220kV电力电缆线路的设计和施工思路问题分析

2022-02-06广州电力建设有限公司吴林龙

电力设备管理 2022年23期

广州电力建设有限公司吴林龙

220kV电缆线路属于输电线路的重点，多数地区应用220kV电缆向城市供电。220kV变电站的输电线路以长线输出为主，所以大容量、长距离的线路设计与施工已成为电力供应的重点。城市经济支持下用电负荷增加，相应增加电缆线路输送容量，加强了线路工频磁场，影响周边环境与电力人员。

1 220kV电力电缆线路设计分析

1.1 选址设计

电网建设规模持续扩大，相应加大了电网建设与运行难度，极易受到土体环境、电磁环境影响，危害电力系统运行。电缆线路建设期间，为了维护电缆线路运行安全、加强电磁抗干扰效果、降低电网建设成本，在施工时应规避施工建设、树木砍伐、建筑拆迁等区域。在线路设计期间，掌握人口分布、建筑分布、树木资源，减少额外施工影响，降低施工难度。通过此种方式可以使施工造价降低，同时避免出现安全问题。

我国各地区的环境气候差异大且水文地质条件不同，电缆路线需要跨越高海拔区、雷电区。在施工过程中极易遭受倒塌、雷击事故，施工风险性较高[1]。在项目设计过程中，勘测气候环境与地势条件，提供安全的施工环境。优质的施工环境可以确保施工建设顺利性，减少意外风险、控制意外支出，以免造成人员伤亡事件。因此在220kV电力线路设计时须确保选址科学性，考虑气候环境、地质条件、地理特征，降低风险影响，维护施工建设顺利性。

1.2 电缆型式与截面选取

按照电力电缆线路技术，优选铜芯电力线路。在施工建设期间，科学选取线路线芯与截面积，按照变电工程输送容量设定合理数据。220kV电力线路截流因素，即线芯形式与电缆截面积与电力线路接地样式的关系密切。在变电工程中，截面积按照电缆制造企业提供的截流量换算。

1.3 电缆排列设计

220kV电力线路排列，采用正三角排列方式，间距范围为250～350mm。通过研究可知，缩小电缆间距有助于降低电缆磁场的能耗。在电力电缆排列设计中，按照保护层感应电压分段设计，设计人员考虑电缆电压与运行环境。通常情况下，220kV电力线路应当设计为3的倍数，以科学方式排列电缆，在保障电缆载流量的同时缩小电缆间距、降低安装高度，在标准输送容量下合理控制电力电缆工频磁场。

1.4 接地方式设计

在设计220kV电力电缆接地方式时应当保证电感应正常。负荷电流配置铝护套，加强电感应效果。如果感应电势比较高则会损坏铝护套绝缘。当线缆温度持续升高，则会加剧电力能源损耗，影响电缆运行效率与质量。在设计期间，为了预防上述问题，必须合理选择铝护套，使感应电势处于安全标准范围内。以分段方式调整护套接地方式、以交叉互连接地法，可以控制铝护套环流损失问题，维护电缆运行可靠性。

图1 电缆接地系统设计图

220kV电缆接地设计中，需要按照建设地点的自然环境、水文地质，合理选择电力电缆线路与接头位置。按照护套感应电压大小分段。对于护层接地方式，当线路较短则应用两端并联接地法；当线路适中时应用互联接地方式；当线路较长时应用交叉互联接地法。遵循上述要求，做好电力电缆接地设计后，既可以满足应用需求，同时确保电缆运行安全性、降低线损率，提升运行效率与质量。在电力电缆接地方式设计中，按照实际情况分段，交叉互联电力电缆分段并非完全相同。针对单根电力电缆，无需分段处理。

2 220kV电力电缆线路施工分析

2.1 电缆敷设方式

在220kV电力电缆铺设中，包括直埋、电缆沟、排管、电缆隧道方式。在电缆线路施工中，电缆铺设方式必须参考施工实际情况，注重以下施工要点：竖井内铺设电缆，中间部分不能接头。当铺设竖井深度较大，则需要将电缆接头设置在水平巷道中断位置；钻孔内铺设电缆，确保铺设电缆固定在钢丝绳上，钻孔稳定性不足时，则加设保护套管；水平巷道内铺设时应用非可燃性材料覆盖，严禁在排水沟内铺设电路。

排管内部铺设电缆时，为了确保铺设质量，需要在转角位置设置转角井。在直铺部分，每相隔100m设置1个直线井，以确保施工便利性；电缆隧道内铺设时，确保隧道内出口数量超过2个。人孔直径部分直径大于20cm。隧道内部设置照明灯，电压设置控制在36V以内。保证通道内地面平稳性，坡度小于0.5%。隧道设计中，保证自然通风，当隧道内电力损失率超过200W/m时使用机械通风方式，维护电缆输电安全性。

2.2 固定线路与保护管

在固定电缆线路时，选用刚性固定方式。针对转弯紧邻位置、两端接头位置，选择一个部位进行刚性固定。针对垂直、斜坡高处线路来说，需要进行两处刚性固定，防止电缆线路脱落。针对蛇形铺设线路，应用挠性连接法。如果遭遇蛇形过渡则以刚性固定法为主，维护线路稳定性。施工方为了降低造价，常出现偷工减料行为，对线路固定效果影响大。科学监督和管理线路固定处理，确保预算充足。

在固定保护管时以非磁性保护管为主，包括玻璃钢管、MEPT材料，能够维护线路运行稳定性，并且对线路强度要求高。在选择材料时应当规避安全风险。通常情况下，220kV电缆保护管应当考虑抵抗力、设计要求、机械力选择适宜的保护管。对于交流单相电缆采用单根保护管，则不能选择末端未分隔钢管为保护管。电缆铺设对机械强度要求高，严禁使用钢材料保护管。轴向切开钢管，保留1cm开口，使用钢条焊接以免切断磁路，维护钢管机械强度。

2.3 附件安装要求

在220kV电力电缆施工中，详细介绍线路施工注意点。由于输电线路电缆铺设为复杂作业，不仅要注重电缆线路铺设，还应当关注附件布置与安装。在220kV电缆铺设操作中，除非电缆支架提出特殊要求，满足1kA电流的交流系统要求，其他情况均采用钢制支架。对于220kV电缆中间接头，划分为绝缘中间接头、直通中间接头方式。为维护线路设计规范性，在选择电缆外壳时优先选择整体预制玻璃钢防水外壳，同时注重电力电缆接头部分。为确保接头操作方便，需设置独立电缆结构工井，维护施工安全性。

选择220kV电缆终端时，常见包括干式硅胶终端、瓷套式终端、GIS终端。在220kV电力电缆安装中，需按照电缆铺设类型，选择相应的终端。如敞开式变电站进线架构，在选择终端时倾向于瓷套式终端。当电缆连接架空线时则倾向干式硅胶终端，在选择GIS变电站终端时倾向GIS终端。电缆T接头属于220kV电缆的先进终端，国内使用比较少。应用电缆T接头时要建设T接房，之后选择相应终端实现T接。

2.4 线路防火保护

针对220kV电力电缆防火保护，需要针对穿越点、护套、结构位置而言。线路热量较高时，采用乙烯绝缘护套进行保护、即PE护套，防水性能较强。如果线路出现火情后使用埋沙法灭火，在工井内埋沙。电缆敷设结束后，在围墙出口、板位置、沟道出口上以防火堵料方式处理。针对孔口两侧线路，涂抹2m以上的防火材料，采取3次均匀涂刷法，确保材料厚度大于1mm。当电缆铺设涉及到穿越施工时，在穿越位置、管口位置使用防火材料封堵以实现阻燃效果。在中间接头两端3m区域并且靠近电缆线路的位置，涂刷防火材料以达到防火效果。不能为了降低施工造价随意缩短涂刷距离，遗留安全隐患。整个施工过程中，监理人员必须注重监管防火保护措施的落实情况。