交联聚乙烯电力电缆敷设方案的优化研究

摘要：在国家城镇化的背景下，電缆用量急剧增加，电缆线路敷设难度进一步提高。本文分析了电缆敷设的常见方式及其特点，阐述了蛇形敷设的基本原理，并在实践的基础上提出了蛇形敷设的优化方案。本文的研究可为蛇形敷设的实践工作提供有益的指导。

关键词：交联聚乙烯；电力电缆；敷设

前言

在城镇化步伐的推动下，城市空间被进一步压缩，电网不得不采用地下电力电缆输配电系统，以提高城市空间利用率资源和电网抵御恶劣环境的能力。地下超高压电缆输电系统为传统的线路走廊、供电半径、供电可靠性以及公共安全、电磁干扰等问题提供了一个有效的解决方案。《电力电缆线路运行规程》建议110kV及以上电力电缆优先考虑隧道敷设，并必须进行蛇形敷设[1]。

一、电缆敷设方式及选择

（1）直埋敷设法。

直埋敷设就是将电缆直接埋设在地下，上部铺一层软土，再盖上保护板，最后把土层回填到原处。直埋敷设是目前世界上最通用和最经济的敷设方法。它广泛运用于郊区和人流车流稀少的的地方，较适用于同一通路有6根以下35kV及以下的电力电缆的情况。直埋敷设的缺点是为电缆的维护和检修带来了极大的困难，如果电缆出现故障，哪怕通过测试仪测出故障点，也必须重新挖开电缆沟才能实施维护。

（2）电缆浅槽敷设

在进行浅槽敷设之前，应先做一个不带支架的、比较浅的混凝土槽。然后把电缆放到槽中，覆上盖板。浅槽敷设要达到较好的效果，应该注意浅槽的布置区域尽量合理。例如沿着地坪之上进行布置，或者和地坪一齐埋入泥土中，这样的槽底不要求有严格的密实性，但是必须与地层相连通。浅槽敷设比较适合用在地下水位较高的区域，或者电力电缆数量比较少并且很少载重车辆经过的区域。

（3）电缆沟或隧道敷设法。

将电缆敷设在电缆沟或电缆隧道内，主要用于多条电缆的敷设。电缆沟需要另外制作，因此其成本远高于直埋法，但与直埋相比，电缆沟敷设为温度监视和通风降温带来了极大的便利。电缆沟敷设很容易进行后期的电缆检修、新设、更换，避免外力损伤，方便故障测寻与修复。电缆沟敷设大大减少了电缆线路所占走廊，可以消除土壤对电缆保护层的长期腐蚀，大大降低了重复投资次数和反复开挖路面的现象。尽管有着这些优点，实际上，我国很少采用这种敷设方式。

（4）排管敷设法。

将电缆敷设在不同的单独管内，然后将管埋在地下或者架设在空中。对于市区街道的电力电缆，直埋会对电缆造成很大的压力，而繁华地区又不方便电缆沟和隧道施工，此时最好的方案就是采用电缆排管，这种方案的成本低于隧道，但又继承了隧道的众多优点，例如无需考虑防火问题。

二、蛇形敷设原理

电力电缆随着负荷电流及环境温度的变化在运行时候会发生热伸缩，其中因线芯的热胀冷缩会产生非常大的机械力，电缆线芯截面越大，所产生的热机械力越大。同时线芯和金属护套还会因热胀冷缩的多次循环而产生蠕动变化。热伸缩对电力电缆运行构成很大危害，电缆隧道内采用蛇形敷设电缆线路能够有效地吸收因负荷变化而产生的电缆线路长度的热胀冷缩变化量，消除机械应力。

电缆线路运行过程中，作用在电缆上的变形力即为线芯发热时的膨胀推力。由于温升，线芯产生的膨胀推力为：

式中 P——线芯末端推力；N

△θ——线芯的最大允许温升； ℃

α——线芯的线膨胀系数； 17×10-6 1/℃

E ——线芯的弹性模量； 12000 N/mm2

A ——线芯的截面积。mm2

例如，以铜芯2000mm？电缆（温度由20℃增加到90℃）计算得线芯产生的膨胀推力：P =17×10-6×（90-20）×12000×2000=28.6kN。表1 给出了不同铜芯交联电缆截面的末端推力。可见这个推力是十分大的。

表1 不同铜芯交联电缆截面的末端推力

三、蛇形敷设的优化

如图1所示。

1-电缆；2-普通电缆夹具；3-移动式电缆夹具

在电缆隧道进行蛇形敷设中，建议采用同步输送机，并采用稳定电源。尽量不要使用牵引机，这样减小电缆的侧压力，对电缆有利。采用输送机，可以使敷设完成的电缆处于一种“松弛”的状态，为以后上架进行蛇形打弯提供有利条件。可以减少电缆打弯时减小铝护套变形量电缆的整体伸缩量，甚至避免铝护套变形。其波形的节距一般为6m，波形宽度为电缆的1到1.5倍，以电缆金属护套不产生过分应变为原则确定波形的节距和宽度。注意“松弛”的量不可过多，否则效果适得其反。

结语

随着国家电网公司对隧道电缆敷设的新要求，蛇形敷设已经是每条高压线路必然的要求。挠性固定能有效抵消电缆温升所产生应力；输送机摆放的精确计算，能为电缆上架进行蛇形敷设提高工作效率，并且保证电缆的圆整度。

参考文献：

[1]卢永魁，邬楠，许卫东，于青，朱月涌. 500kV电缆隧道内敷设的研究[J]. 电气应用，2016，（24）：34-37+42.

[2]罗俊华，张丽，刘毅刚，郑传宝. 超高压大截面电力电缆线路热膨胀计算分析[J]. 高电压技术，2010，（05）：1281-1286.

作者简介：余赟杰 汉 1984年12月28日 籍贯浙江杭州 助理工程师 大学本科 电缆制造