4698.浅谈220kV大截面电缆敷设方法.doc

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1、浅谈220kV大截面电缆敷设方法摘要：沪宁城际铁路常州牵引站配套220kV输变电工程是常州第一次采用220kV 1600mm2大截面电缆最长的供电项目。本次论文从工程中涉及到的220kV电缆90转角敷设、竖井高落差敷设、蛇形敷设等方面,主要介绍了电缆从敷设前的受力分析到之后具体的敷设方法，同时也为今后220kV大截面电缆的施工积累了宝贵的经验。关键字：220kV高压电缆 竖井高落差敷设 沉井内敷设 蛇形敷设 1、工程实例介绍沪宁城际铁路常州牵引站配套220kV输变电工程由220kV东青变引出至220kV常州牵引站，全线采用双回路YJLW03-11600mm2大截面电缆路径5.7公里，全线分18

2、个区段，沿线共有：18个箱涵、19处90转角、3处顶管沉井，最深下沉12米，线路还跨越宽32米和104米两处通航河流，分别敷设于净高10米的专用永久电缆桥上。电缆敷设方式为电缆沟、箱涵、桥架、顶管通道敷设，电缆敷设于电缆沟、箱涵、桥架、沉井顶管通道内支架上，上支架后电缆采用垂直蛇形敷设，蛇形敷设最大幅值为160mm,节距为4m。2、设备与材料2.1 主要机具设备2.1.1 电缆输送机（见图2.1.1-1）图6.1.2-1 电缆输送机1型号：JSD-8 2功能：输送电缆 3备注：配有总控箱、分控箱2.1.2 滑车(直线滑车、2+1转角滑车、环形滑车)（见图2.1.2-1）1型号：220kV 图2

3、.1.2-1 各类滑车2功能：减小电缆的牵引力、侧压力，并避免电缆外护层遭到损伤。2.1.3千斤顶1型号：20T2功能：顶升电缆盘和调整电缆盘离地面的高度及盘轴的水平度。2.1.4手扳葫芦1型号：0.75T2功能：电缆蛇形整理2.1.5 电缆校直仪（见图2.1.5-1）1型号：LXJ-140图2.1.5-1电缆校直仪2功能：校直电缆头2.1.5电池式高压兆欧表1型号：10000V2功能：电缆外护套绝缘测试。2.2 主要材料2.2.1 钢管（GB/T13793）1. 型号规格：直径48mm，壁厚3.5mm2功能：脚手架搭建主要材料2.2.2 扣件（GB15831）1型号规格：48型2. 功能：连

4、接钢管2.2.3 碳素波纹管1型号：TF-0122功能：套在电缆表面，避免电缆在经过坚硬处时外护层遭到损伤。3、施工工艺流程及操作要点：3.1 工艺流程3.1.1高压电缆敷设流程详见图电缆整理及固定电缆敷设电缆盘开箱检查搭建放线架施工准备科学计算牵引力合理布置施工机具图3.1.1-1 高压电缆敷设流程图3.1.2施工准备施工前应踏勘现场，复核电缆线路长度，编制高压电缆敷设作业指导书。施工前配备足够的施工电源、敷设机械设备、文明施工用具。变电站、电缆沟、桥架、箱涵、顶管隧道内进行检查，是否具备电缆敷设条件，且均通过验收后进行施工。3.1.3电缆盘开箱检查、搭建放线架1电缆盘开箱检查电缆盘根据现场

5、实际情况，选择合适的展放位置，由专人用吊车吊装到位。电缆盘到位后进行开箱检查，开箱时会同供货商，建设单位、监理单位一同开箱，拆板时先进行电缆外观检查再做外护套绝缘测试，测试使用10000V摇表进行。外观检查或试验中发现有损伤或其他问题时要及时向建设单位和供货商反映，待问题解决后再进行敷设。（见图3.1.3-1图3.1.3-2）图3.1.3-1 电缆盘开箱示意图图3.1.3-2 电缆做外护套绝缘测试示意图2搭建放线架电缆敷设前根据敷设需要宜在电缆盘处、接头井内及竖井内等搭建放线架。（见图3.1.3-33.1.3-5）图3.1.3-3 电缆盘处搭建放线架示意图图3.1.3-4 接头井内搭建放线架示

6、意图图3.1.3-5 竖井内搭建放线架示意图3.1.4合理布置施工机具、机组与控制箱的连接1布置施工机具全线要根据现场实际情况，通过对每段电缆所能承受的牵引力和侧压力的计算，得出输送机的具体数量及对输送机、滑车等施工机具的合理布置。滑车平均3米一个，接头井口防止电缆被井壁支架螺栓刮破，应多加一个2+1转角滑车，根据现场电缆沟地形需要，及时调整2+1转角滑车位置。（见图3.1.4-13.1.4-2）图3.1.4-1通过计算得出施工机具布置图图3.1.4-2 电缆沟内直线段及转弯处施工机具布置图 2总控箱、分控箱及机组之间电源线、控制线连接（见图3.1.4-3）图3.1.4-3 机组与控制箱接线示

7、意图代号名称代号名称JSD电缆输送机T4P20K6Q4芯控制线插头K1总电源开关C65ND4PT4P20K6Q4芯控制线插座K2C65ND3P断路器T2T4-25A电源线插头QA1-QA2正反转按钮T286Z14-25电源线插座TA总控箱停止按钮T386Z12-10电源线插座QA3分控箱停止按钮BXHF 34+12.5四芯护套线做电源线连接用V电压表BXHF 32.5+11.5四芯护套线做控制线连接用A电流表图中BXHF线由用户自备连接，箭头为插头插座插接方向。1）总控箱与第一台分控箱之间连接，应将第一台分控箱的电源插头T2（TA-25）插在总控箱的电源插座T2（86Z14-25）上，再将第一

8、台分控箱的控制插头T4（ P20K6Q4芯航空插头）插在总控箱的控制插座T4（P20K6Q4芯航空插座）上。2）第一台分控箱与第二台分控箱之间连接：应将用户自备的BXHF34mm2+12.5mm2四芯护套线（3050m）的电源插头T2（T4-25）插在第一台分控箱的电源插座T2（86Z14-25）上，再将用户自备的BXHF32.5mm2+11.5mm2四芯护套线（3050m）的控制插头T4 （P20K6Q4芯航空插头）插在第一台分控箱的控制插座T4（P20K6Q4芯航空插座）上；然后应将第二台分控箱的电源插头T2（T4-25）插在用户自备的BXHF34mm2+12.5mm2四芯护套线（3050

9、m）的电源插座T2（86Z14-25）上，再将第二台分控箱的控制插头T4（ P20K6Q4芯航空插头）插在用户自备的BXHF32.5mm2+11.5mm2四芯护套线（3050m）的控制插座T4（P20K6Q4芯航空插座）上。3）第二台分控箱与第三台分控箱之间连接同上2）项，其他机组之间连接依此类推。4）运行前，应现调整好每台输送机的运转方向，使其统一，然后将分控箱断路器K2（C65ND型3极380V6A）置于合闸位置，组合开关ZK置于“1（正转）”位置。5）合上总控箱断路器K1（C65ND型4极380V40A），按下正向启动按钮QA1，整个系统即可进入正常运行状态。3.1.5 电缆敷设1根据电

10、缆敷设方案，在电缆牵引头、电缆盘、各输送机、各控制箱、转弯处及可能造成电缆损伤的地方设专人进行监控，每人配备一台通信对讲机，展放过程中，一有问题出现立即停机，并报告施工现场总指挥、技术人员，待问题处理后，才继续展放。对于不同的地形环境，派专人随时调整施工机具的位置。2将电缆盘搁置于放线架上，通过千斤顶来调节电缆盘高度，以便于电缆盘制动。利用校正仪将电缆头校直，以便于电缆头牵引。(见图3.1.5-1)图3.1.5-1 电缆头校直图3电缆牵引头可以利用人工牵引加机械牵引，把输送机外装卸下，将麻绳一头缠绕在履带上，一头与电缆头相连，待总控箱和各分控箱启动后，输送机带动电缆牵引头将电缆较快拉至1#输送

11、机并就位，这样既能加快施工进度又能节省劳动力。(见图3.1.5-2)图3.1.5-2 电缆牵引头利用人工牵引加机械牵引图4上第一台输送机之后，缆头采用人工牵引，外加第一台输送机的输送，至2#输送机并就位。(见图3.1.5-3)图3.1.5-3人工牵引图依此类推，一直至最后一台输送机。5上通航河桥竖井高落差电缆敷设1）在竖井内搭设脚手架平台，使得电缆在向上敷设的过程中，产生一定的坡度，从而减少电缆倾斜向下所受的牵引力和侧压力。（见图3.1.5-4）图3.1.5-4 竖井内搭设脚手架平台图2）分别在脚手架的顶端转角、末端转角以及桥头各固定一只环形滑车，来减少转弯处的摩擦力，同时也起到一个固定电缆走

12、向的作用。（见图3.1.5-5）图3.1.5-5 机具布置图3）在敷设过程中，在脚手架末端放置一台输送机进行输送，桥头由施工人员在前方牵引至下一台输送机。（见图3.1.5-6）图3.1.5-6 电缆上桥敷设图6沉井内电缆敷设1）利用沉井内现有的钢支架，同时搭设脚手架平台，在钢支架、脚手架上一定距离固定环形滑车，从而减少转弯处的摩擦力，同时也起到一个固定电缆走向的作用。在敷设过程中，在顶管口放置一台输送机进行输送，箱涵口转弯处由施工人员牵引至下一台输送机。（见图3.1.5-7）图3.1.5-7 沉井内90高落差转弯敷设图3.1.6 电缆整理及固定电缆敷设完毕后，需进行垂直蛇形整理，蛇形敷设最大幅

13、值为160mm,节距为4m。 1蛇形敷设由电缆中心向两头敷设整理，电缆两头各放置一台电缆输送机，进行倒送，中间每隔30米采用一只手扳葫芦向中间打方向放余量，在每段电缆支架与支架间，搁置一根钢管，顶住沟壁两端，水平钢管一端与竖直钢管连接，竖直钢管上焊有链条，将花篮挂钩与链条连接作为支点，钢管与电缆用软吊带连接，根据杠杆原理利用钢管往下压，达到蛇形效果，每完成好一段用电缆夹具将电缆固定牢固。（见图3.1.6-1）图3.1.6-1 电缆蛇形整理图2箱涵内具体整理方案： 以箱涵顶部和底面为支持点，利用钢管上下顶住，手扳葫芦在电缆下方与钢管固定，手扳葫芦与电缆用软吊带连接，然后用手扳葫芦慢慢往下打方向，

14、达到蛇形效果。（见图3.1.6-2）图3.1.6-2 箱涵内蛇形布置方案3用特制的夹具将蛇形布置以后的电缆固定，注意需同步进行，夹具两边的螺丝交替紧固，不能过紧或过松，应用力矩扳手紧固为宜。（见图3.1.6-3）图3.1.6-3 电缆整理固定完毕效果图3.2 操作要点3.2.1熟悉现场地形特征，根据现场地坪至电缆沟高度搭设脚手架平台。3.2.2防止输送机在敷设过程中松动，应绑扎牢固，可选周边固定点。3.2.3电缆在进行牵引时，随时调整千斤顶高度，防止电缆盘倾倒。3.2.4在测电缆绝缘电阻前，电缆两头用玻璃刮去电缆表面碳层。（见图3.2.4-1）图5.2.4-1 刮电缆表面碳层3.2.5电缆快展

15、放完毕前，线盘甩尾是一大关键，容易倾翻线盘，首先要选适合的放线架，不宜太小，过程中将尾线头与线盘绑扎牢固，展放过程中适当抬高线盘高度。（见图3.2.5-1）图3.2.5-1 线盘甩尾图3.2.6电缆在下电缆井是，井口须装配环形滑车，以防电缆接触岩石擦破。（见图3.2.6-1）图3.2.6-1 井口环形滑车图4电缆受力分析4.1电缆技术参数及计算公式4.1.1 电缆技术参数本工程电缆采用220KV铜芯XLPE绝缘皱纹铝护套电力电缆YJLW03-220kV 11600mm2，所敷设电缆参数为：标称截面（mm2）导体直径（mm）绝缘厚度（mm）铝护套厚度（mm）外护套厚度（mm）160049.324

16、2.65电缆外径（mm）电缆重量（kg/km）最大侧压力（N/m）143325005000最大牵引力（N/ mm2）弯曲半径（mm）70敷设时整理时40003000全线要根据现场实际情况，通过对每段电缆所能承受的牵引力和侧压力的计算，得出输送机的具体数量及对输送机、滑车等施工机具的合理布置，已保证电缆敷设能顺利进行。计算牵引力时摩擦系数、输送机有效输送系数等按下列原则考虑：1斜面上考虑电缆下滑力、电缆自重等原因，计算时摩擦系数取0.8，输送机有效输送系数取65%；2水平面上考虑电缆自重等因素计算时摩擦系数取0.4、排管内摩擦系数取0.5，输送机有效输送系数取75%；3垂直面上考虑电缆自重等因素

17、计算时摩擦系数取0.9，输送机有效输送系数取55%；4电缆盘启动力按20米电缆重量考虑；4.1.2 计算公式1侧压力 P=T/R （4.1.2-1）式中P侧压力(N/m)；T牵引力(N)；R弯曲半径(m)。2水平直线牵引 （4.1.2-2）3倾斜直线牵引 （4.1.2-3） （4.1.2-4）4水平弯曲牵引 （4.1.2-5）5垂直弯曲牵引1）凸曲面 （4.1.2-6） （4.1.2-7）2）凹曲面 （4.1.2-8） （4.1.2-9）式中T牵引力(N)；摩擦系数；W电缆每米重量(kg/m)；L电缆长度(m)；1电缆作直线倾斜牵引时的倾斜角(rad)；弯曲部分的圆心角(rad)；T1弯曲前牵

18、引力(N)；T2弯曲后牵引力(N)；R电缆弯曲时的半径(m)。4.2 典型路段电缆受力分析及计算4.2.1 220KV东青变至#1接头井图4.2.1-1 220KV东青变至#1接头井机具布置图1.电缆盘1#输送机段电缆所需牵引力为:L=20m T=9.8LW9.8LW （4.2.1-1） =9.82032.59.832.5200.4=8918NJSD-8型输送机在水平面上实际牵引能力为: F输= 800075%=6000 N （4.2.1-2）在水平面上的输送距离为：L=800075%/(9.832.50.4=47m计算所需输送机数量：n=T/F输= 8918N/6000 N=1.4台选n=1

19、台： F=6000 N2=12000 NT L= L输=47m15m所以布置1台输送机满足电缆敷设要求。2L=5.65m 水平弯曲处牵引T=T1e （4.2.1-3）T5.65m32.5kg9.8N0.4e0.43.14/21348.82NP=T/R=1348.82N/4m=337.21 N/mP允许侧压力 （4.2.1-4）为减小拐角处电缆侧压力，本段增加1台输送机。3K0-167.22K0-150.28L=21m 水平弯曲处牵引T=T1eT21m32.5kg9.8N0.4e0.43.14/25013.31NP=T/R=5013.31N/5.95m=842.57N/mP允许侧压力n=T/F输

20、=5013.31 N/6000 N=0.84台，n取1台4K0-150.28K0-2L=151m T=9.8LW =9.832.51510.4=19237.4 N计算所需输送机数量：n=T/F输= 19237.4 N/6000 N=3.2台选n=4台： F=6000 N4=24000 NT L= L输4=188m151m所以布置4台输送机满足电缆敷设要求。5L=5.65m 水平弯曲处牵引T=T1eT5.65m32.5kg9.8N0.4e0.43.14/21348.82NP=T/R=1348.82N/4m=337.21 N/mP允许侧压力为减小拐角处电缆侧压力，本段增加1台输送机。6K0KO+4

21、5.4L=45m T=9.8LW =9.832.5450.4=5733 N计算所需输送机数量：n=T/F输= 5733N/6000 N=0.96台选n=1台： F=6000 N1=6000 NT L= L输=4745m所以布置1台输送机满足电缆敷设要求。4.2.2 #2接头井至#3接头井（竖井高落差）图4.2.2-1 #2接头井至#3接头井机具布置图1K0+320.65K0+532.38L=215m T=9.8LW9.8LW （4.2.2-1） =9.82032.59.832.51950.4=31213 NJSD-8型输送机在水平面上实际牵引能力为: F输= 800075%=6000 N （4

22、.2.2-2）在水平面上的输送距离为：L=800075%/(9.832.50.4 ) =47 m计算所需输送机数量：n=T/F输= 31213N/6000 N=5.2台选n=6台： F=6000 N6=36000 NT L= L输6=282m215m所以布置6台输送机满足电缆敷设要求。2电缆要求转弯半径为4m，弯曲处电缆长度L=2R/4=6.28m，桥架工作井宽度为7m，L7m。斜坡通道上行所需的牵引力：T=9.8LW（cos+sin） （4.2.2-3） tg=6/7 =410 L=7/ cos410=9.28m=9.89.2832.5（0.8cos410+sin410）=3723.6N输送

23、机斜坡通道实际牵引能力为:JSD-8型F输= 800065%=5200 N输送机在斜坡上可输送的距离为：L输=800065%/9.832.5（0.8cos410+sin410）=20m计算所需输送机数量：n=T/F输=3723.6N/5200 N=0.72台选n=1台：F=5200 NT L= 20m9.28m斜坡下拐角在直线附近均各部置一台JSD-8型输送机，这样使拐角点电缆侧压力很小，满足电缆敷设要求。3凸曲面垂直弯曲牵引，碳素波纹管选200固定在脚手架上，敷设过程中波纹管受压自然弯曲，电缆通过时均匀受力:T=T1e+9.8WR2sin+(1-2)(e-cos)/(1+2) （4.2.2-

24、4）T=10174.52+12742.07/1.81=11631.53T2=9.832.53.12=993.72NP=T/R=(11631.53N+993.72N)/4m=2907.88 N/mP允许侧压力n=T/F输=12625 N/4400 N=2.87台，所以布置3台输送机满足电缆敷设要求。4桥架工作井至#2接头井L=25m T=9.8LW = 9.832.5250.4=3185N计算所需输送机数量：n=T/F输= 3185N/6000 N=0.53台选n=1台： F=6000 NT L= L输4725m所以布置1台输送机满足电缆敷设要求。5220kV电缆敷设安全技术措施关键和特殊施工安

25、全控制措施关键和特殊施工控制措施电缆运输吊装电缆盘运输时采取防止电缆盘滚动措施，绑扎要牢固。卸盘时严禁从车上直接滚下。根据电缆的重量（Gmax）、电缆盘就位位置选择吊车。电缆盘架设电缆放线架千斤顶严禁超载使用，不得带负荷突然下降。输送机的使用 输送机操作人员在上岗前，必须经过培训，考核合格后方可上岗工作。 在电缆沟、箱涵、桥架、顶管隧道施工时，必须将水抽干，必要时用物件在输送机下方加以衬垫，以免输送机电机浸水、受潮。 在电缆沟、箱涵、桥架、顶管隧道施工时，必须将输送机固定牢靠。 启动前，应检查输送机各传动部件是否良好；每台输送机配套的分控箱与本体输送机以及总控箱、其它分控箱之间电源线接线是否正

26、确。 输送机在运转过程中，严禁将异物（手、脚或其它物件）碰触运转部件，以免轧进输送机，造成人员及机器伤害等。 采用输送机敷设电缆，当局部工序或整体敷设工作结束，需调整输送机位置，或移出、搬离原来工作场地，之前必须切断电源拔去电源插头，避免搬移过程中发生触电事故。顶管隧道、箱涵内施工 要用专用设备检测箱涵、顶管隧道内有毒气体。 施工要通风。 顶管隧道、箱涵内有专人监护。6结论不管是从设计上，还是施工的难度以及艰巨性方面，在常州市内同类型工程中都是首次，同时作为沪宁城际铁路配套供电项目工程的一个重要节点，也引起了业主、监理、电缆设备厂家以及施工单位的高度重视。在敷设每一根电缆前，工程人员都要做大量

27、艰苦复杂的准备工作，从详细现场勘查、线路复测、施工机具材料的准备及其布置、电缆进场位置就位等等，每道工序每个环节都按施工方案要求有条不紊的进行。之后通过经验上的不断丰富以及对现场情况把握能力的增强，施工展放效率不断得到提高，从一开始的2天内展放900米电缆，到最后2天内展放1500米。这种施工方法，不仅施工效率大大提高，节约了大笔的人工成本，而且在工艺上、到位率上以及安全上更有保障。7参考文献（GB501682006）、中华人民共和国能源部、电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范、中国计划出版社、2006年版、第一版、31-32（GB5021794）、中华人民共和国电力工业部、电力工程电缆设计规范、中国计划出版社、1995年版、第一版、24-43（7-5083-4203-8 / TM246-62）张达庆、国家电网公司输变电工程典型设计电缆敷设分册、中国电力出版社、2007年版、第一版、144-177