基于某電纜工程的電纜排列方式研究

劉華祥，蘭 亮

（贛州宏遠(yuǎn)電力勘測設(shè)計(jì)院有限公司，江西 贛州 34100）

0 引言

電纜排列方式一般有平行排列（水平排列、垂直排列）、品字形接觸排列、三角形分相對稱排列、L形排列等，如圖1-圖3所示。

本工程電纜隧道及排管遠(yuǎn)期回路數(shù)眾多，排列方式?jīng)Q定隧道及排管的結(jié)構(gòu)尺寸，影響整個(gè)工程的總體投資；電纜的排列方式對電纜的載流量、感應(yīng)電壓以及環(huán)流比較大的影響，因此需結(jié)合以上幾種因素合理選擇電纜的排列方式[1]。

圖1 平行排列方式（水平、垂直）

圖2 品字形接觸排列方式

圖3 三角形分相對稱排列

1 工程概況

本文依托某110 kV電纜線路工程，起點(diǎn)為某220 kV變電站110 kV GIS終端，終點(diǎn)為某110 kV變電站外的電纜終端塔。擬建線路電纜選用ZC-YJLW03-Z 64/110 1×800型。

根據(jù)現(xiàn)場情況及地質(zhì)結(jié)構(gòu)，本期線路電纜隧道敷設(shè)4×1.03 km，四回路排管敷設(shè)4×3.65 km，雙回路排管敷設(shè)2×1.5 km。

2 結(jié)構(gòu)尺寸

2.1 隧道部分

以本工程電纜隧道段進(jìn)行分析，遠(yuǎn)期規(guī)劃電纜共有8回110 kV+4回220 kV+通信光纜以及若干低壓電纜，110 kV及220 kV電纜分別采用不同的排列方式，優(yōu)化后的隧道結(jié)構(gòu)簡圖如下：

水平排列：該種排列方式，隧道空間可以得到有效利用（圖4）。

圖4 電纜隧道結(jié)構(gòu)簡圖-水平排列

垂直排列：由于隧道中回路數(shù)眾多，只能部分回路電纜采用垂直排列方式，部分電纜采用其他排列方式，否則電纜隧道將加大尺寸，隧道空間難以有效利用（圖5）。

圖5 電纜隧道結(jié)構(gòu)簡圖-垂直排列

品字形接觸排列：該種排列方式可以隧道空間最優(yōu)化，且便于運(yùn)行維護(hù)（圖6）。

圖6 電纜隧道結(jié)構(gòu)簡圖-品字形排列

三角形分相對稱排列：該種排列方式，每層電纜支架只能敷設(shè)1-2 根110 kV電纜，較品字形接觸排列方式需增加6 排電纜支架，隧道垂直空間明顯不足。調(diào)整隧道空間后，電纜隧道高度將達(dá)到5.6 m之多，隧道結(jié)構(gòu)明顯利用不合理。

通過以上分析，采用垂直方式時(shí)，不同回路的電纜有的采用水平排列（品字形接觸），有的采用采用垂直排列，電纜排列方式混亂，對運(yùn)行維護(hù)極為不利，因此隧道中排除該種電纜排列方式。因此適合本工程隧道敷設(shè)的電纜排列方式為水平排列、品字形接觸排列。從結(jié)構(gòu)尺寸上分析，采用品字形接觸排列排列方式時(shí)，結(jié)構(gòu)尺寸由水平排列方式的2.7 m減小為2.2 m，能夠減少工程投資，節(jié)約走廊空間；因此，從隧道結(jié)構(gòu)大小方面分析，隧道內(nèi)110 kV 電纜采用品字形接觸排列方式最為經(jīng)濟(jì)。

2.2 穿管部分

2.2.1 四回路部分

各種排列方式優(yōu)化后斷面圖如圖7-圖11：

圖7 四回路電纜穿管溝斷面圖-水平排列（1）

圖8 四回路電纜穿管溝斷面圖-水平排列（2）

圖9 四回路電纜穿管溝斷面圖-垂直排列

圖10 四回路電纜穿管溝斷面圖-三角形分相對稱排列

圖11 四回路電纜穿管溝斷面圖-L形排列

從斷面圖分析，電纜采用水平排列（2）、垂直排列或L形排列通道寬度一致，通道斷面比水平列方式小1300 mm，比三角分相排列小325 mm，可以最大限度的節(jié)省走廊空間；但是本工程電纜的載流量主要受四回路電纜穿管溝斷面控制，載流量的大小決定電纜截面的大小，因此穿四回路管部分電纜排列方式需結(jié)合載流量分析進(jìn)行選擇。

2.2.2 雙回路部分

各種排列方式優(yōu)化后斷面如圖12-圖15：

圖12 雙回路電纜穿管溝斷面圖-水平排列

圖13 雙回路電纜穿管溝斷面圖-垂直排列

圖14 雙回路電纜穿管溝斷面圖-三角分相對稱排列

圖15 雙回路電纜穿管溝斷面圖-L形排列

從斷面圖上分析，水平排列、垂直排列和L形排列通道斷面一致，方案最優(yōu)，可以節(jié)省走廊空間325 mm。

2.3 工井部分

本工程工井部分用于電纜排管段，排列方式可以參考隧道部分，為了便于排管施工，工井部分電纜不宜采用品字形接觸排列方式，故適合的電纜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

各種排列方式優(yōu)化后斷面如圖16、圖17所示。

圖16 四回路工井?dāng)嗝鎴D（水平排列）

圖17 四回路工井?dāng)嗝鎴D（垂直排列）

從斷面圖分析，電纜采用單側(cè)水平排列時(shí)，通道斷面最優(yōu)，比其他方案窄200～900 mm，可以最大限度的節(jié)省走廊空間且不同回路之間不受影響，因此四回工井內(nèi)電纜推薦采用單側(cè)水平排列方式敷設(shè)。

2.3.2 雙回路部分

各種排列方式優(yōu)化后斷面如圖18、圖19所示。

圖18 雙回路工井?dāng)嗝鎴D（水平排列、雙側(cè)垂直排列）

圖19 雙回路工井?dāng)嗝鎴D（單側(cè)垂直排列、三角排列）

從斷面圖分析，電纜采用單側(cè)垂直排列或者三角分相排列時(shí)，通道斷面最優(yōu)，比其他方案窄200～400 mm，但是采用雙側(cè)垂直排列時(shí)，兩回路電纜排列清晰，回路之間不受影響，且便于施工及運(yùn)行維護(hù)，且通道寬度僅寬200 mm。因此雙回工井內(nèi)電纜推薦采用雙側(cè)垂直排列方式敷設(shè)。

3 載流量

本工程電纜的最大輸送容量必須達(dá)到90 MW。綜合比較不同排列方式，不同穿管斷面（四回路），不同截面下的載流量[2]，計(jì)算結(jié)果（功率因素按0.95考慮）見表1：

表1 不同截面下的載流量結(jié)果

由上表可以看出，無論電纜單側(cè)水平排列、垂直排列或L形排列，800截面可滿足系統(tǒng)要求。否則需選擇1000截面電纜，每相電纜單價(jià)將增加15萬/km。因此本工程四回路段電纜選擇800截面時(shí)，電纜排列方式無論選擇哪種均滿足要求。

4 感應(yīng)電壓及環(huán)流

在結(jié)構(gòu)尺寸最優(yōu)且滿足本工程輸送容量前90 MW的前提下，再計(jì)算不同排列方式下的感應(yīng)電壓及環(huán)流值，計(jì)算結(jié)果見表2：

表2 不同排列方式下的感應(yīng)電壓及環(huán)流值結(jié)果

根據(jù)上表分析，結(jié)果如下：

隧道：采用品字形接觸排列時(shí)，感應(yīng)電壓及環(huán)流均較小。安全可靠性高，損耗小，因此從感應(yīng)電壓及環(huán)流分析，隧道段電纜推薦采用品字型接觸排列方式。

四回排管：對比分析，無論采用何種排列方式，電壓相差不大，但是采用直角L形排列時(shí)，環(huán)流相對較小，環(huán)流大時(shí)會(huì)加速主絕緣的老化，因此從感應(yīng)電壓及環(huán)流分析，四回路排管段電纜推薦采用L形排列。

雙回排管：對比分析，無論采用何種排列方式，感應(yīng)電壓相差不大，但是采用直角L形排列時(shí)，環(huán)流相對較小，環(huán)流大時(shí)會(huì)加速主絕緣的老化，因此從感應(yīng)電壓及環(huán)流分析，雙回路排段電纜推薦采用L形排列。

5 結(jié)語

通過以上分析可以得出如下結(jié)論：

隧道內(nèi)：采用品字形接觸排列方式，不僅隧道空間結(jié)構(gòu)小，而且感應(yīng)電壓及環(huán)流也較小，安全可靠性高，損耗小，節(jié)省投資。

四回排管：采用L形排列方式，可以節(jié)省走廊空間，而且環(huán)流相對較小。

雙回排管：采用L形排列方式，可以節(jié)省走廊空間，環(huán)流相對較小，損耗小。

四回工井：采用單側(cè)水平排列方式，可以最大限度的節(jié)省走廊空間且不同回路之間不受影響，便于運(yùn)行維護(hù)。

雙回工井：采用雙側(cè)垂直排列方式，兩回路電纜排列清晰，回路之間不受影響，且便于施工及運(yùn)行維護(hù)。