线缆分层分区敷设技术与装备研究及工程经济应用

线缆分层分区敷设技术与装备研究及工程经济应用

黎高程 孙旭 陈晓彬

1.广东电网有限责任公司揭阳供电局，广东揭阳 522000

摘要：基于系统内近几年电缆敷设和改造过程发生的多起事故事件，立足于整个系统电缆敷设和新支架的角度，全面梳理各种场合需要的新技术与新方法。研究智能变电站与常规变电站均能选用，满足现有规范与反措要求的具有分层分区敷设与更换线缆的技术及其装备研究及工程应用。因地制宜形成缆线敷设及多种支架组合解决创新方案；同时开发出新型缆支架。

关键词：分层；分区；二次线缆；模块化；新型电缆支架

1 背景

传统电缆支架已在业内使用多年，为常规配置装置，利用支架敷设线缆属于半隐蔽工程，默认忽视其不利影响，规程规范重点关注配合尺寸、支架承重及整体空间大小与需敷设的全部电缆截面总和的关系，对电缆支架如何科学、合理满足电缆敷设与运维需要的配套详细要求处于真空状态。在历年的相关事故后的整改要求，都是仅对事故发生的具体技术原因及管理原因做针对性的反事故要求，没有彻底解决问题根源。由于缺乏技术支撑，南方电网的典型设计规范也未见对电缆敷设方法和电缆支架在技术上有提出明确的要求。国外也未见有类似成果解决线缆无序敷设的问题^{Error: Reference source not found}。目前自动化、继电保护、智能运维、辅助控制等实用与维护人员均只关注线缆两侧的回路编号，在多次设备改造、设备更换或者间隔调整后的线缆敷设路径与走向不明确的隐患面前却束手无策；同时废旧线缆因无法彻底拆除，造成弃用的废旧电缆与运行电缆无序堆积，一方面使得电缆敷设通道被非预期占用，加大后期电缆敷设难度，为此时常被迫增建新通道，不仅增加不必要的投资和停电时间，还严重影响后续废旧电缆报废；另一方面弃用的废旧电缆因忘记拆除，易产生寄生回路，给施工、运行人员查看回路造成很大的困难，调试施工存在误动的严重风险。

电力系统一次设备的机构箱、汇控箱、间隔端子箱以及二次设备的保护屏、测控屏、故障录波屏、电源屏间等均需要经过电缆、光缆或网线实现连接，要实现上述连接，根据建筑物及空间的不同，设计有不同的电缆通道，包括电缆沟、电缆竖井、电缆夹层等，在这些空间内设计有供电缆敷设用的各种支架。现有控制电缆是在支架主体上平面逐层敷设，不同起始点的电缆大多是交替敷设的，当需要拆除某一起始点的电缆时，相邻其他运行间隔电缆较多，拆除工作量大，容易造成对其他间隔运行电缆的伤害，时常出现由于误拆、误剪及误碰其他间隔运行电缆造成的跳闸事故；现有电力电缆敷设时难以满足国标GB50217-2018《电力工程电缆设计规范》中5.1.4条第3点“除交流系统用单芯电缆情况外，电力电缆的相互间宜有1倍电缆外径的空隙”要求，实际多采用紧密排布多层叠放敷设在同一支架上，由于载流量与温度交替叠加影响，时常出现动作异常与火灾事故；现有双电源或双套保护设备的电缆敷设时难以满足规程要求的“敷设在不同侧及不同区域”的要求，时常出现同一侧或同一区域的电缆支架故障造成双电源或双套保护均失去致使装置无法正常工作的事故。这些缺陷严重威胁相关系统的安全运行。本研究为多种新电缆支架及配套敷设方法与技术方案，解决二次线缆的敷设、维护和改造的问题，同时立足智能电网发展的需要，提出光缆和通信网线敷设和支架的研制方案。由于电力设备改造周期不一样，一次设备改造、大修和A、B修，二次设备、直流系统、站用电改造，新设备扩建投产、改造周期不一样，各专业离不开二次电缆，需要有新的敷设方案和新的电缆支架来系统规划和支撑厂站不断改造的需求，服务运行维护和新技术的发展，确保电网和人身安全。近年广东电网管辖的变电站和电厂已经多次发生施工时拖拉电缆导致跳闸的问题，如洪湾电厂和海丰站都是电缆敷设引起的主变跳闸事件，迫切需要彻底解决电缆敷设后易于施工更换的问题，减少作业风险，确保电网安全。

2 技术内容^

2.1 新支架研究方向及电缆敷设研究思路：

1）梳理现有各类线缆的敷设方案，研究对应的新支架及组合配套实施方法，为研究成果有序推广提供基础数据。

2）研究新支架与电缆沟的配合要求；研究适合不同区域电缆通道使用的支架及敷设要求。

3）针对动力电缆、控制电缆、通信光缆、通信网线敷设要求的差异，研究适合不同线缆的支架及敷设方法。

4）根据户内外电缆沟，架空地板下、电缆桥架、电缆竖井敷设通道条件不同，设计固定多分区、现场可调分区、免安装工具与模块化现场可调节分区等多类型系列电缆支架，并研制相应敷设方案。

5）交流系统低压电力敷设方式难满足规范要求：现有电缆支架及敷设方式过于简单，电力电缆大多并排敷设且多层叠放，严重违背规范要求。

6）影响故障排查定位：先敷设由一次设备箱柜至二次屏柜间的长电缆，敷设时将相邻间隔的电缆在同一层顺序排放并逐根固定。敷设后，无法确定电缆与间隔的对应关系。在更换某根电缆或查找其接地点时，很难在多层电缆中找到目标点。

7）难适应架空地板下方广泛区间内电缆敷设要求：室内变电站大多都存在架空地板下电缆敷设及维护困难的问题，主要是没有适合的支架，造成局部区域多层堆积，严重影响改造拆除及故障查找，造成发热及互感影响。敷设后无法确定电缆与间隔的对应关系。

我局与合作单位一起研究攻关，在全国范围内首次开发出系列可分区、可模块化组装的电缆支架及电缆敷设方法。

2.2 可分层分区敷设系列电缆支架

图1 结构图

图2结构图

项目设计采用按间隔、按线缆类型分区敷设技术方法，技术要求“便于敷设”、“便于维护”；考虑“同一间隔线缆，按类型分区可紧靠或多层叠置”的设计与敷设原则；按每个电压等级终期规模、按间隔及类型设计电缆支架的敷设分区数量，预留一定间隔需要各类型电缆敷设需要分区数量，用于后期改扩建。

设计规划电缆分区数量、选择合适的电缆支架，并将现行国家标准GB-50217-2018《电力工程电缆设计标准》中 5.1.1条第3点规定“应便于敷设、维护”以及5.1.4条的第1点规定“控制和信号电缆可紧靠或多层叠置”的要求，细化为“应便于按间隔、按线缆类型敷设与维护”、“同一间隔的线缆按类型分区敷设的，可紧靠或多层叠置”的设计与敷设原则；本研究成果在满足现有规范要求的基础上进行了深化、细化。

3 关键技术和创新点

1. 
   

2. 首次提出各种线缆敷设创新方案并设计生产出新型分层分区线缆支架，突破传统支架只考虑支撑的简单设计、生产、安装理念与线缆顺序整齐敷设方法；

2）采用分层、分区、模块化、组装式结构；分层、分区大小及数量可自由组合调整，做到分类型线缆分区敷设。特别适合智能站线缆类型多、分区大小不同的敷设需求，适应性强；

3）采用按间隔及类型分区敷设方法，并设计按间隔预留分区与按分区更换电缆的“华容道”改造方式，确保改造后电缆敷设位置不混乱；满足双电源、双套设备电缆敷设要求，做到分层、分区、分侧，避免现有技术满足上述双重化要求敷设电缆后却忽视电缆交叉、混叠更严重、更易出现误拆的缺陷。

4）免安装工具及联合固定设计，提高安装便利性；

5）设计满足按分区独立固定、标识、拆除的结构，便于事故查找及电缆更换时精确定位；解决现有技术电缆敷设位置杂乱、易误剪、拆除困难的问题，避免误拆事故发生，节约查找与旧缆拆除时间；

6）设计模块化组装式系列高度分层分区固定隔板，满足三相低压动力电缆敷设时要有1倍外径空隙的叠放敷设要求，经查新填补国内外技术空白。

4 结语

随着城市建设不断发展，城市电力线路电缆化是已成为当今世界发展的趋势。新支架经国家权威机构检测并出具检测报告，市场上无同类技术，市场需求巨大。推广范围广，推广成本低；具有自主知识产权和产业化前景，需加大知识产权的保护；将敷设的新理念和要求智能融入到设计制造中；突破传统支架的结构，改变现有规范及传统支架没有更多地考虑电缆更换、故障查找及维护便捷需要的弊端。成果需进一步推广，新敷设方案争取纳入典型设计，新支架争取批量转化生产，为电网企业新兴业务创造利润并成为新的业务增长点，更好地为基层和管理减负，进一步实现强网保安，科技兴安。

参 考 文 献

[1] 黎高程，陈晓彬，孙玉彤，等.一种基于柜式母线故障特性的中低压母线精准保护[J]. 电力系统保护与控制, 2019, 47(17): 156-162.

[2] 周正钦,杜振波,王文瑞,等.基于分层分布的变电站带电运维智能化技术及应用[J].电力系统保护与控制,2019,V47(1):150-157.

[3] 邱衍江,张新燕,张超,王维庆,常喜强.新能源汇集地区广域次同步振荡监测系统研究与构建[J].电力系统保护与控制,2019,V47(1):88-94.

[4] 吴婧,姚良忠,王志冰,等.多端直流系统分区协调保护

策略[J].电力系统自动化,2017,41(4):105-112.

作者简介：

黎高程（1974-），男，工学学士，高级经济师，从事电网企业管理工作;

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