交聯聚乙烯電力電纜敷設方案的優化研究

摘要：在國家城鎮化的背景下，電纜用量急劇增加，電纜線路敷設難度進一步提高。本文分析了電纜敷設的常見方式及其特點，闡述了蛇形敷設的基本原理，并在實踐的基礎上提出了蛇形敷設的優化方案。本文的研究可為蛇形敷設的實踐工作提供有益的指導。

關鍵詞：交聯聚乙烯；電力電纜；敷設

前言

在城鎮化步伐的推動下，城市空間被進一步壓縮，電網不得不采用地下電力電纜輸配電系統，以提高城市空間利用率資源和電網抵御惡劣環境的能力。地下超高壓電纜輸電系統為傳統的線路走廊、供電半徑、供電可靠性以及公共安全、電磁干擾等問題提供了一個有效的解決方案?！峨娏﹄娎|線路運行規程》建議110kV及以上電力電纜優先考慮隧道敷設，并必須進行蛇形敷設[1]。

一、電纜敷設方式及選擇

（1）直埋敷設法。

直埋敷設就是將電纜直接埋設在地下，上部鋪一層軟土，再蓋上保護板，最后把土層回填到原處。直埋敷設是目前世界上最通用和最經濟的敷設方法。它廣泛運用于郊區和人流車流稀少的的地方，較適用于同一通路有6根以下35kV及以下的電力電纜的情況。直埋敷設的缺點是為電纜的維護和檢修帶來了極大的困難，如果電纜出現故障，哪怕通過測試儀測出故障點，也必須重新挖開電纜溝才能實施維護。

（2）電纜淺槽敷設

在進行淺槽敷設之前，應先做一個不帶支架的、比較淺的混凝土槽。然后把電纜放到槽中，覆上蓋板。淺槽敷設要達到較好的效果，應該注意淺槽的布置區域盡量合理。例如沿著地坪之上進行布置，或者和地坪一齊埋入泥土中，這樣的槽底不要求有嚴格的密實性，但是必須與地層相連通。淺槽敷設比較適合用在地下水位較高的區域，或者電力電纜數量比較少并且很少載重車輛經過的區域。

（3）電纜溝或隧道敷設法。

將電纜敷設在電纜溝或電纜隧道內，主要用于多條電纜的敷設。電纜溝需要另外制作，因此其成本遠高于直埋法，但與直埋相比，電纜溝敷設為溫度監視和通風降溫帶來了極大的便利。電纜溝敷設很容易進行后期的電纜檢修、新設、更換，避免外力損傷，方便故障測尋與修復。電纜溝敷設大大減少了電纜線路所占走廊，可以消除土壤對電纜保護層的長期腐蝕，大大降低了重復投資次數和反復開挖路面的現象。盡管有著這些優點，實際上，我國很少采用這種敷設方式。

（4）排管敷設法。

將電纜敷設在不同的單獨管內，然后將管埋在地下或者架設在空中。對于市區街道的電力電纜，直埋會對電纜造成很大的壓力，而繁華地區又不方便電纜溝和隧道施工，此時最好的方案就是采用電纜排管，這種方案的成本低于隧道，但又繼承了隧道的眾多優點，例如無需考慮防火問題。

二、蛇形敷設原理

電力電纜隨著負荷電流及環境溫度的變化在運行時候會發生熱伸縮，其中因線芯的熱脹冷縮會產生非常大的機械力，電纜線芯截面越大，所產生的熱機械力越大。同時線芯和金屬護套還會因熱脹冷縮的多次循環而產生蠕動變化。熱伸縮對電力電纜運行構成很大危害，電纜隧道內采用蛇形敷設電纜線路能夠有效地吸收因負荷變化而產生的電纜線路長度的熱脹冷縮變化量，消除機械應力。

電纜線路運行過程中，作用在電纜上的變形力即為線芯發熱時的膨脹推力。由于溫升，線芯產生的膨脹推力為：

式中 P——線芯末端推力；N

△θ——線芯的最大允許溫升； ℃

α——線芯的線膨脹系數； 17×10-6 1/℃

E ——線芯的彈性模量； 12000 N/mm2

A ——線芯的截面積。mm2

例如，以銅芯2000mm？電纜（溫度由20℃增加到90℃）計算得線芯產生的膨脹推力：P =17×10-6×（90-20）×12000×2000=28.6kN。表1 給出了不同銅芯交聯電纜截面的末端推力?？梢娺@個推力是十分大的。

表1 不同銅芯交聯電纜截面的末端推力

三、蛇形敷設的優化

如圖1所示。

1-電纜；2-普通電纜夾具；3-移動式電纜夾具

在電纜隧道進行蛇形敷設中，建議采用同步輸送機，并采用穩定電源。盡量不要使用牽引機，這樣減小電纜的側壓力，對電纜有利。采用輸送機，可以使敷設完成的電纜處于一種“松弛”的狀態，為以后上架進行蛇形打彎提供有利條件?？梢詼p少電纜打彎時減小鋁護套變形量電纜的整體伸縮量，甚至避免鋁護套變形。其波形的節距一般為6m，波形寬度為電纜的1到1.5倍，以電纜金屬護套不產生過分應變為原則確定波形的節距和寬度。注意“松弛”的量不可過多，否則效果適得其反。

結語

隨著國家電網公司對隧道電纜敷設的新要求，蛇形敷設已經是每條高壓線路必然的要求。撓性固定能有效抵消電纜溫升所產生應力；輸送機擺放的精確計算，能為電纜上架進行蛇形敷設提高工作效率，并且保證電纜的圓整度。

參考文獻：

[1]盧永魁，鄔楠，許衛東，于青，朱月涌. 500kV電纜隧道內敷設的研究[J]. 電氣應用，2016，（24）：34-37+42.

[2]羅俊華，張麗，劉毅剛，鄭傳寶. 超高壓大截面電力電纜線路熱膨脹計算分析[J]. 高電壓技術，2010，（05）：1281-1286.

作者簡介：余赟杰 漢 1984年12月28日 籍貫浙江杭州 助理工程師 大學本科 電纜制造