500kV大截面高压电缆智能敷设技术研究

张鸿 康勇全

广州市电力工程有限公司 广东 广州 510260

引言

由于城市土地资源的日益紧张，传统的架空输电线路已无法适应城市发展的需要，高压电缆作为今后城市用电主框架已成为电网建设研究的对象，并逐步开始实施[1]。广州500kV楚庭建设的电缆线路是继北京、上海实施的第三个国内特大城市高压电缆，由于高压电缆截面积大，电缆敷设对设备和技术要求非常严格。为此，本文对广州500kV楚庭电力电缆全自动智能化施工进行研究分析，供以后进行参考。

1 智能电缆敷设系统检查与准备

智能敷设系统设备使用前，应先检查设备是否有零件缺失，各功能部件是否移位，如有异常，及时修正。开机前应先将智能电缆展放平台HDZT一台左右支架放到位（按线缆盘直径及宽度大小），并将所需输送线缆线缆盘置于500kV电缆智能敷设系统HDZFS-500滚轮上。将带有编码器的智能输送机HDS-Z50布置在距线缆盘10～12m左右处，按需在输送机和线缆盘之间放置检测辅助控制装置，另一台智能输送机HDS-Z50布置在距第一台输送机30～50m处，后面按需布置智能电动滚筒HDDL-ZI及辅助滚筒HDL-S；电控箱按现场情况布置。主电源由用户提供，连接于125航空插座上。合上电源，在控制柜上设置各运行参数，选择手动挡，点动确认各功能正常后，方可联网运行。

2 智能电缆敷设

智能电缆展放平台HDZT可和输送机、电动滚筒同步运行，左右支架可按线缆盘宽度大小调整，滚轮间距可按线缆盘直径大小调整。智能电缆展放平台设定速度和智能输送机、电动滚筒速度相一致，一般设定为6m/min（0～10m/min）可调。展放平台设置防线缆下垂装置，采用光电开关检测，当线缆下垂过多时，光电开关检测到信号，反馈控制线缆盘滚轮速度使其降低，线缆慢慢张紧，光电开关无信号时，其速度恢复正常和智能输送机速度相一致[2]。智能电缆展放平台设置防翻转跌落装置，在被动轮外侧设置辅助摇臂装置，摇臂初始状态按线缆盘直径大小调整，摇臂滚轮和线缆盘框架边缘相距5mm，距离可调，如线缆盘移位触碰到摇臂滚轮并移位，则此感应信号反馈给展放平台控制柜停止设备运行，待排除故障，继续启动运行。并和智能输送机及智能电动滚筒通讯，电缆输送速度可在工控机、上设定及调整[3]。智能电缆展放平台功率约8kW。为方便运输，线缆盘展放装置分左右2个支架，对称制作，外形尺寸L*B*h约：3800*1000*800mm；电控柜单独置于设备附近，和主机距离≤5m，方便操作。

3 电缆敷设受力分析

侧压力和牵引力的常用计算公式：

3.1 侧压力

式中：P——侧压力(N/m)；T——牵引力(N)；R——弯曲半径(m)

3.2 水平直线牵引

3.3 倾斜直线牵引

3.4 水平弯曲牵引

3.5 垂直弯曲牵引

3.5.1 凸曲面。

3.5.2 凹曲面。

3.6 倾斜面上垂直牵引

3.6.1 凸曲面。

3.6.2 凹曲面。

式中：T-牵引力(N)；

µ-摩擦系数(见附表A)；

W-电缆每米重量(kg/m)；

L-电缆长度(m)；

θ1-电缆作直线倾斜牵引时的倾斜角(rad)；

θ-弯曲部分的圆心角(rad)；

T1-弯曲前牵引力(N)；

T2-弯曲后牵引力(N)；

R-电缆弯曲时的半径(m)。

按照《电气装置安装工程电缆线路施工及验收标准》GB50168-2018电力电缆在安装时承受的最大拉力不许超过导体截面的70N/mm2，根据公式，影响因素以及之间的相互关系，我们应按以下公式计算牵引力和侧压力的影响。

式中：

T-牵引力；

μ-摩擦系数；

W-电缆单位长度自重；

L-电缆敷设长度；

P-侧压力；

θ-转弯角度；

R-电缆弯曲半径。

备注：电缆最大拉力负荷严禁超越175kN。

根据电缆技术参数可得电缆重量为44.7kg/m，滚轮上牵引µ=0.1，电缆长度=670m，电缆采用牵引头牵引方式计算值如下：①最大牵引强度计算：70N/mm2×2500mm2=175kN；②水平牵引力计算：电缆隧道水平直线段所需牵引力为：TEF=9.8µWL=9.8×0.1×44.7×670=29.35kN；③采用智能放缆架自带驱动动力、并在隧道口设置智能输送机，采用主动驱动方式，故牵引力T=0；④转弯处的侧压力不应大于3kN/m。

4 智能电缆敷设注意事项

电缆智能敷设系统对电缆敷设过程中的受力情况和敷设行进情况进行全程监测如表1所示，并根据监测数据与对应的指标设定阈值进行对比分析智能判断电缆的敷设状况，且在电缆敷设状况异常时，输出报警信息，切断输送设备动力电源的总控制系统，并可联动控制，联动运行时，一键启动，同时按需启动，同步运行，保障电缆敷设的各个点的输送速率和受力均衡可控，杜绝电缆因超牵引力、侧压力过载等导致电缆损伤。

表1 每公里智能敷设系统参数配置表

5 电缆提升与蛇形敷设

电缆上架及固定：采用两种电缆提升方式，电缆采用上线装置将电缆从地面移动至电缆支架夹具上，根据设计要求进行蛇形敷设，敷设方式一般为从电缆前端往后端敷设。电缆“品”字形纵向蛇形敷设时，每5m用一个三相中间非固定夹具；每100m用6个三相中间固定夹具。每种敷设形式转换的交接处用6个三相端末固定夹具。为提高电缆质量及厂家开模次数，经与设计和输电所沟通我单位中间固定统一采用中间固定式夹具。在每相电缆敷设完毕后，即进行摆线及电缆固定工作。蛇形幅垂施工允许误差为-10～0mm，现场以6个蛇形幅垂为1组，按照设计图纸幅垂尺寸，用蛇形工具顶推到位，更换幅垂定位工具定位，防止回弹，待6个幅垂完成后，按顺序依次拆除定位工具，同步安装电缆固定夹具，复测蛇形幅垂尺寸，由2人分别在两跨电缆支架托臂固定点拉直线，蛇形中间用尺子测量辐垂，核实是否满足设计要求。

6 结束语

本文针对500kV高压电缆，结合广州地区首个500kV高压电缆智能化敷设应用实例的工程经验进行分析。提出了500kV电缆在广州电网敷设的可行方案，得到了最佳的技术经济指标。