鐵路站區(qū)架空電力線入地改造設計研究

中鐵十七局集團有限公司勘察設計院 司永杰

電力線路架空敷設具有易于檢修，回路邏輯清晰、成本低廉等優(yōu)點，前些年被廣泛應用。隨著社會的發(fā)展進步，人們對市容市貌和用電安全有了更高要求，電力線路架空敷設的缺點日益彰顯：架空電力線一般位于城市道路兩旁，導線多為裸導線，架空電力線與道路兩旁樹木的樹枝經常會交織在一起。大風天氣時可能會發(fā)生樹枝掛斷電線的危險，雷雨天氣時可能會出現(xiàn)導線短路情況，給供電安全帶來很大隱患；道路兩旁各種架空線縱橫交錯，有很多電線并非最初建設時就有，而是后期直接固定在電桿上的，甚至還有很多廢棄導線未被及時拆除、仍留在電桿上，遠超電桿承載負荷，有倒桿和斷桿的危險；有些運營單位為節(jié)約成本，在強電電桿上架設通信光纜和電纜，強弱電交織在一起不僅會產生電磁干擾，且有很大安全隱患；城市上空的架空線往往非常凌亂，與對美麗市容市貌的要求極不相符。鑒于以上幾點，城市架空電力線入地是城市電網(wǎng)改造進程的必然趨勢，其不僅能提升城市形象，更重要的是可使電網(wǎng)的運行更加安全。

鐵路站區(qū)供配電系統(tǒng)管理模式與地方不同：首產權部門是鐵路局供電段，不同的鐵路站區(qū)其電力設施歸不同的供電段管理；其次，鐵路站區(qū)的用電負荷包括通信、信號設備等與列車運行密切相關的一級負荷，在電力改造過程中不允許中斷電源，否則會引起列車安全事故，在進行架空電力線入地改造設計時要尤其注意。

1 現(xiàn)場勘查和資料收集

大秦鐵路股份有限公司茶塢鐵路站區(qū)位于北京市懷柔區(qū)，2020年是第六屆全國文明城區(qū)創(chuàng)建評選的最后一年，目前懷柔區(qū)正在全力以赴開展文明城區(qū)創(chuàng)建工作。茶塢鐵路站區(qū)始建于上世紀80年代末，是大秦鐵路設置在北京的一個大站區(qū)，建站距今已有三十余年，電力線路多為水泥電桿架空敷設。隨著人們生活水平的提高和電器設備的普及，在原有電桿上又新增了許多電纜、電線，橫七豎八、形成了黑色“蜘蛛網(wǎng)”，嚴重影響了城市美觀，距離文明城區(qū)創(chuàng)建的指標有較大差距。為改善目前的不良面貌，提升鐵路站區(qū)整體形象，響應懷柔區(qū)創(chuàng)城工作，特對茶塢站區(qū)架空電力線路進行入地改造。

電力改造項目不同于新建項目，在一張白紙上畫畫容易，想要在一副既有畫作上做文章就難了。改造項目要因勢利導，既要達到電纜入地的目的，也要考慮充分利用既有設備，達到美化環(huán)境和安全用電的目的，所以現(xiàn)場勘查和資料收集在改造項目中尤為重要。

現(xiàn)場勘查。首先要與建設單位進行溝通，確定設計范圍。本工程設計范圍為北起金橋賓館、南至茶塢站站臺，西起茶塢加油站、東至懷昌路。在進行現(xiàn)場勘查時，要記錄每根水泥電桿的編號，理清每回路架空線的上端電源來自哪里，為哪些建筑單體或設備供電，必要時要用手機拍照和錄像，為設計圖紙?zhí)峁┮罁?jù)。

資料收集階段需要做的工作如下：委托測量部門繪制茶塢鐵路站區(qū)的地形圖，圖上著重標注站區(qū)內所有變配電亭和水泥電桿的編號及位置；去電力產權部門（供電段）收集站區(qū)內供配電的圖紙資料，包括每個變配電亭內的變壓器型號、所帶負荷情況、架空線的型號和截面積等。鐵路站區(qū)面積較大，用電負荷比較分散，在收集資料時要特別留意信號、通信設備的供電情況，這些設備與列車運行安全息息相關，不允許中斷電源，為其供電的架空線需要單獨制定入地方案；去房建段和通信段收集給排水、暖氣、燃氣、通信管網(wǎng)的圖紙，了解站區(qū)內地下管網(wǎng)的情況，為電纜入地的路徑選擇提供依據(jù)。

2 設計方案

2.1 電纜路徑

茶塢鐵路站區(qū)所有架空電力線路均為10kV和380V電壓等級的線路，且10kV電力線路很少，經與建設單位和電力產權部門協(xié)商，本次只將380V低壓架空線入地。既有低壓架空線從各個變配電亭引出后，沿道路兩側架空敷設至各個建筑單體，為使電力線路清晰明了，便于后期檢修維護，本設計將既有低壓架空線沿原路徑入地，即將電纜與架空線敷設于道路的同一側。對于有電纜分支、T接的電桿，在該電桿旁邊合適位置設置戶外型低壓配電柜。

對于改造項目，由于地下通信、電力、給排水、燃氣、暖氣管道眾多，在選擇電纜路徑時，要按照規(guī)范要求合理避讓既有管道和建筑物。直埋敷設的電力電纜與各種地下管線平行、交叉敷設的間距要求如表1，其中：①用隔板分隔或電纜穿管時不得小于0.25m；②用隔板分隔或電纜穿管時不得小于0.1m；③特殊情況時減少值不得大于50%。

表1 電纜與電纜、管道、道路、構筑物等之間允許的最小距離(m)

2.2 敷設方式選擇

低壓架空線入地改造工程中，由于砌筑電纜溝、埋設電力保護管、挖填直埋電纜溝等土建工程費用很高，所以電纜敷設方式的選擇對工程造價有很大影響，合理選擇電纜敷設方式是制定設計方案的首要環(huán)節(jié)。電力電纜常用的敷設方式有電纜溝敷設、穿保護管埋地敷設和直埋敷設。

電纜溝敷設方式。即在道路上設置電纜溝，電纜溝內部兩側設鋼制電纜支架，將電力電纜敷設于電纜支架上。電纜溝通常為磚砌或混凝土結構，電纜溝敷設電纜施工簡單，后期維護和檢修方便，但造價偏高、防水難度大，露天設置的溝蓋板也會影響地面美觀。采用電纜溝敷設電纜常用于電纜需要分期敷設且路面開挖不方便的情況[1]。

圖1 電纜溝示意圖

電力電纜穿保護管埋地敷設。在市政電力建設中應用廣泛，常用電纜保護管有碳素波紋管、改性聚丙烯（MPP）管、涂塑鋼管、氯化聚氯乙烯（CPVC）管、水泥管等。其中，碳素波紋管撓度大、不宜多根并列敷設，涂塑鋼管接頭較難處理，普通水泥管內壁粗糙、容易損壞電纜?？紤]到鐵路站區(qū)對供電可靠性要求較高，本工程推薦使用改性聚丙烯（MPP）管。

圖2 電纜保護管埋地敷設示意圖

電力電纜直埋敷設。就是將電力電纜直接埋設于地下，采用直埋敷設方式的電纜需選用鎧裝電纜。敷設電纜時需在電纜下部鋪設保護砂墊層，電纜上部覆蓋保護蓋板。電纜直埋敷設于凍土地區(qū)時應埋入凍土層以下，當受條件限制時應采取防止電纜受到損傷的措施。另外，直埋敷設的電纜直線間隔100米（及以下）、轉彎、電纜分支T接、電纜接頭等處應設置電纜標志樁。直埋敷設時電纜應避開含有酸、堿等強腐蝕或雜散電流電化學腐蝕嚴重影響的地段（圖3）。

圖3 電纜直埋敷設示意圖

電纜溝敷設/穿管埋地敷設/直埋敷設方式的優(yōu)缺點比較如下：電纜通道適應性?？扇菁{多回線路，適應性強，但電纜溝本身易受外力破壞/電纜通道留有備用穿線管，后期可再增加電纜根數(shù)，適應性好，不易遭受外力破壞/電纜通道敷設后，不易增加電纜根數(shù)，適應性差，易遭受外力破壞；運行維護與檢修。非常方便/不太方便/不易更換電纜；施工工藝。施工工藝較復雜/施工難度大，敷設電纜工藝要求高/施工工藝簡單，質量可靠；工作井。打開蓋板即可檢修，不需要設工作井/直線段每隔80米或拐角處需設檢查井/不需要設檢查井，但需要設電纜標示樁；防排水。電纜溝有進水風險，需要考慮排水措施/防排水問題不易解決/不存在防排水問題；投資。投資大/投資較大/投資少。

由于茶塢鐵路站區(qū)用電負荷比較分散，共設有7個變配電亭，所以每個變配電亭饋出的用電回路并不多，結合幾種敷設方式的優(yōu)缺點及工程造價，本工程最終選用直埋方式敷設電纜。電力電纜在正常路段直埋敷設，過車行道時穿熱鍍鋅鋼管埋地敷設。站區(qū)內有一些信號、通信等與行車安全有關的用電設備，其供電電纜橫穿馬路架空敷設。由于這些設備不允許停電，故電纜過馬路穿保護管時不能割接，需將電纜保護管更換為鍍鋅槽鋼，即將兩根鍍鋅槽鋼對扣、電纜放置其中，這樣就達到了在不切斷電纜的前提下對電纜進行過路防護的目的。

2.3 電纜及設備選型

電纜選型。電力電纜種類繁多，按電纜的絕緣和結構不同，可分為紙絕緣電纜、壓力電纜和擠包絕緣電纜三類。交聯(lián)聚乙烯（YJV）電纜作為擠包絕緣電纜的一種，其安全性高、安裝工藝簡單，廣泛應用于低壓供配電系統(tǒng)[2]。本工程中電力電纜采用直埋方式敷設，考慮到直埋電纜的環(huán)境較差、易受外力破壞，故選用鋼帶鎧裝電纜YJV22-0.6/1kV作為本工程的電纜。本工程中既有架空線多為鋼芯鋁絞線（LGJ），本次改造為銅芯電纜。一方面，茶塢站區(qū)主干電力線路始建于上世紀80年代末，多年來用電負荷持續(xù)增加，雖經歷過幾次改造，但大部分線路仍處于超負荷運行狀態(tài)；另一方面，架空線入地是一項民生工程，在設計時需考慮電力用戶5～10年的發(fā)展需求，選擇電纜截面時要適當放大。所以本工程設計時按同回路架空線載流量放大兩個型號選擇電纜截面。

設備選型。本工程在戶外配電柜內進行電纜分接，配電柜采用鋼制外殼，落地抬高30cm安裝，安全起見，在配電柜四周設防護柵欄。配電柜內斷路器選擇帶漏電保護功能的電子式真空斷路器。按照中國鐵路太原局集團有限公司《完善水電計量器具智能化》的有關規(guī)定，每個用電回路均設智能型電度表，該電表可實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)傳輸功能，且體積小便于安裝。

3 結語

鐵路站區(qū)服務于鐵路運輸，隨著鐵路的建設而修建，大部分建成年代較早，職工的工作和生活環(huán)境較差。隨著城市化進程的不斷加快，位于城市中的鐵路站區(qū)也順應時代趨勢，對工作和生活環(huán)境有了更高的要求。架空電力線入地改造作為一項民生工程，不僅可改善職工的工作和生活環(huán)境，且能讓用電更安全。在進行架空電力線入地改造工程施工時，要先將電纜敷設完成，再利用天窗點倒接電源，最大程度保證站區(qū)內電力供應，降低停電對職工生產生活的影響。真正實現(xiàn)美化環(huán)境，造福職工。