆长度、合理安排电缆走向，对电缆科学选取，以及严格执行电缆施工管理措施等手段。在保证电缆安全可靠运行的同时，无论是甲供材料还是乙供材料，优化设计施工管理能为降低工程造价作出贡献。

[1]火电设计规范及火电安全规范[S].

[2]白桂欣.电气工程常用数据速查手册[M].北京：机械工业出版社，2007.

[3]电力设计软件程序，及DWG文件、CAD制图[Z].

[4]郭卫国.参考供用电技术—国家电网华北有限公司文献[Z].2009.

[5]白桂欣.电气装置安装工程质量检验及评定规程[M].北京：机械工业出版社，2007.

[6]GB 50217—2007，电力工程电缆设计规范[S].

[7]DL/T 5182—2004，火力发电厂热工自动化就地设备安装、管路及电缆设计技术规定[S].

[8]DL/T 5161.1—T5161.17—2002，电气装置安装工程质量检验及评定规程[S].

[9]任义.实用电气安装技术手册[M].北京：中国电力出版社，2010.

Introduction to power cable engineering optimization design and construction management

Zhao YuhuaGao Yanjun

(China Energy Construction Group of Shanxi Electric Power Construction Third Co., Ltd, Taiyuan 030006, China)

According to cable engineering features of power plant, starting from aspects of cable laying circuit, cable categories and types and power source distribution, the paper describes optimal design measures of cable engineering, and puts forward cable construction management strategies, which will be good for guaranteeing safe operation of the cable.

power plant, cable, construction management, power source

1009-6825(2016)25-0236-02

2016-06-25

赵宇华(1971- )，女，工程师；高艳军(1984- )，男，工程师

TM247

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