基于某电缆工程的电缆排列方式研究

刘华祥，兰 亮

（赣州宏远电力勘测设计院有限公司，江西 赣州 34100）

0 引言

电缆排列方式一般有平行排列（水平排列、垂直排列）、品字形接触排列、三角形分相对称排列、L形排列等，如图1-图3所示。

本工程电缆隧道及排管远期回路数众多，排列方式决定隧道及排管的结构尺寸，影响整个工程的总体投资；电缆的排列方式对电缆的载流量、感应电压以及环流比较大的影响，因此需结合以上几种因素合理选择电缆的排列方式[1]。

图1 平行排列方式（水平、垂直）

图2 品字形接触排列方式

图3 三角形分相对称排列

1 工程概况

本文依托某110 kV电缆线路工程，起点为某220 kV变电站110 kV GIS终端，终点为某110 kV变电站外的电缆终端塔。拟建线路电缆选用ZC-YJLW03-Z 64/110 1×800型。

根据现场情况及地质结构，本期线路电缆隧道敷设4×1.03 km，四回路排管敷设4×3.65 km，双回路排管敷设2×1.5 km。

2 结构尺寸

2.1 隧道部分

以本工程电缆隧道段进行分析，远期规划电缆共有8回110 kV+4回220 kV+通信光缆以及若干低压电缆，110 kV及220 kV电缆分别采用不同的排列方式，优化后的隧道结构简图如下：

水平排列：该种排列方式，隧道空间可以得到有效利用（图4）。

图4 电缆隧道结构简图-水平排列

垂直排列：由于隧道中回路数众多，只能部分回路电缆采用垂直排列方式，部分电缆采用其他排列方式，否则电缆隧道将加大尺寸，隧道空间难以有效利用（图5）。

图5 电缆隧道结构简图-垂直排列

品字形接触排列：该种排列方式可以隧道空间最优化，且便于运行维护（图6）。

图6 电缆隧道结构简图-品字形排列

三角形分相对称排列：该种排列方式，每层电缆支架只能敷设1-2 根110 kV电缆，较品字形接触排列方式需增加6 排电缆支架，隧道垂直空间明显不足。调整隧道空间后，电缆隧道高度将达到5.6 m之多，隧道结构明显利用不合理。

通过以上分析，采用垂直方式时，不同回路的电缆有的采用水平排列（品字形接触），有的采用采用垂直排列，电缆排列方式混乱，对运行维护极为不利，因此隧道中排除该种电缆排列方式。因此适合本工程隧道敷设的电缆排列方式为水平排列、品字形接触排列。从结构尺寸上分析，采用品字形接触排列排列方式时，结构尺寸由水平排列方式的2.7 m减小为2.2 m，能够减少工程投资，节约走廊空间；因此，从隧道结构大小方面分析，隧道内110 kV 电缆采用品字形接触排列方式最为经济。

2.2 穿管部分

2.2.1 四回路部分

各种排列方式优化后断面图如图7-图11：

图7 四回路电缆穿管沟断面图-水平排列（1）

图8 四回路电缆穿管沟断面图-水平排列（2）

图9 四回路电缆穿管沟断面图-垂直排列

图10 四回路电缆穿管沟断面图-三角形分相对称排列

图11 四回路电缆穿管沟断面图-L形排列

从断面图分析，电缆采用水平排列（2）、垂直排列或L形排列通道宽度一致，通道断面比水平列方式小1300 mm，比三角分相排列小325 mm，可以最大限度的节省走廊空间；但是本工程电缆的载流量主要受四回路电缆穿管沟断面控制，载流量的大小决定电缆截面的大小，因此穿四回路管部分电缆排列方式需结合载流量分析进行选择。

2.2.2 双回路部分

各种排列方式优化后断面如图12-图15：

图12 双回路电缆穿管沟断面图-水平排列

图13 双回路电缆穿管沟断面图-垂直排列

图14 双回路电缆穿管沟断面图-三角分相对称排列

图15 双回路电缆穿管沟断面图-L形排列

从断面图上分析，水平排列、垂直排列和L形排列通道断面一致，方案最优，可以节省走廊空间325 mm。

2.3 工井部分

本工程工井部分用于电缆排管段，排列方式可以参考隧道部分，为了便于排管施工，工井部分电缆不宜采用品字形接触排列方式，故适合的电缆排列方式有水平排列、垂直排列，三角分相排列。

2.3.1 四回路部分

各种排列方式优化后断面如图16、图17所示。

图16 四回路工井断面图（水平排列）

图17 四回路工井断面图（垂直排列）

从断面图分析，电缆采用单侧水平排列时，通道断面最优，比其他方案窄200～900 mm，可以最大限度的节省走廊空间且不同回路之间不受影响，因此四回工井内电缆推荐采用单侧水平排列方式敷设。

2.3.2 双回路部分

各种排列方式优化后断面如图18、图19所示。

图18 双回路工井断面图（水平排列、双侧垂直排列）

图19 双回路工井断面图（单侧垂直排列、三角排列）

从断面图分析，电缆采用单侧垂直排列或者三角分相排列时，通道断面最优，比其他方案窄200～400 mm，但是采用双侧垂直排列时，两回路电缆排列清晰，回路之间不受影响，且便于施工及运行维护，且通道宽度仅宽200 mm。因此双回工井内电缆推荐采用双侧垂直排列方式敷设。

3 载流量

本工程电缆的最大输送容量必须达到90 MW。综合比较不同排列方式，不同穿管断面（四回路），不同截面下的载流量[2]，计算结果（功率因素按0.95考虑）见表1：

表1 不同截面下的载流量结果

由上表可以看出，无论电缆单侧水平排列、垂直排列或L形排列，800截面可满足系统要求。否则需选择1000截面电缆，每相电缆单价将增加15万/km。因此本工程四回路段电缆选择800截面时，电缆排列方式无论选择哪种均满足要求。

4 感应电压及环流

在结构尺寸最优且满足本工程输送容量前90 MW的前提下，再计算不同排列方式下的感应电压及环流值，计算结果见表2：

表2 不同排列方式下的感应电压及环流值结果

根据上表分析，结果如下：

隧道：采用品字形接触排列时，感应电压及环流均较小。安全可靠性高，损耗小，因此从感应电压及环流分析，隧道段电缆推荐采用品字型接触排列方式。

四回排管：对比分析，无论采用何种排列方式，电压相差不大，但是采用直角L形排列时，环流相对较小，环流大时会加速主绝缘的老化，因此从感应电压及环流分析，四回路排管段电缆推荐采用L形排列。

双回排管：对比分析，无论采用何种排列方式，感应电压相差不大，但是采用直角L形排列时，环流相对较小，环流大时会加速主绝缘的老化，因此从感应电压及环流分析，双回路排段电缆推荐采用L形排列。

5 结语

通过以上分析可以得出如下结论：

隧道内：采用品字形接触排列方式，不仅隧道空间结构小，而且感应电压及环流也较小，安全可靠性高，损耗小，节省投资。

四回排管：采用L形排列方式，可以节省走廊空间，而且环流相对较小。

双回排管：采用L形排列方式，可以节省走廊空间，环流相对较小，损耗小。

四回工井：采用单侧水平排列方式，可以最大限度的节省走廊空间且不同回路之间不受影响，便于运行维护。

双回工井：采用双侧垂直排列方式，两回路电缆排列清晰，回路之间不受影响，且便于施工及运行维护。