刘家峡水电站厂外电源动力电缆快速更换施工经验

(中国水利水电第六工程局有限公司，辽宁 沈阳 110179)

近年来，全国各地纷纷开始地下综合管廊的建设工作，随着建成设施完工并正式投入运行，如何安全、快速、便捷地维护修理管廊内动力电缆成为亟待解决的问题。本文以刘家峡水电站厂外备用供电电缆为例，详细描述了在建成已久、环境复杂的管廊内部如何以最小的成本进行电力设备的更换。

1 概 述

刘家峡洮河口扩机工程位于刘家峡水电厂左岸，其主要目的是为解决洮河泥沙淤积对刘家峡大坝安全运行带来的严重危害及对大坝安全度汛构成的严重威胁。该工程的厂用电系统采用10kV电源，由刘家峡水电厂坝后配电室提供，该段电缆在扩机工程安全运行中不可或缺，直接影响刘家峡排沙洞的正常运行。

2 施工环境及更换原因

2.1 更换原因

刘家峡扩机工程外来电源由刘家峡水电厂坝后配电室10kV提供。前期敷设的10kV电缆因抽检发现存在质量问题，为预防后期因电缆质量造成厂区断电等安全事故的发生，需要重新敷设2根合格的ZR-YJV22-3×95mm2电力电缆将其替换并进行回收。

2.2 施工环境复杂

本次电缆敷设的难度在于敷设距离长、环境复杂。电缆路径由扩机工程中控楼电缆夹层绕山体侧电缆沟经废弃开关站电缆廊道进入刘家峡水电厂廊道夹层。

廊道转弯50m处因岩层渗水及气温低等问题存在结冰现象，需要进行除冰、排水。

电缆廊道废弃多年，渗水情况严重导致原有照明线路老化及短路，需增加照明设备以满足电缆更换需要。

原敷设电缆有中间接头，更换后电缆中间接头取消，单根长度近1800m。电缆廊道内部弯道多，存在两处垂直竖井，部分带电电缆因年代久造成绝缘老化，易发生触电事件。

2.3 电缆敷设更换方式选择

2.3.1 敷设方式选择

电缆敷设一般分为人力敷设和机械设备敷设两种。人力敷设优点是临时电源只需照明即可；缺点是投入人员多，敷设完成后电缆会存在剐蹭，部分位置电缆外绝缘层破损，后期修复工作量大。机械设备敷设优点有：敷设匀速，对于电缆没有大的损伤，可串联使用，实现大规模、长距离大型电缆的输送，不仅可以缩短工期，而且安全可靠；其缺点是临时电源要根据电缆路径通长敷设。

综合考虑，采用电缆输送机进行电缆敷设。

2.3.2 电缆更换方式选择

更换的电缆为扩机工程提供电源，扩机工程正处于调试阶段，不能长时间断电，综合多方考虑，采用敷设→电缆终端制作及耐压试验→断电更换→恢复的流程，合理有效地减少断电时间。经过计算，采用这种方式只需断电1h，断电时间短，不会影响扩机工程设备调试的正常运行。

3 电缆更换前准备工作

3.1 电缆抽检及运输固定

对ZC-YJV22-3×95mm2电缆进行抽检取样，经相关专业机构检测电缆质量合格，满足敷设条件。

到货电缆一盘重达12t，保存在设备库，利用汽车吊将两盘电缆倒运至厂房尾水平台处，将电缆盘平稳放至于电缆支架上。

3.2 敷设临时电源

施工电源利用原有动力检修柜作为一级电源，配置两个二级动力箱，廊道内配电箱作为照明及水泵的主电源，所有配电箱内开关需自带漏电保护器。对于廊道内照明线和水泵电源要做绝缘架空处理，必要部位需进行穿管防护，避免人身触电事故的发生。

3.3 除冰及排水工作

在巡查电缆通道过程中发现因气温降低及岩层渗水等情况造成废弃开关站电缆廊道第一个转弯处存在大量冰柱，造成通道堵塞(见图1)。为加快冰柱消融，在冰层附近布置两台35kW热风机，安排专人进行24小时(三班倒)巡视、值班，防止火灾及短路事故的发生。对于小面积的冰柱采用人工清理的方式，清除时注意防止冰柱坠落造成人员伤害。

图1 废弃开关站冰柱现状

廊道内部岩层渗水、除冰工作造成电缆桥架下方积水无法排净(见图2)。积水对电缆敷设和电缆拆除造成一定影响，采用两台自动控制式2.2kW潜水泵进行排空处理。

图2 廊道内部电缆沟积水现状

3.4 增加照明设施

廊道内部原有照明设备年久失修，照度无法满足现场电缆敷设要求(见图3)，对电缆通道内增加临时照明设备，以满足现场实际需求，为防止跳闸发生照明灯具采用两个回路交替进行布线，廊道内开关要求为带漏保开关，做到一电一闸一保护。

图3 电缆廊道内照明前后对比

3.5 增加电缆输送机及导轮

利用载货汽车将电缆输送机倒运至废弃开关站门口，四人一组逐一将电缆输送机抬至廊道内事先确定的电缆输送机位置(主要放置在拐弯、斜坡段以及长距离直道等合适的位置)进行摆放并加固。将临时电源箱LS-01作为电源起点，敷设一根ZR-YJV-4×6mm2电缆，将所有电缆输送机电机电缆与主电源线连接，在主电源处增加一个小型控制箱便于统一控制输送机启停，确保无误后进行带电试运转。

单盘电缆重量为12t(含电缆盘)，电缆长度1800m，电缆在弯段敷设时，滑轮安装满足电缆弯曲半径的要求。导轮安装根据现场情况固定，每6～7个平导轮设一个“V”形导轮。在转弯、转角处，采用转角导轮，如弯度较大，应多加导轮平滑过渡，在直角处可用2或3个平导轮，将急弯化解，保证敷设过程中电缆的转弯半径过渡平滑、自然。

4 电缆更换施工过程

4.1 施工流程

10kV电缆更换工艺流程见图4。

图4 10kV电缆更换工艺流程

4.2 电缆放线架及电缆盘固定

电缆放线架摆放位置前后布置防滑设施，电缆放线架放置稳妥，在电缆放线架支撑轮处涂抹润滑脂减少电缆盘转动过程中的摩擦力。

电缆及电缆盘自重12t，因此采用直径150mm的4m长实心圆钢作为支撑轴，装设制动设备。电缆盘固定好后电缆敷设方向见图5。

图5 电缆盘及电缆摆放图

4.3 电缆敷设

上述各项工作完成并经监理和业主认可后，对参与电缆敷设的所有工作人员进行技术和安全交底，交底完成后人员做好分工。

根据所输送的电缆大小，调整电缆输送机前后托轮的高度，以便托住电缆，上下移动拖轮高度，然后上紧手旋螺钉。

根据所输送的电缆大小，使橡胶履带松开到位，以便放入所需输送的电缆。

输送机使用前检查各部件的连接螺栓螺母并紧固，检查开式齿轮是否润滑到位，空载运转1min，检查整机联动工作情况。

因电缆单根长度长，且中间不允许有接头，弯道多等情况，单机使用很难满足施工要求，采用8台电缆输送机串联使用。具体操作如下：ⓐ电缆在进入第一台电缆输送机时停止牵引，将电缆夹紧在橡胶履带之间；ⓑ电缆进入第二台电缆输送机时停止牵引，将电缆夹紧在橡胶履带之间，然后开动牵引机和两台电缆输送机；ⓒ 重复上述动作，直至电缆进入最后一台电缆输送机，此时便可以进行整条线路电缆的拖放施工作业。

电缆敷设过程中通信点及人员分布情况：电缆头位置始终保持一人，配置对讲机，有情况随时通报，并终止电缆敷设；另外在电缆竖井段上下各配置一台对讲机，并配专人负责。电缆输送机采用总控方式，沿途各输送机配备一名监护人员，监护人员配置对讲机，出现紧急情况时立即向总控人员发出停机指令；电缆行走过程中在弯段、竖井段“V”形导轮处根据情况设置专人监护。

电缆在开关站部位要进行穿墙敷设，排沙洞出口部位需穿越涵洞。为缩短工期，先将2根电敷设至老厂坝后配电室夹层后，将电缆摆放至电缆桥架中，并进行固定，电缆排列至开关站出口穿墙处后将电缆估算好后断开，将电缆从穿墙孔处穿过，并利用电缆输送机将电缆匀速送至涵洞口，电缆在经过涵洞时做好防护，防止剐蹭造成电缆损伤，待所有电缆从涵洞穿过后进行固定，再将剩余电缆沿着电缆沟敷设至扩机工程配电室相应位置。

4.4 电缆固定

电缆敷设到位后，进行固定工作，电缆敷设一根固定一根。固定时依靠人力将电缆放置在电缆桥架上，在转弯及斜坡位置使用尼龙扎带对其进行绑扎。电缆固定前应注意以下事项：

a.电缆在转弯位置预留好长度，转弯半径需满足电缆要求，转弯半径不超过10倍的电缆直径。

b.电缆固定不允许使用铁线及其他材质的金属物。

c.竖井段电缆每隔2m进行一次固定。

4.5 电缆终端制作及耐压试验

电缆敷设固定完成后，进行终端头制作，电缆终端头制作前做好施工区域的清洁工作，保持施工环境的清洁，根据电缆冷缩终端说明书进行安装，以免影响耐压试验。

制作完成后按照相关要求进行耐压试验，耐压试验前后对三相逐一进行绝缘电阻测试，所有试验均合格后核对电缆相序，无误后进行下一步停电工作。

4.6 停送电电缆更换

电缆耐压合格后，向老厂运行部门提出断开联络开关进行电缆更换申请，停电后待所有安全措施做好后打开开关柜后柜门将原有2根电缆拆除，并同时将新敷设的2根电缆穿至开关柜内部，将电缆头与铜排利用螺栓紧固，上线完成后将开关柜内部孔洞进行防火封堵，确认内部无遗留工器具及杂物后，将柜门上锁。确认两侧均接线完成后撤除安全防护及其他设施，终结工作票并申请送电。

4.7 电缆回收

拆除的两根电缆在开关站廊道口处有一中间接头，经业主及电缆厂家同意后，在中间接头处将两根电缆断开，电缆回收分两步进行：ⓐ廊道内部，将所有电缆从电缆桥架上放至地面，使橡胶履带松开到位，放入需要回收的电缆，将电缆输送机橡胶履带上紧，检查各部件的连接螺栓螺母并紧固，检查开式齿轮是否润滑到位并补涂油脂，确认无误后方可进行电缆回收，沿途安排专人进行看护，有问题及时停止；ⓑ将外部穿越涵洞的电缆沟内电缆利用人力倒出。等廊道内电缆全部回收至开关站外路旁后，将廊道内电缆输送机挪至路面固定好后，将所有电缆回收至中控楼门前位置等候厂家装车。

5 结 语

2018年受降雨影响，黄河上游来水颇丰，洮河和大夏河来水也较多，致使刘家峡水库水位一度逼近防洪库容。电缆更换的顺利完成使得刘家峡扩机工程2台150MW机组顺利进入刘家峡水电厂发电机组序列，扩机工程快速门、排沙洞出水口以及进水口闸门的电源系统得到了有力保障，在主汛期各系统运行正常，助力刘家峡水电厂圆满完成2018年度汛任务。刘家峡水电厂自1969年4月1日首台机组发电以来，已安全运行49年，其中大部分电力电缆已超负荷运行，此次电缆更换测算出来的各部位电缆桥架长度及施工方法，为刘家峡水电厂大规模更换厂用电系统电缆提供了宝贵的经验。