摘要:在电缆输电网飞速发展的今天，通过多种科技手段，实现对电缆、电缆运行环境实时监控，实现远程信息化，保证电缆设备安全稳定运行，同时保证运行、维护人员安全和健康，这需要我们不断探索。本文介绍昆明220kV郭家凹输变电工程电缆及通道辅助设施设计情况，包括电缆运行在线监测系统，电缆及通道消防系统，电缆通道防盗系统、照明系统、排水系统、通风系统、通信系统，就是这方面的有益尝试。
一、工程概况
220kV郭家凹输变电工程新建3×180MVA220kV变电站1座（220kV郭家凹变电站，以下简称“郭家凹变”）、220kV线路6回、110kV 线路16回。工程实施后，郭家凹变将成为昆明东部片区的重要枢纽站。一期工程建成主变2台；220kV进线4回，全部为架空线路；110kV出线7回，为架空与电缆混合线路，全部采用电缆从东、西两条2.0x2.0m电缆隧道出线（预留了后期线路电缆通道）再接架空线。
110kV电缆选用ZR-YJLW02 64/110kV-1×500 mm2、ZR-YJLW02 64/110kV-1×400mm2两种截面阻燃型单芯铜导体皱纹铝护套PVC护层交联聚乙稀绝缘电力电缆。电缆辅助设施考虑了电缆运行在线监测系统，包括电缆中间接头温度监测和电缆护层电流监测两个子系统。
电缆通道型式主要为2x2m电缆隧道和2x1.5x1.5m电缆沟，局部采用21φ200排管和21φ200非开挖水平钻进成管(顶管)和电缆桥。电缆通道辅助设施主要考虑了照明系统、排水系统、通风系统、通信系统、消防系统、防盗系统。
其中电缆隧道（含顶管、电缆桥）内设（图1）：
（1）照明、检修、通风、排水、通讯等系统；
（2）防火、火灾报警系统；
（3）井盖监控系统；
（4）电缆运行在线监测系统。
图1 电缆隧道辅助设施系统图
电缆沟内设（图2）：
(1) 防火系统、移动通风系统、移动排水系统；
(2) 电缆运行在线监测系统。
二、电缆运行在线监测系统设计
系统考虑了对郭家凹变各回110kV出线电缆的电缆护层电流、接地电流及电缆接头（包括GIS终端头）温度实施监测。主要由设在隧道和接头工井内（中间接头）外（终端头）的传感器和智能接地箱、隧道内信息传输系统、区域主机（设在郭家凹变电站主控室内）、主机（设在昆明供电局输电分局电缆运行控制中心，含数据管理中心服务器、远程监控终端）构成。
各传感器和智能接地箱将连续、实时采集到的各测量点的电缆运行状态参数，经信息传输系统传到区域主机进行数据分析，分析结果经昆明地区电力光纤通讯网传输到主机，在主机上实时显示各测量点的电缆运行状态参数，将电缆故障的报警信号通知值班人员，同时提供IE浏览方式，供指定用户调阅电缆的运行状态。
图2 电缆沟辅助设施系统图
三、防火系统设计
3.1 电缆隧道的防火系统
（1） 火灾报警系统
设置了一套分布式光纤温度监测系统，作为电缆隧道的火灾报警系统。主机为2通道（1km+4km），设在郭家凹变电站的主控室内，以达到实时监测电缆隧道内温度变化趋势、预先发现电缆通道内温度异常（大于35°C）、对电缆通道内发生的火灾及时报警（温度大于68°C或突然升高）的作用。
火灾报警系统的信息数据通过郭家凹变电站的光传输设备，经昆明地区光纤通讯网传输到昆明供电局输电分局。
（2）防火
以防火隔断（由隔墙、防火门、非凝固型防火泥、防火涂料组成）将电缆隧道分隔为三个防火区段。隔墙采用防火环保膨胀模块砌筑。变电站电缆隧道段南、北二端的防火隔断处以防盗门替代防火门，以防外人进入变电站。电缆竖井里竖直段的电缆外表满涂防火涂料，涂料层厚不小于0.9mm。
电缆接头及其两端各2m范围内的电缆表面涂防火涂料，其余电缆装入防火槽盒并按相关要求用防火泥进行必要封堵，在接头工井内安装六氟丙烷悬挂式灭火装置。
3.2 电缆沟的防火系统
以防火隔断（由隔墙、防火涂料组成）将电缆沟分隔成200m左右的若干个防火区段，隔墙采用防火环保膨胀模块对沟体全断面砌筑封堵，隔断处不设防火门。
电缆沟段的电缆中间接头安装在中间接头井内，其110kV电缆接头处的防火措施布置与电缆隧道的中间接头布置一致。中间接头井二侧2×1.5m×1.5m电缆沟的双孔均设防火隔断封堵。
3.3 电缆排、埋管的防火处理
排、埋管两端均用非凝固型防火泥封堵嵌填。
四、井盖监控系统设计
设置一套人孔井井盖监控系统，对电缆隧道的所有人孔井井盖、电缆沟段接头工井井盖进行监控。
该井盖监控系统由区域智能监控主机（设在郭家凹变电站主控室内）、通信电缆、专用子井盖及电子锁构成，能实时监控人孔井井盖，具备集中监控中心远程开启、电话语音开启、短信开启人孔井井盖和人孔井井盖非法开启告警功能，同时具备电缆隧道内部人工应急开锁功能。
人孔井井盖监控系统的信息数据通过郭家凹变电站的光传输设备，经昆明地区光纤通讯网传输到昆明供电局输电分局。
五、电缆通道的其他辅助设施设计
5.1 电缆隧道的辅助设施设计
（1）照明、检修、通风、排水和通讯设施
电缆隧道段的辅助设施采用0.4kV供电，用ZC-YJV 4×25mm2电缆将站用电和远端专用电源引至电缆隧道内的低压电源配电箱，作为隧道内用电设施的电源。
每个低压电源配电箱为二个供电区段内的所有电器供电，每个供电区段内的照明灯、抽风机均为双控线路管控。郭家凹变东区和郭家凹变西区二个防火隔断为一个供电区段，虹桥西段一个防火隔断为一个供电区段。
照明灯采用防潮型LED灯由低压电源配电箱来的二回照明线路交叉供电，间距根据照度计算确定。
为保证线路运行维护工作的正常开展，隧道内专门设置了检修电源系统，由低压电源配电箱来的380V检修电源回路、单相三眼防水插座、防爆型防潮应急灯构成。每个防火间隔内设二个单相三眼防水插座，安装在侧墙的电缆空隙处。防爆型防潮应急灯间隔40米设一盏。
通风结合防火区段考虑，每个防火区段设进风孔一个、抽风孔一个，抽风孔处设置抽风机一台。抽风机由低压电源配电箱来的抽风机回路供电。
隧道内结合集水井的设置，配置带自控装置的潜水泵。潜水泵控制箱设手动和自启动（浮球）二种方式，由低压电源配电箱来的抽水机回路供电。
（2）通讯
隧道内设置有线通讯系统，经郭家凹变通讯系统接入昆明地区光纤通信网，实现隧道内与外部的通话联系（图3）。
在郭家凹变电站内配置4进24出交换机一台，为隧道内的话机设置多个不同的分机号码，不同分机号码的话机交错布置。
在隧道的主出入口处和隧道内每间隔400米各设置一部固定电话，挂在隧道壁上。在两部固定电话之间，距离约200米的地方设置电话插口，供活动电话接用。
5.2 电缆沟的辅助设施设计
因电缆沟断面尺寸限制，通道内未设固定式辅助设施，只考虑了移动式辅助设施。
当安装、运行人员须进入沟内时，将移动式抽风机扣在人孔井口强行送风后再进入电缆沟内。
图3 隧道通讯系统图
电缆沟段的集水井均设在人孔井下，如有积水时安装、运行人员可投入自带的移动式柴油发电机和抽水泵将其排到沟外。
六、 结论
系统自投运以来，运行情况良好。曾经多次发生防盗电子井盖被恶意破坏、人员欲强行进入隧道的情况，井盖监控系统都能及时报警，有效制止了偷盗行为的发生。电缆运行在线监测系统能实时采集、传送电缆护层及接地电流和电缆头温度数据并自动保存，当电流或温度超过预警值时通过声音和短信告警，为电缆运行状态分析及制定维护策略提供数据支持。
截止目前，220kV郭家凹输变电工程电缆及通道辅助设施系统，在昆明电网已建工程中是一次性建设最完备的，它有效保障了220kV郭家凹变出线电缆系统的安全稳定运行，设计是成功的。在电缆输电网飞速发展的今天，通过多种技术手段，实现对电缆、电缆运行环境实时监控，实现远程信息化，保证电缆设备安全稳定运行，同时保证运行、维护人员安全和健康，无疑，220kV郭家凹输变电工程电缆及通道辅助设施系统设计经验是值得借鉴推广的，并可以结合具体工程实践，增加智能视频监控系统、综合环境（有害气体）监控系统等，为电网安全稳定运行提供保障。
作者简介
李久程，高级工程师、国家注册电气工程师，昆明供电局技术专家、昆明供电设计院副总工程师，从事输配电与用电勘测设计与管理。昆明供电设计院。
