铁路站区架空电力线入地改造设计研究

中铁十七局集团有限公司勘察设计院 司永杰

电力线路架空敷设具有易于检修，回路逻辑清晰、成本低廉等优点，前些年被广泛应用。随着社会的发展进步，人们对市容市貌和用电安全有了更高要求，电力线路架空敷设的缺点日益彰显：架空电力线一般位于城市道路两旁，导线多为裸导线，架空电力线与道路两旁树木的树枝经常会交织在一起。大风天气时可能会发生树枝挂断电线的危险，雷雨天气时可能会出现导线短路情况，给供电安全带来很大隐患；道路两旁各种架空线纵横交错，有很多电线并非最初建设时就有，而是后期直接固定在电杆上的，甚至还有很多废弃导线未被及时拆除、仍留在电杆上，远超电杆承载负荷，有倒杆和断杆的危险；有些运营单位为节约成本，在强电电杆上架设通信光缆和电缆，强弱电交织在一起不仅会产生电磁干扰，且有很大安全隐患；城市上空的架空线往往非常凌乱，与对美丽市容市貌的要求极不相符。鉴于以上几点，城市架空电力线入地是城市电网改造进程的必然趋势，其不仅能提升城市形象，更重要的是可使电网的运行更加安全。

铁路站区供配电系统管理模式与地方不同：首产权部门是铁路局供电段，不同的铁路站区其电力设施归不同的供电段管理；其次，铁路站区的用电负荷包括通信、信号设备等与列车运行密切相关的一级负荷，在电力改造过程中不允许中断电源，否则会引起列车安全事故，在进行架空电力线入地改造设计时要尤其注意。

1 现场勘查和资料收集

大秦铁路股份有限公司茶坞铁路站区位于北京市怀柔区，2020年是第六届全国文明城区创建评选的最后一年，目前怀柔区正在全力以赴开展文明城区创建工作。茶坞铁路站区始建于上世纪80年代末，是大秦铁路设置在北京的一个大站区，建站距今已有三十余年，电力线路多为水泥电杆架空敷设。随着人们生活水平的提高和电器设备的普及，在原有电杆上又新增了许多电缆、电线，横七竖八、形成了黑色“蜘蛛网”，严重影响了城市美观，距离文明城区创建的指标有较大差距。为改善目前的不良面貌，提升铁路站区整体形象，响应怀柔区创城工作，特对茶坞站区架空电力线路进行入地改造。

电力改造项目不同于新建项目，在一张白纸上画画容易，想要在一副既有画作上做文章就难了。改造项目要因势利导，既要达到电缆入地的目的，也要考虑充分利用既有设备，达到美化环境和安全用电的目的，所以现场勘查和资料收集在改造项目中尤为重要。

现场勘查。首先要与建设单位进行沟通，确定设计范围。本工程设计范围为北起金桥宾馆、南至茶坞站站台，西起茶坞加油站、东至怀昌路。在进行现场勘查时，要记录每根水泥电杆的编号，理清每回路架空线的上端电源来自哪里，为哪些建筑单体或设备供电，必要时要用手机拍照和录像，为设计图纸提供依据。

资料收集阶段需要做的工作如下：委托测量部门绘制茶坞铁路站区的地形图，图上着重标注站区内所有变配电亭和水泥电杆的编号及位置；去电力产权部门（供电段）收集站区内供配电的图纸资料，包括每个变配电亭内的变压器型号、所带负荷情况、架空线的型号和截面积等。铁路站区面积较大，用电负荷比较分散，在收集资料时要特别留意信号、通信设备的供电情况，这些设备与列车运行安全息息相关，不允许中断电源，为其供电的架空线需要单独制定入地方案；去房建段和通信段收集给排水、暖气、燃气、通信管网的图纸，了解站区内地下管网的情况，为电缆入地的路径选择提供依据。

2 设计方案

2.1 电缆路径

茶坞铁路站区所有架空电力线路均为10kV和380V电压等级的线路，且10kV电力线路很少，经与建设单位和电力产权部门协商，本次只将380V低压架空线入地。既有低压架空线从各个变配电亭引出后，沿道路两侧架空敷设至各个建筑单体，为使电力线路清晰明了，便于后期检修维护，本设计将既有低压架空线沿原路径入地，即将电缆与架空线敷设于道路的同一侧。对于有电缆分支、T接的电杆，在该电杆旁边合适位置设置户外型低压配电柜。

对于改造项目，由于地下通信、电力、给排水、燃气、暖气管道众多，在选择电缆路径时，要按照规范要求合理避让既有管道和建筑物。直埋敷设的电力电缆与各种地下管线平行、交叉敷设的间距要求如表1，其中：①用隔板分隔或电缆穿管时不得小于0.25m；②用隔板分隔或电缆穿管时不得小于0.1m；③特殊情况时减少值不得大于50%。

表1 电缆与电缆、管道、道路、构筑物等之间允许的最小距离(m)

2.2 敷设方式选择

低压架空线入地改造工程中，由于砌筑电缆沟、埋设电力保护管、挖填直埋电缆沟等土建工程费用很高，所以电缆敷设方式的选择对工程造价有很大影响，合理选择电缆敷设方式是制定设计方案的首要环节。电力电缆常用的敷设方式有电缆沟敷设、穿保护管埋地敷设和直埋敷设。

电缆沟敷设方式。即在道路上设置电缆沟，电缆沟内部两侧设钢制电缆支架，将电力电缆敷设于电缆支架上。电缆沟通常为砖砌或混凝土结构，电缆沟敷设电缆施工简单，后期维护和检修方便，但造价偏高、防水难度大，露天设置的沟盖板也会影响地面美观。采用电缆沟敷设电缆常用于电缆需要分期敷设且路面开挖不方便的情况[1]。

图1 电缆沟示意图

电力电缆穿保护管埋地敷设。在市政电力建设中应用广泛，常用电缆保护管有碳素波纹管、改性聚丙烯（MPP）管、涂塑钢管、氯化聚氯乙烯（CPVC）管、水泥管等。其中，碳素波纹管挠度大、不宜多根并列敷设，涂塑钢管接头较难处理，普通水泥管内壁粗糙、容易损坏电缆。考虑到铁路站区对供电可靠性要求较高，本工程推荐使用改性聚丙烯（MPP）管。

图2 电缆保护管埋地敷设示意图

电力电缆直埋敷设。就是将电力电缆直接埋设于地下，采用直埋敷设方式的电缆需选用铠装电缆。敷设电缆时需在电缆下部铺设保护砂垫层，电缆上部覆盖保护盖板。电缆直埋敷设于冻土地区时应埋入冻土层以下，当受条件限制时应采取防止电缆受到损伤的措施。另外，直埋敷设的电缆直线间隔100米（及以下）、转弯、电缆分支T接、电缆接头等处应设置电缆标志桩。直埋敷设时电缆应避开含有酸、碱等强腐蚀或杂散电流电化学腐蚀严重影响的地段（图3）。

图3 电缆直埋敷设示意图

电缆沟敷设/穿管埋地敷设/直埋敷设方式的优缺点比较如下：电缆通道适应性。可容纳多回线路，适应性强，但电缆沟本身易受外力破坏/电缆通道留有备用穿线管，后期可再增加电缆根数，适应性好，不易遭受外力破坏/电缆通道敷设后，不易增加电缆根数，适应性差，易遭受外力破坏；运行维护与检修。非常方便/不太方便/不易更换电缆；施工工艺。施工工艺较复杂/施工难度大，敷设电缆工艺要求高/施工工艺简单，质量可靠；工作井。打开盖板即可检修，不需要设工作井/直线段每隔80米或拐角处需设检查井/不需要设检查井，但需要设电缆标示桩；防排水。电缆沟有进水风险，需要考虑排水措施/防排水问题不易解决/不存在防排水问题；投资。投资大/投资较大/投资少。

由于茶坞铁路站区用电负荷比较分散，共设有7个变配电亭，所以每个变配电亭馈出的用电回路并不多，结合几种敷设方式的优缺点及工程造价，本工程最终选用直埋方式敷设电缆。电力电缆在正常路段直埋敷设，过车行道时穿热镀锌钢管埋地敷设。站区内有一些信号、通信等与行车安全有关的用电设备，其供电电缆横穿马路架空敷设。由于这些设备不允许停电，故电缆过马路穿保护管时不能割接，需将电缆保护管更换为镀锌槽钢，即将两根镀锌槽钢对扣、电缆放置其中，这样就达到了在不切断电缆的前提下对电缆进行过路防护的目的。

2.3 电缆及设备选型

电缆选型。电力电缆种类繁多，按电缆的绝缘和结构不同，可分为纸绝缘电缆、压力电缆和挤包绝缘电缆三类。交联聚乙烯（YJV）电缆作为挤包绝缘电缆的一种，其安全性高、安装工艺简单，广泛应用于低压供配电系统[2]。本工程中电力电缆采用直埋方式敷设，考虑到直埋电缆的环境较差、易受外力破坏，故选用钢带铠装电缆YJV22-0.6/1kV作为本工程的电缆。本工程中既有架空线多为钢芯铝绞线（LGJ），本次改造为铜芯电缆。一方面，茶坞站区主干电力线路始建于上世纪80年代末，多年来用电负荷持续增加，虽经历过几次改造，但大部分线路仍处于超负荷运行状态；另一方面，架空线入地是一项民生工程，在设计时需考虑电力用户5～10年的发展需求，选择电缆截面时要适当放大。所以本工程设计时按同回路架空线载流量放大两个型号选择电缆截面。

设备选型。本工程在户外配电柜内进行电缆分接，配电柜采用钢制外壳，落地抬高30cm安装，安全起见，在配电柜四周设防护栅栏。配电柜内断路器选择带漏电保护功能的电子式真空断路器。按照中国铁路太原局集团有限公司《完善水电计量器具智能化》的有关规定，每个用电回路均设智能型电度表，该电表可实现远程数据传输功能，且体积小便于安装。

3 结语

铁路站区服务于铁路运输，随着铁路的建设而修建，大部分建成年代较早，职工的工作和生活环境较差。随着城市化进程的不断加快，位于城市中的铁路站区也顺应时代趋势，对工作和生活环境有了更高的要求。架空电力线入地改造作为一项民生工程，不仅可改善职工的工作和生活环境，且能让用电更安全。在进行架空电力线入地改造工程施工时，要先将电缆敷设完成，再利用天窗点倒接电源，最大程度保证站区内电力供应，降低停电对职工生产生活的影响。真正实现美化环境，造福职工。