摘要：本文针对浑南220kV沈张、热张、张河甲乙线电缆改造工程中出现的问题和工程难点进行了分析，并提出了完整的解决方案，保证了工程的顺利进行。
序言
浑南220kV沈张、热张、张河甲乙线电缆改造工程，是将位于浑南规划区域内的220kV张官变电所进出线的220kV沈张、热张、张河甲乙线四回架空线路改为电力电缆进出线，多回路，大截面电缆的同隧道架设，在国内尚属首次。在工程设计的过程中，我院集中技术力量，攻克了电缆选择、敷设评比和附件设计等诸多技术难关，获得了多回大截面电缆同隧道的经验。该项目已运行两年多，经过对现场的复测，温度、载流量等数据完全满足设计要求。
1、工程难点
1.1工程方案确定难度大
该工程路径长度为2.95公里，电压等级为220千伏，输送容量为1700A，四回220千伏电缆敷设在同一构筑物内，且构筑物为既有(敷设66千伏电缆设计)，两侧还分别同架空线路连接，在这样工况条件的限制下电缆截面选取及敷设方式布置上给设计带来了很大的难度，不但要保证安全运行，同时还要满足电缆的最大工作电流及热稳定等各项设计规范。
1.2电缆截面的选取的难度大
电缆截面选择除满足220kV张官变电所主变容量(180MVA)要求外,结合系统的整体规划,满足系统远期发展要求,根据电缆厂家提供的参数2500mm2截面电缆在空气中载流量为2128 A,考虑各种工况条件下载流量校正系数,计算得知电缆允许载流量为1724A,满足本线路输送容量要求(与架空线路2XLGJ-400/35匹配)条件，根据以上条件最后确定选择交联聚乙烯绝缘皱纹铝护套、金属防水层、HDPE聚乙烯外护套、铜导体单芯电缆(XLPE),型号为YJLW03-127/220kV-1X2500mm2电力电缆。
1.3电缆敷设方式的确定难度大
本工程电缆敷设构筑物除两侧终端出线(穿保护管)外其余均为既有混凝土结构隧道,共有两种敷设断面,一种为明挖施工隧道,覆土厚度平均为1.5米,断面尺寸为2.5米(净宽)X2.2(净高)米,长度为1.73公里;一种为暗挖施工隧道(与其它道路及铁路交叉处),覆土厚度平均为8.0米, 断面尺寸为2.6米(净宽)X2.4米(起拱线高1.5米、矢高0.90米)，长度为1.22公里。
考虑构筑物尺寸较小的因素，电缆在两侧终端为立柱式水平布置，同避雷器安装在同一个地面构架上，构筑物内敷设为张河甲乙线在一侧(西侧)，沈张热张线在另一侧(东侧)，采用紧凑型品字排列敷设方式，且全线须作蛇形布置敷设。
两侧电缆终端进出线与架空线路采用地面构架布置过渡，线路两侧进出线终端为户外式，每回线电缆终端头及避雷器均顺安装横担方向采用对称布置，满足安装维护间距同时还须达到电缆允许弯曲半径的伸缩节配置要求。
2、电缆固定材料及方式的创新
电缆固定卡具应用的创新：由于受到既有构筑物空间较小的限制，电缆敷设采用刚饶结合的固定方式，设计共采用了七种固定卡具，材料均选用ZL301铝材，由钢模铸造，对每一种卡具的受力及固定尺寸都进行了精确详细的计算，其中单根电缆固定为两种;为端末及中间固定卡具，三根电缆固定为五种:为端末中间非固定、中间固定、简易固定及斜面中间固定卡具，均布置在线路的直线、弯曲及蛇形布置的电缆托架上，这种固定方式的复杂性在我国也是第一次使用。
电缆卡具加工图
电缆卡具固定托架选取的创新：目前系统中常用的电缆卡具固定托架都是采用铁板压制。运行中的电缆周围磁场势必会对铁制支架形成涡流，从而导致支架发热，不仅会造成电缆外表温度升高、超标、制约线路的载流能力，甚至可能灼伤电缆外护套。从而严重影响运行电缆的安全”。而在浑南220千伏线路移设工程中，最终为四回路电缆在同一构筑物内运行，因此，电缆托架发热问题势必会更加严重。经过调研比较，最终选用奥氏体材料支架，奥氏体型不锈钢的磁导率极小，属非磁性材料，不会在其内部形成电磁涡流，从而不会造成支架发热、造成隧道内部温度上升，更不会因托架发热而烫伤电缆外护套，从而有效提高电缆线路运行的安全可靠性。在本项工程中选用奥氏体型电缆托架。尺寸为-165X100X776X6奥氏体钢材制作，按1000N的附加集中荷载计。
3、电缆敷设及附件布置的创新
3.1电缆敷设的先进性
1） 为消除电缆线路的热机械效应，设计的电缆线路在隧道内直线段采用蛇形敷设，每隔32米为一固定区间。蛇形敷设波幅为210(中心偏移量)。电缆在终端构架处及电缆接头附近预留存线。在隧道中若进行蛇形敷设，采用紧凑型品字排列，这种敷设情况下电缆约束力很小，热伸缩量变大，易发生错位，使原有的间距被破坏，特别是弯曲部位(弯曲处及电缆盘上特有的残留弯)，则变型更加明显，自由蛇形出线，使局部间距变小，载流量达不到设计要求而导致电缆事故。
为解决上述问题，电缆采用蛇形敷设时，必须按一定规律的蛇形进行固定,这样可以解决以下几方面的问题：
a.热伸缩是吸收蛇形形状的变化，按照一定规律固定够，接头井或终端处的伸缩量明显减少，同时减少了接头处偏移的尺寸。
b.在蛇形转折点或波峰部位采用夹具进行约束，可以明显消除接头井处的电缆伸缩，同直线敷设相比约束力更小，夹具结构也变的简单。
c.在金属护套上产生的应力变形是分布在电缆全线上，而不只集中在偏移的部位上。
d.因是敷设时已固定好的形状，所以不会产生自由蛇形。
e.在斜面敷设时，对夹具要求的约束力明显减小，能简单的进行固定。
四回路电缆紧凑型品字排列蛇形敷设布置图 （支架为奥氏体材料）
2) 为消除电缆金属护套上的环流损失,同时将金属护套上的感应电压控制在安全值范围之内,以满足安全 经济运行的需要,电缆护套对地应有良好的绝缘。
根据电缆线路的具体情况,设计电缆线路路径长度为2.9公里，将全线路电缆分成三个大段区间,中间装设中间接头(绝缘接头),每大段区间分成三小段相等区间,如果电缆三相排列对称，则各段护套感应电压相位差为120度，而幅值相等，因此两个接地点之间的电位差是零，这种运行情况下不产生环形电流，线路上最高的护套电压既是按每一小段而定的感应电压，大区间段电缆采用护套交叉互联接地方式,每小段区间之间装设绝缘接头,经计算，各回线正常工作情况下（线路最大工作电流为1730A），每小段电缆金属护套感应电压为45.6V（电缆最长段为402米）。满足《设计规范》要求，所有接地其接地电阻应小于0.5欧姆
3.2附件布置的先进性
1） 设计两侧电缆进出线与架空线路采用地面构架布置过渡，线路两侧进出线终端为户外式, 根据我国220kV电缆户外终端的运行经验，户外终端选用复合套管式终端，其具有良好的抗腐蚀能力,重量轻、易安装，内部故障时有优良的机械特性和防爆性能;克服了应力锥由于材料老化带来的弹性松弛、应力锥与电缆外半导体接触不良等弊端,设计选用终端尺寸为3315(长度)X550(底座直径)
2）电缆中间接头(考虑电缆试验等因素由绝缘接头替代)及绝缘接头均选用组合预制式,壳体采用高强度铜材制造,壳内浇注高性能的防水绝缘密封胶,具有结构紧凑合理、体积小、安装方便、抗老化、防腐蚀等优点,能确保接头长期在恶劣环境下安全运行，每一相的纵向间距为12米，这种布置方式即解决受构筑物空间小限制问题也解决了电缆中间接头OFFSET的制作困难。
3）两侧电缆终端与架空线连接采用终端构架,构架呼称高为15米,在电缆终端构架底部设电缆终端头安装构架,高度为2.5米，每回线电缆终端头及避雷器均顺安装横担方向采用对称布置。
4、结论
浑南220kV沈张、热张、张河甲乙线电缆改造工程解决了大截面电缆同隧道架设中的方案比较，电缆选择，敷设评比和附件设计等诸多问题。本工程已正式运行了两年多，经过对现场的复测，温度、载流量等数据完全满足设计要求。
浑南220kV沈张、热张、张河甲乙线电缆改造工程的成功进行，丰富了狭小路径下线路布置的解决方案，随着经济的发展，大截面电缆同隧道架设的必将得到越来越广泛的应用。
参考文献
李海帆. 电力电缆工程设计、安装、运行、检修技术实用手册. 北京：当代中国音像出版社.
李久程. 电缆敷设方式选择与电缆通道尺寸确定 .云南电力技术. 06.2008
姜朴. 超长大截面电缆整体机械敷设技术的研究与应用 .电力建设.05.2008
Gary Hartshorn; Benjamin Lanz; Bruce Assuring Cable Reliability. IEEE工业应用杂志(IAM) .05.2009
作者简介
陈曦，男，工程师，从事220kV及以下输电线路工程设计工作，沈阳电力勘测设计院。
戴承文，男，工程师，从事220kV及以下输电线路工程设计及管理工作，沈阳电力勘测设计院。
毕岩，男，高级工程师，从事220kV及以下输电线路工程设计及管理工作，沈阳电力勘测设计院。
