电缆综合整治在紧水滩电厂的探索与实践

2017-04-07张长伟舒锦宏

水电站机电技术 2017年11期

关键词：桥架电厂电缆

张长伟，舒锦宏，夏丹

（国网浙江省电力公司紧水滩水力发电厂，浙江丽水 323000）

电缆综合整治在紧水滩电厂的探索与实践

张长伟，舒锦宏，夏丹

（国网浙江省电力公司紧水滩水力发电厂，浙江丽水 323000）

针对国网紧水滩电厂电缆现状，超前谋划电缆整治的规划、目标和原则，提出电缆整治的主要步骤方法和要点，分析了动控电缆分层和上下敷设的标准差异，以及接地网和等电位接地网的接地要求，为国内水电厂电缆综合整治提供有益的借鉴。

水电厂；电缆；整治；实践

1 电站工程概况及电缆现状

国网浙江省电力公司紧水滩水力发电厂位于中国浙江省丽水市紧水滩镇西北金水峡口，距云和县城19 km。电厂以发电为主兼有航运、防洪等综合效益，主要担负华东电网调峰任务并通过220 kV输电线路供浙江电网。水库正常蓄水位184 m，相应库容10.4亿m3，具有不完全年调节性能。紧水滩水力发电厂安装水轮发电机组6台，单机容量50 MW，总容量300 MW，多年平均年发电量4.9亿kW·h。

紧水滩电厂建设于上世纪80年代，因紧水滩电厂由4台机组设计增加为6台机组，导致厂房设计结构不合理，各类空间受限，电缆道狭窄，电缆敷设采用最简单的支架裸露安装，防护措施差，防火功能弱。电缆敷设方向交叉重叠，后又增设电缆封闭支架，造成清理和敷设困难。从1987年4月第1台机组发电1988年底6台机组全部投产，至今经历了30年运行。随着发供电设备的几轮改造，新敷设的电缆逐年增多，老旧电缆清退不彻底，新旧电缆、动力电缆和控制电缆混放在一起，导致原本狭小的电缆道更加拥挤杂乱。电缆道内通风条件较差、湿度大，导致电缆支架锈迹斑斑，腐蚀严重的电缆支架不堪电缆重负而断裂的情况时有发生，导致电缆悬空或者坠落堆积。电缆敷设随意、走向无序，电缆缠绕交错、串层现象比较严重，但电缆敷设方式与防火措施始终没有得到质的提升，与现行电缆敷设和防火规程规范的要求渐行渐远，电缆敷设日趋困难，电缆防火存在很大安全隐患，运行风险很大，亟需进行全面综合整治，确保电缆安全运行。

2 超前谋划电缆三年整治规划

国网紧水滩电厂始终把电缆整治作为一项重要的工作来抓，不断摸索和尝试在日常工作中进行电缆整治。但是由于电缆综合整治难度之大，风险之大，责任之重，电缆存在的问题一直没能得到比较彻底解决。如何进一步开展电缆综合整治，如何选择电缆整治的最佳有力时机，一直是电厂思考的一个非常重要而迫切的问题。全国许多水电厂和我厂一样都存在相同的问题。

2010年开始，根据紧水滩电厂“十二五”规划，电厂开展主变和机组配套增容改造工作，随着规划的推进，2015年，紧水滩电厂110 kV开关站即将申请退出运行。在此基础上，电厂及时提出了电缆整治三年规划，主要从清退老旧设备和电缆开始着手，结合主变、机组和监控系统等的改造，打通高低压交通洞电缆主干道，加强前期电缆道和电缆敷设路径的总体布局设计，全面更新电缆支架桥架和接地网。2015年，以厂房继保室和开关站继保室电缆整治申报大修项目，结合主变和机组改造，开展老旧电缆的清退工作，电缆支架增设和加固；2016年，以高低压交通洞电缆道整治申报大修项目，结合开关站退出运行和机组改造，开展老旧电缆的清退工作，电缆支架增设和加固，做好电缆道总体布局设计和实施；2017年，以机组母线道电缆整治申报大修项目，结合监控系统改造和机组改造，开展老旧电缆的清退工作和电缆重新敷设调整。电缆三年整治规划同步考虑，进行有效的电缆防火分区和封堵，电缆桥架和防火封堵设施设备的标示编号，电缆区域照明、通风和除湿等环境的综合整治。

3 电缆综合整治目标和原则

通过本次电缆整治工程，目标就是使电缆敷设规范化、标准化、科学化。结合现场实际，进行规划设计，设计布局与现场情况紧密结合。保证安全可靠的前提下，优化方案，节省投资，以合适的代价换取最大的效益。改变电缆敷设难、维护难的问题，方便日常电缆维护管理，使电缆区域综合环境达到和谐统一。使电缆防火措施符合国家消防法律法规和行业标准，彻底消除火灾隐患，做到安全可靠、布局合理、实用经济、整体美观。依据“先易后难、先清退后整理，动控分开、先高压后低压，分层分区重新敷设”原则，先清退旧电缆，后拆装电缆支架；先电缆整理，后电缆桥盒安装。

明确电缆综合整治目标和原则后，电厂成立了电缆综合整治领导小组和工作小组，认真开展电缆整治策划工作，先后设计了高压电缆走向布置图、动力电缆和控制电缆走向布置图、信息通讯电缆走向布置图、设备设施规划布置图、电缆桥架及防火整治规划图、电缆桥架及防火封堵设施命名及编号清册等技术文件，为有序开展电缆综合整治工作打下坚实的基础。

4 电缆整治步骤方法和要点

在电缆整治施工过程中，各设备是在运行的状态下进行的，对施工安全要求比较高，其施工范围不宜太大，避免给安全监护和管理造成困难。加强现场安全监督和管理，限制施工区域，每个阶段集中在一个区域开展电缆整治工作，按照2至3个施工面进行同时开工。

4.1 废旧电缆的清理

将废旧电缆从设备上拆除前，要用验电笔、万用表对电缆线头进行验电，以防止电缆另一头没有拆除而带电。废旧电缆必须集中由专人进行切割。每根废旧电缆在进行每段切割清除时，必须将这一段废旧电缆清理移除电缆支架，放置在安全空旷的区域，在确认无误后，在地上进行切割剪断。绝不允许在电缆支架上进行切割。

4.2 旧支架拆除与新电缆托架的安装

在施工中，为防止电缆大跨度、长距离悬空，拆除部分旧电缆支架和安装新立柱、托臂的工作应交替进行。先按照2～3 m的间隔拆除一部分旧支架，再按照设计图纸的位置安装一部分新支架，将电缆移到新支架上，再拆除另一部分的旧支架，最后将全部新支架安装完毕。

4.3 动力电缆和控制电缆的敷设和整理

在电缆整治过程中，不同区域均应按相同的上下排列顺序配置。将动力电缆与弱电数据电缆分开敷设。尽可能将电缆通道中的动力电缆整理至最上几层的支架上。对于不能移到最上几层支架的部分动力电缆，也可以在下面合适的层数单独敷设，以尽可能保证动力电缆与控制电缆能够分开敷设。对于电缆缠绕和交错比较多的地方，根据设备停电安排将电缆头解除，并重新分层敷设。

4.4 电缆桥盒和转接箱的安装

先将防火隔板放入桥盒内作为每层的层间防火，再将电缆放入桥盒内。对于电缆缠绕和交错比较多的地方，可以结合停电将电缆头解除，并重新分层敷设。对于因无法停电而不能拆除的交叉电缆，将交叉位置整理到预计要安装的转接箱内。转接箱的设置应尽可能少和紧凑，能够同桥架组成一个整体，而且应该布置在电缆无法分离和交叉缠绕处，并按照最严格的封堵要求进行彻底的安全防护和防火隔离。

4.5 电缆防火的分隔和封堵

防止电缆火灾延燃的措施有：封、堵、涂、隔、包、水喷雾和悬挂式干粉等措施。在电缆夹层，电缆隧道或多层电缆架上的动力电缆上下电缆层之间、电力电缆层与控制电缆层之间宜用防火隔板或防火槽盒做层间分隔。隧道的防火分隔宜采用阻火墙，在电缆隧道的进出口处、交叉分支处，长距离每隔60～100 m处，应进行防火分隔处理。隧道通向中央控制室、主机室、配电装置室等电缆夹层的入口处，隧道进出口处应设带防火门的阻火墙，其他部位阻火墙可不设防火门。不设防火门的阻火墙应有防止火焰窜燃的措施，即在阻火墙两侧不少于1 m区段所有电缆涂刷防火涂料或缠绕阻燃包带或安装防火隔板。阻火段若用长度不小于2 m的防火槽盒构成时，槽盒两端头宜用防火包和有机防火堵料封堵严密，槽盒两端1 m区段电缆宜涂刷防火涂料或缠绕阻燃包带。

5 开关站110 kV高压电缆道改建为坝区10 kV电缆道

国网紧水滩电厂110kV高压电缆道改建为坝区10kV电缆以及坝区10kV电缆更换是紧水滩电厂第二期电缆整治工作的关键与核心内容，也是落实国网公司、浙江省电力公司关于开展变电站动力电缆防火安全隐患专项检查和治理工作的重要具体措施。

坝区10 kV配电室进出电缆敷设受原电缆道布局所限，与其它控制电缆局部同沟分层敷设，局部同沟混放，不满足相关电缆敷设标准要求。2015年11月，随着紧水滩电厂主变和机组配套增容改造工作的深入推进，1号2号主变由三圈变增容改造两圈变，紧水滩电厂110 kV系统退出运行，110 kV开关站取消，110 kV高压电缆道也退出使用，结合电缆整治工作设计和规划，将开关站110 kV高压电缆道改为坝区10 kV电缆道，以达到高压电缆与控制电缆分离敷设要求，提高电缆运行安全性。

6 动力和控制电缆分层敷设及上下顺序的标准差异

GB50217-2007《电力工程电缆设计规范》第5.1.3条，“同一通道内电缆数量较多时，若在同一侧的多层支架上敷设，应符合以下规定：应按电压等级由高至低的电力电缆、强电至弱电的控制和信号电缆、通讯电缆“由上而下”的顺序排列，当含有35 kV及以上高压电缆，为满足引入盘柜的电缆符合弯曲半径要求，宜按“由下而上”的顺序排列”；“当支架层数受通道空间限制时，35 kV及以下的相邻电压级电力电缆，可排列于同一层支架上。1 kV及以下动力电缆也可与强电控制和信号电缆配置在同沟同一层支架上合理布放。”国家电网生[2012]352号《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》（修订版）（以下简称《十八项反措》）第13.2.1.2条，规定“同一通道内不同电压等级的电缆，应按照电压等级的高低从下向上排列，分层敷设在电缆支架上”。

根据多次实体模拟燃烧试验显示：上层动力电缆着火后，高温熔融物滴落在下层控制电缆上也会引燃。但是动力缆放置下层后，动力电缆着火后，也会直接引燃上方的高压电缆。且高压电缆单米重量、电缆拐弯半径要大于动力及低压、通讯电缆，实际工作中，有些高压电缆放置上层不利于电缆拐弯半径及现场施工。

因此，在国网电缆管理有关标准提出应符合下列规定：应按电压等级由高至低的电力电缆、强电至弱电的控制和信号电缆、通讯电缆“由上而下”的顺序排列。当水平通道中含有35 kV以上高压电缆，或为满足引入柜盘的电缆符合允许弯曲半径要求时，宜按“由下而上”的顺序排列。强调高压电缆的分沟分层敷设，对动力电缆和控制电缆分层敷设和上下顺序则应该根据实际情况合理布置。

7 主接地网和等电位接地网的接地要求

为人身和设备安全及电磁兼容要求，在发电厂和变电所的开关场内及建筑物外，应设置符合有关标准要求的直接接地网。接地母线按照每隔30 m或每个间隔有一处与主接地网连接，并且按照要求做好接地标记。凡伸缩缝两侧的电缆桥架，均使用16 mm2铜编织接地线将托盘连接，以确保电缆桥架在电气上有效连通。桥架托臂与槽钢立柱之间使用外锯齿接地垫片连接，螺栓压紧后，托臂通过外锯齿接地垫片与槽钢立柱实现可靠导通。地线采用的是40×3的铜排，直线段每隔30 m用16 mm2铜编软线将桥盒与接地铜排相连，并且在合适的位置与主接地网连接。

对继电保护及有关设备，为减缓高频电磁干扰的耦合，应在有关场所设置符合下列要求的等电位接地网。静态保护和控制装置的屏（柜）地面下宜用截面不小于100 mm2的接地铜排直接连接构成等电位接地母线。接地母线应首末可靠连接构成环网，并用截面不小于50 mm2、不少于4根铜缆（排）与厂、站的主接地网直接连接。屏柜下部应设有截面不小于100 mm2的接地铜排。保护室内的等电位接地网与厂、站的主接地网只能存在唯一连接点。屏柜上装置的接地端子应用截面不小于4 mm2的多股铜线与接地铜排相连。接地铜排应用截面不小于50 mm2的铜缆（排）与地面下的等电位接地母线相连。开关场的就地端子箱内应设截面不少于100 mm2的铜排，并使用截面不少于100 mm2的铜缆与电缆沟道内的等电位接地网连接。分散布置的保护就地站、通信室与集控室之间，应使用截面不少于100 mm2的铜缆（排）可靠连接，连接点应设在室内等电位接地网与厂、站主接地网连接处。