0引言

湖南長沙萬家麗路電力隧道位于長沙市萬家麗 路主干道路下方,途經(jīng)長沙市芙蓉區(qū)、開福區(qū)及長沙縣,全長14 km,是湖南最長的電力隧道、湖南省內(nèi)首條電力盾構隧道。隧道內(nèi)共規(guī)劃4回220 kV電纜和8回110 kV電纜,該隧道的建成將有效打通城外500 kV 變電站與城內(nèi)220 kV變電站地下電纜的輸電通道,有效改善長沙河東地區(qū)的電網(wǎng)結構,保障長沙地鐵3號線、5號線、城際鐵路及沿線周邊的穩(wěn)定供電,是長沙城東地區(qū)重要的地下能源通道。

本隧道內(nèi)的電纜為目前湖南省內(nèi)電纜路徑最長、電纜回路數(shù)多、電纜中間接頭多的電纜群。據(jù)國網(wǎng)和南網(wǎng)內(nèi)部不完全統(tǒng)計,電纜中間接頭處是電纜最薄弱的地方,容易產(chǎn)生故障,因此,減少接頭數(shù)量可以相應減少電纜運行故障概率,提高電纜可靠性,即減少接頭,增加盤長,就可以降低電纜線路運行風險,減少工程投資。傳統(tǒng)電纜設計分段長度偏短,通常220 kV電纜工程每盤長度為500 m左右,下文針對萬家麗路220 kV電力隧道中科大—鴨子鋪雙回220 kV 線路電纜采用不同分盤長度、不同接頭數(shù)量,對比分析計算護套感應電壓值及電纜附件數(shù)量的變化。

1 護套感應電壓

長沙科大—鴨子鋪220 kV線路起自科大220 kV 變GIS終端,止于鴨子鋪220 kV變GIS終端,全線采用雙回路電纜敷設。單根電纜長度為6.504 km,其中盾構隧道電纜長5.3 km,其余敷設在變電站出線段的明挖隧道內(nèi)。電纜的布置如圖1、圖2所示。

1.1 計算過程

電纜金屬護套感應電壓與輸送電流、電纜排列方式和間距有關。以盾構隧道水平排列為例,中間相護套感應電壓較兩邊相低,因此只需計算兩邊相護套感應電壓即可。水平排列時兩邊相正常工作情況下電纜護套感應電壓計算公式為:

式中:U為護套感應電壓;L為電纜最大分段長度;I為電纜最大輸送電流;Y、X₀、a為計算過程參數(shù)符號;w為常數(shù),w=2Πf,f為系統(tǒng)頻率;S為電纜中心間距;r為電纜護層幾何平均半徑,r=0.7788r₁,r₁為電纜護層平均半徑。

本工程線路電纜選用分割銅導體交聯(lián)聚乙烯絕緣波紋鋁護套阻燃聚乙烯外護套縱向阻水電力電纜(型號ZC-YJLW03-Z127/2201×2 500 mm²),電纜護層平均半徑為61 mm,電纜最大輸送電流為2 200 A,電纜中心距取230 mm。

電纜線路采用交叉互聯(lián)方式的目的是減少金屬護套感應電壓,且不受線路總長度限制。本工程線路電纜金屬護套采用兩端直接接地、中間交叉互聯(lián)接地方式,將電纜全長均勻分割成3段或3的倍數(shù)段,每3個小段為一個完整交叉互聯(lián)大段。本工程電纜金屬 護套分別采用4個完整交叉互聯(lián)、3個完整交叉互聯(lián)、2個完整交叉互聯(lián)接地方式進行電纜護套感應電壓計算。

1.2 計算結果

科大——鴨子鋪雙回220 kV線路單根電纜長度為6.504 km,采用4個完整交叉互聯(lián)接地方式,將電纜分為4個完整分段,12個小段,每小段電纜長542 m。計算得到正常運行時鋁護套感應電壓最大值為129 V。

科大——鴨子鋪雙回220 kV線路單根電纜長度為6.504 km,采用3個完整交叉互聯(lián)接地方式,將電纜分為3個完整分段,9個小段,每小段電纜長723 m。計算得到正常運行時鋁護套感應電壓最大值為191 V。

科大——鴨子鋪雙回220 kV線路單根電纜長度為6.504 km,采用2個完整交叉互聯(lián)接地方式,將電纜分為2個完整分段,6個小段,每小段電纜長1 084 m。計算得到正常運行時鋁護套感應電壓最大值為292 V。

在不增加其他任何設備的條件下,對6.504km電纜采用不同長度分盤,得出的鋁護套感應電壓值如表1所示。

高壓單芯電纜運行時,感應電壓的大小與流過電纜導體的電流、線路長度成正比。在相同條件下,增加盤長后勢必會增加該段電纜金屬護層的感應電壓。國內(nèi)GB50217—2018《電力工程電纜設計標準》及DL/T 5221—2016《城市電力電纜線路設計技術規(guī)定》對于交流單芯電纜金屬護套接地方式都有明確的規(guī)定:單芯電纜金屬護套接地時,采用能有效防止人員任意接觸金屬套的安全措施時,金屬護套感應電壓不得大于300 V。根據(jù)表1計算結果,結合現(xiàn)在電力電纜均有防止人員接觸金屬護套的措施,科大—鴨子鋪雙回220 kV線路單根6.504 km電纜采用3種分段、不同盤長時,電纜鋁護套感應電壓均滿足設計技術規(guī)程規(guī)范^[1—2]要求,即在300 V的控制感應電壓下,本線路工程可采用大長度電纜敷設。

2電纜附件材料量對比

科大——鴨子鋪雙回220 kV線路電纜采用不同盤 長時的電纜附件材料量對比如表2所示。

根據(jù)表2對比結果,采用2個完整交叉互聯(lián)接地方式時,對比采用3個、4個完整交叉互聯(lián)接地方式,中間接頭數(shù)量及接地箱數(shù)量均遞減,即采用大長度電纜縮短了工程施工周期,減少了工程成本及工程維護費用,降低工程造價效果顯著。

3項目建設條件

3.1 生產(chǎn)能力

通過收集電力線路工程相關信息, 目前國內(nèi)已實施過的項目中最長單盤220 kV電纜長1 715 m,大部分電纜廠家具備生產(chǎn)大截面大長度高壓電纜能力。近幾年,國內(nèi)部分已實施的大截面大長度電纜信息如表3所示。

3.2 運輸

陸地電纜一般采用盤具運輸,電纜廠家通過增加盤具內(nèi)寬的形式,將貨車總高度控制在5 m以內(nèi),可以滿足大長度電纜的運輸條件。

3.3 施工

在電纜敷設施工環(huán)節(jié),施工單位可以通過采用全自動電纜輸送機,驅動感應電纜展放裝置,解決電纜承重、電纜輸送速度匹配、電纜輸送角度控制等施工技術性問題。

3.4 運維

根據(jù)工程配置的監(jiān)控設施,運維單位可以通過電力電纜監(jiān)控系統(tǒng)對電纜護套感應電壓和護層接地電流、局放、分布式光纖測溫、通信等各項指標進行現(xiàn)場檢測和判斷。

4綜合對比分析

采用大長度高壓電纜與普通長度高壓電纜綜合對比分析如表4所示。

5 結束語

綜上所述,使用大長度電纜可降低電纜運行風險,減少建設成本,提高電纜運行可靠性、社會效益。隨著城市布局不斷優(yōu)化、電網(wǎng)結構不斷完善、社會效益不斷提升,110 kV電纜線路、220 kV電纜線路應用越來越廣泛,結合近幾年國內(nèi)大長度大截面高壓電纜的順利投運,采用大長度大截面電纜成為高壓電力線路工程建設的趨勢。

[參考文獻]

[1] 電力工程電纜設計標準:GB 50217—2018[S].

[2]城市電力電纜線路設計技術規(guī)定:DL/T 5221—2016[S].

2024年第11期第16篇