高压单芯电缆在综合管廊中敷设方式的探讨

2019-03-05唐琳强

城市建设理论研究（电子版） 2019年21期

唐琳强

武汉市政工程设计研究院有限责任公司湖北武汉 430000

综合管廊是目前国家大力推行的市政基础设施，地下综合管廊系统不仅解决城市交通拥堵问题，还极大方便了电力、通信、燃气、供排水等市政设施的维护和检修。共同沟建设避免由于敷设和维修地下管线频繁挖掘道路而对交通和居民出行造成影响和干扰，保持路容完整和美观。降低了路面多次翻修的费用和工程管线的维修费用。保持了路面的完整性和各类管线的耐久性。便于各种管线的敷设、增减、维修和日常管理。由于共同沟内管线布置紧凑合理，有效利用了道路下的空间，节约了城市用地。由于减少了道路的杆柱及各种管线的检查井、室等，优美了城市的景观。由于架空管线一起入地，减少架空线与绿化的矛盾。

综合管廊中通常纳入电力电缆、通信线缆，以及给水热力等管线。其中电力电缆按电压等级分为中压电缆（10kV～20kV）和高压电缆（110kV～220kV），中压电缆通常为三芯电缆，高压电缆通常为单芯电缆。其主要的区别就是单芯电缆会产生涡流效应。

涡流效应是指：闭合铁芯（或导体）处于交变磁场中，交变的磁通量使闭合铁芯（或导体）中产生感应电流，形成涡电流（如图1）。由于高压单芯电缆周围存在交变的环形磁场（如图2），磁场在铁磁材料的保护管中形成闭合磁路，从而在保护管壁上产生涡流。

图1

图2

由于涡流效应的存在，导致高压电缆在敷设时会产生许多问题。这些问题同样在综合管廊中存在。

高压单芯电缆在管廊端部井或分支口处穿越管廊外墙时，可采用预埋防水套管（图3）和预埋防水密封件（图4）两种方式，两种方式从技术上来说都比较成熟。

防水套管通常为镀锌钢管，为便于电缆敷设和的满足电缆散热要求，其管内径通常不小于1.6倍的电缆直径。由于单芯电缆的涡流效应会导致钢管发热，而产生安全隐患和电能损耗，通常不采用普通钢管作为高压电缆的保护套管。但可采用同等强度的其它非磁性材料作为保护管，如铝合金，非磁性钢等。

图3

图4

铝合金管属于非铁磁性材料，在强磁场下不会产生电流，因此可避免涡流效应，同时铝合金为强度高、耐火性能好、耐腐蚀，在电力行业中得到了广泛的应用，如高压电缆的金属夹具常用铝合金制作。

非磁性钢也叫无磁钢是一种钢铁功能材料，是一种在磁场作用下基本不产生磁感应的低磁钢铁材料，其相对磁导率μ值略大于1，在磁场中磁化作用很弱，相对于铝合金，无磁钢具有更高的机械强度，较好的耐腐蚀性和更优防火性能，因此通常用于制作铠装电缆的保护铠。

以上两种材料的保护管用作高压单芯电缆穿墙保护套管均可满足电缆安全运行的要求。但其电缆穿越完成后，需对空隙处进行防水封堵。其封堵效果随时间推移减弱。

防水密封件为塑料材质，采用防水密封件可避免涡流效应，同时其内部填充有橡胶等材料，可根据电缆的直径调整孔洞的大小，密合度较高，可有效的阻挡管廊外的水进入管廊内。但电缆敷设较为困难，且其防火性能较差，当电缆发生火灾损坏防水密封件时，其防水性能将失效，且无法对其进行更换。

因此可根据使用条件选择穿墙方式，例如在管廊外部直接与土壤接触时，可采用防水性更好的防水密封件，当电缆引出管廊后与电力隧道或电力井对接时，可采用套管方式，便于电缆敷设。

当电缆在管廊交叉口处穿越中板层时，防水已不是主要目的，且防水密封件不便于电缆的敷设。因此需考虑预埋用防火性较好的电缆保护方式，管例如上文中提到的非磁性材料保护管，或其它的电缆敷设方式。

或者不采用保护管，预留大型孔洞，待电缆敷设后采用防火板和防火胶进行封堵，但此方式封堵效果有待验证，且高压电缆在电流突变时会产较大的电动力，会对已封堵的区域造成破坏，影响封堵效果。同时预留孔洞过大，封堵较为困难，预留孔洞过小将使电缆敷设难度增大。当电缆较多时，电缆集中处发热较严重，将降低电缆的可输送容量。因此对于电缆回路数较少时，可采用此方式进行敷设。

图5

不设置中板层，将交叉口上下两层直接连通，作为一个防火分区处理（图6），此种方式对电缆敷设最为有利，可充分满足电缆转弯半径需求，且可避免电缆外护层在穿线过程中遭到破坏。同时此方式也有一定的缺陷，防火分区变得复杂，由于上下两层管廊防火分区联通，每层管廊防火分区长度需控制在100m内，进排风口的设置也变得复杂，为防止电缆汇集处温度升高导致电缆降容，需在交叉口上方设置排风口，在防火分区的尽头处设置进风口。由于交叉口通常在路口位置，风亭的设置位置通常受限。由于其便于电缆敷设，建议在电缆数量较多的管廊或电力隧道中，采用此方式。在电力隧道的建设中经常采用此方式。