趙宇華　高艷軍

(中國能源建設(shè)集團(tuán)山西電力建設(shè)第三有限公司，山西 太原　030006)

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談發(fā)電廠電纜工程優(yōu)化設(shè)計(jì)與施工管理

趙宇華高艷軍

(中國能源建設(shè)集團(tuán)山西電力建設(shè)第三有限公司，山西 太原030006)

根據(jù)發(fā)電廠電纜工程的特點(diǎn)，從電纜敷設(shè)路徑、電纜種類與型號、電源分配等方面，闡述了電纜工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)措施，并提出了電纜施工的管理策略，有利于確保電纜的安全運(yùn)行。

發(fā)電廠，電纜，施工管理，電源

0　引言

發(fā)電廠在生產(chǎn)過程中離不開電纜。建成一座自動化的電站需要成千上萬不同型號的電纜，并且布置廣泛，數(shù)量繁多。為了符合負(fù)荷分配原則和防火等安全要求，在初步設(shè)計(jì)論證階段，往往采用保守方案。在不同地區(qū)，不同部位選擇不同的種類的電纜，如(耐高溫，耐寒，耐火，阻燃等)。而且電纜設(shè)計(jì)長度、截面余量大等問題，直接導(dǎo)致建設(shè)費(fèi)用的增加。以往施工項(xiàng)目的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在電纜工程開工前圖紙會審，施工過程中進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)，制定電纜施工現(xiàn)場管理措施，提高工程進(jìn)度，減少工程成本能得到明顯的效果。

1　電纜敷設(shè)路徑優(yōu)化

1)根據(jù)規(guī)范與實(shí)踐的總結(jié)?，F(xiàn)在發(fā)電廠在設(shè)計(jì)初期改變了傳統(tǒng)的電纜溝道的設(shè)計(jì)理念，避免了不易維護(hù)檢修，容易積水、積塵和引發(fā)火災(zāi)等隱患的電纜溝道方案。一般選擇采用架空敷設(shè)方式。但是在廠區(qū)長距離空曠的區(qū)域減少限高，局部區(qū)域采用電纜溝。對現(xiàn)場電纜敷設(shè)路徑進(jìn)行優(yōu)化分析，在不違反設(shè)計(jì)、施工、安全運(yùn)行規(guī)范的原則前提下，選擇“走架空、抄近路、躲高溫、避管道、讓設(shè)備”的思路。本質(zhì)“易維護(hù)、距離近、種類少、截面小、事故少”節(jié)約措施對設(shè)計(jì)圖紙優(yōu)化，確定優(yōu)化方案。降低建設(shè)成本，方便電纜敷設(shè)，提高施工效率。例如：內(nèi)蒙某項(xiàng)目現(xiàn)場輸煤C4驅(qū)動間電纜敷設(shè)路徑，通過優(yōu)化后完全符合“走架空、抄近路”單此一項(xiàng)節(jié)約了ZRC-YJV3×120 mm2電纜1 200 m。控制電纜同樣節(jié)約。

2)電纜支架的優(yōu)化，一般電纜夾層、集中控樓，動力配電室為電氣、熱控以及通信電纜最為集中的部位，電纜橋架的合理布置很重要。設(shè)計(jì)不符合現(xiàn)場情況時(shí)，會出現(xiàn)某些通道或某一段橋架上電纜擁擠敷設(shè)量大于容積量，或有些通道橋架容積過剩導(dǎo)致閑置無用。在設(shè)計(jì)階段根據(jù)配電柜數(shù)量、電源負(fù)荷分配、集中分散控制柜內(nèi)電纜集中的特點(diǎn)以及橋架走向，要充分考慮和精確計(jì)算配電間出口電纜夾層的電纜根數(shù)，來確定電纜橋架布寬度與層數(shù)以及平面布置。一般根據(jù)規(guī)范“上—中—下，高—低—控”[1]的原則進(jìn)行排列，主通道大于分支通道“丁”字口縮減分支式、“十”字口四口相等、轉(zhuǎn)彎處放大的原則進(jìn)行。確保電纜敷設(shè)暢通，交叉少。

2　電纜種類、型號優(yōu)化

2.1電纜絕緣材料優(yōu)化

耐高溫、耐寒、耐酸堿、阻燃等特殊電纜，隨地區(qū)和現(xiàn)場區(qū)域不同也是經(jīng)常用到的。所以在沒有特定的情況下選擇交聯(lián)聚乙烯電纜，此電纜受環(huán)境影響較小，可以在-40 ℃～70 ℃條件下環(huán)境較差的區(qū)域使用。特殊地區(qū)或特殊區(qū)域比如：輸煤、升壓站、廠區(qū)等室外空間使用特殊電纜應(yīng)該進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性、可靠性綜合分析后確定。

2.2電纜截面及鎧裝優(yōu)化

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)電力電纜的截面選擇按照載流量及負(fù)荷分配進(jìn)行[2]，一般打破設(shè)計(jì)保守“大馬拉小車”現(xiàn)象，盡可能的在安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上截面選擇接近負(fù)荷需要，或提高負(fù)荷分配的1.2倍進(jìn)行考慮?？刂齐娎|線芯截面，根據(jù)常規(guī)經(jīng)驗(yàn)和工程應(yīng)用實(shí)例表明，一般電流信號用4 mm2、電壓信號2.5 mm2、指令信號1.5 mm2、狀態(tài)信號1.0 mm2、通訊信號0.75 mm2。開關(guān)量信號采集一般為直流24 V居多，從直流電的特點(diǎn)和安全角度考慮，采用了截面為1.5 mm2電纜為宜；模擬量信號采用了截面為1.0 mm2電纜；根據(jù)電纜敷設(shè)長度可以提高一個(gè)等級，防止電纜過長信號衰減。傳感器補(bǔ)償電纜截面1.5 mm2。理論與實(shí)際的集合，進(jìn)行整體的優(yōu)化，在符合新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的前提下滿足接線密集的小空間機(jī)柜的施工需求，并且能夠保證接線端子壓接牢固。

另外，由于現(xiàn)在設(shè)計(jì)電纜絕大部分敷設(shè)在電纜橋架上，受外力破壞的機(jī)會極低，將原來保守設(shè)計(jì)的鎧裝電纜可以優(yōu)化成非鎧裝，可以減輕電纜橋架承重荷載，縮減生產(chǎn)周期，降低成本。只要在電纜敷設(shè)過程中不強(qiáng)拉硬拽，非鎧裝電纜也能夠滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。

2.3電纜長度及備用芯優(yōu)化

設(shè)計(jì)階段是根據(jù)電纜聯(lián)系表在電纜敷設(shè)圖上標(biāo)定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，用設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)敷設(shè)[3]，以網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的實(shí)際距離為準(zhǔn)計(jì)算長度，自動生成電纜清冊。只能作為參照和采購的初始依據(jù)，但不作為施工依據(jù)。在實(shí)際施工過程中是人工敷設(shè)電纜，則更容易結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況優(yōu)化路徑，對電纜長度進(jìn)行優(yōu)化，控制預(yù)留長度。對于始端較近、終端相同的電纜也進(jìn)行合并優(yōu)化。零散電源采用增加就地控制箱、分支箱等就地設(shè)備，以樹干式的方式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)集中控制。

符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求下，嚴(yán)格控制了電纜備用芯數(shù)量，按照《設(shè)計(jì)規(guī)范》《施工手冊》控制電纜設(shè)置有備用芯，但經(jīng)過多年的現(xiàn)場施工與運(yùn)行技改、備用芯的作用不是很明顯[4]，因此在備用芯設(shè)計(jì)方面應(yīng)該有所控制，5芯及以下電纜一般不留備用芯。5芯以上采用5×X+X的計(jì)算備用芯(X為備用芯)。例如：傳感器電纜在設(shè)計(jì)時(shí)都會將電源和信號分開設(shè)計(jì)，一般傳感器采用220 V或24 V電源，信號也只有一對點(diǎn)，但是往往設(shè)計(jì)成YJV4×1.5與KVVP4×1.5。這樣的話一共使用4芯，其中就有4芯備用，造成浪費(fèi)，也給接線帶來麻煩。

2.4阻燃電纜和耐火電纜的選用

根據(jù)規(guī)范要求，直流系統(tǒng)存在特殊磁化性、易高溫，選擇無鎧裝的NH電纜。其他交流電源、信號系統(tǒng)等通常選用ZR電纜，但是根據(jù)部位不同來確定防火等級，詳細(xì)分析通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，綜合考慮各種型號的電纜的價(jià)格差別，最后選擇性價(jià)比更高的阻燃電纜。

3　電源分配合理優(yōu)化

發(fā)電廠設(shè)計(jì)與施工一般是按照系統(tǒng)進(jìn)行電源分配原則進(jìn)行，系統(tǒng)單元式集中控制。但是由于現(xiàn)場的布置不同，有的時(shí)候可能會出現(xiàn)單一系統(tǒng)到用電負(fù)荷側(cè)的距離較遠(yuǎn)，到其他系統(tǒng)供電電源較近而又容易施工等現(xiàn)象。電源分配就比較矛盾，選擇就近電源但違反單元控制。為此我們就應(yīng)從運(yùn)行的可靠性和建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性以及施工期的允許性等諸多方面考慮做出最后的決定。一般是采用經(jīng)濟(jì)建設(shè)，改變電源與控制分路形式不同系統(tǒng)電源供電，同一系統(tǒng)控制模式。只要將其他系統(tǒng)內(nèi)供電的電源開關(guān)控制信號接入本系統(tǒng)就可以。因?yàn)楝F(xiàn)在DCS/PLC控制只需光纜通訊，比起昂貴的電力電纜要方便簡單，經(jīng)濟(jì)易施工。例如：內(nèi)蒙某項(xiàng)目將脫硫脫硝MCC的電力電纜從除塵除灰PC段轉(zhuǎn)移到了主廠房PC段，大大縮短了路程，同時(shí)也縮短了工期，節(jié)約成本、提高了公司的效益。

4　電纜工程施工管理

4.1電纜采購管理

1)根據(jù)設(shè)計(jì)電纜清冊、設(shè)計(jì)變更單及施工圖等依據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場動態(tài)控制，提前編制“電纜需求計(jì)劃單”結(jié)合現(xiàn)場施工進(jìn)度分批進(jìn)行采購。嚴(yán)格控制電纜型號短缺及數(shù)量不夠，或是防止一次采購過剩的浪費(fèi)。

2)電纜敷設(shè)前，整理、統(tǒng)計(jì)各電纜數(shù)量與規(guī)格。按照清冊，大型的同種型號電纜，根據(jù)起止點(diǎn)長度合理安排拼軸電纜敷設(shè)，并標(biāo)在電纜軸上表明電纜敷設(shè)順序和經(jīng)過的路徑，做到敷設(shè)不浪費(fèi)。同時(shí)，電纜敷設(shè)過程中，嚴(yán)格控制柜體外電纜的穿出預(yù)留長度，柜體半周長[3]，避免浪費(fèi)。

4.2電纜領(lǐng)用保管

首先對出入庫進(jìn)行管理。出入庫必須經(jīng)專業(yè)技術(shù)人員統(tǒng)一管理。根據(jù)圖紙整理出電纜的型號、規(guī)格及長度，制作領(lǐng)用單。對圖紙需求量及現(xiàn)場實(shí)際需用量一一核對，做到每軸電纜合理利用減少浪費(fèi)，現(xiàn)場技術(shù)人員對敷設(shè)路徑仔細(xì)查核，設(shè)計(jì)量與實(shí)際需用量有效控制。對已領(lǐng)出放置施工區(qū)域的電纜由班組長負(fù)責(zé)登記起、止碼，對軸進(jìn)行分類編軸號，做好電纜敷設(shè)記錄。剩余不用的電纜做好退庫登記手續(xù)。

4.3電纜敷設(shè)要求

1)根據(jù)電纜的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置來決定電纜敷設(shè)的先后順序，先由長到短、最后盤間連線。同一通道內(nèi)敷設(shè)電纜時(shí)，按電壓等級由高至低控制信號?；虬磸?qiáng)電至弱電、通信電纜按從上到下的順序排列。嚴(yán)格將高低壓交流電源電纜與信號控制電纜分層或隔離敷設(shè)，如果電纜橋架受通道空間限制，在同一層內(nèi)敷設(shè)電源電纜和信號電纜時(shí)中間加隔離層。多排通道并列是按先里邊再外邊的敷設(shè)順序進(jìn)行安排。

2)電纜綁扎也排列，統(tǒng)一安排電纜走向，單根敷設(shè)，綁扎好后進(jìn)行下一根敷設(shè)，減少交叉。特別注意轉(zhuǎn)彎和分支口位置，以及電纜跳層，入豎井等位置，擴(kuò)大電纜彎曲半徑、應(yīng)符合電纜絕緣及構(gòu)造特性的要求，一般不應(yīng)小于電纜外徑的20倍[5]。做好電纜標(biāo)識牌的施工工作，每敷設(shè)一根電纜就要在起始端和終止端以及過程中轉(zhuǎn)彎等重點(diǎn)位置掛上附有(起點(diǎn)、終點(diǎn)、型號、編號)的標(biāo)識牌。

3)合理調(diào)整橋架路徑，盡量避開高溫通風(fēng)、熱水、蒸汽管道及油管路交叉。忌諱與其上部平行敷設(shè)。

4.4檢查驗(yàn)收

檢查電纜是否嚴(yán)格按照要求進(jìn)行分類、分層或按順序敷設(shè)。橋架、槽盒內(nèi)電纜的充滿度是否超過65%，電纜管內(nèi)電纜是否大于50%，且堆積不宜超過3層。檢查電纜絕緣是否有扭曲變形、絕緣皮破裂現(xiàn)象發(fā)生。

5　結(jié)語

經(jīng)過多年的現(xiàn)場管理經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合各個(gè)施工現(xiàn)場實(shí)際情況。在會審初步設(shè)計(jì)和初期司令圖時(shí)，保持不違反規(guī)程允許的范圍內(nèi)，對電纜種類、材質(zhì)、截面、用量等方面進(jìn)行優(yōu)化，制定現(xiàn)場施工管理措施。通過嚴(yán)格控制電纜長度、合理安排電纜走向，對電纜科學(xué)選取，以及嚴(yán)格執(zhí)行電纜施工管理措施等手段。在保證電纜安全可靠運(yùn)行的同時(shí)，無論是甲供材料還是乙供材料，優(yōu)化設(shè)計(jì)施工管理能為降低工程造價(jià)作出貢獻(xiàn)。

[1]火電設(shè)計(jì)規(guī)范及火電安全規(guī)范[S].

[2]白桂欣.電氣工程常用數(shù)據(jù)速查手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[3]電力設(shè)計(jì)軟件程序，及DWG文件、CAD制圖[Z].

[4]郭衛(wèi)國.參考供用電技術(shù)—國家電網(wǎng)華北有限公司文獻(xiàn)[Z].2009.

[5]白桂欣.電氣裝置安裝工程質(zhì)量檢驗(yàn)及評定規(guī)程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[6]GB 50217—2007，電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[7]DL/T 5182—2004，火力發(fā)電廠熱工自動化就地設(shè)備安裝、管路及電纜設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定[S].

[8]DL/T 5161.1—T5161.17—2002，電氣裝置安裝工程質(zhì)量檢驗(yàn)及評定規(guī)程[S].

[9]任義.實(shí)用電氣安裝技術(shù)手冊[M].北京：中國電力出版社，2010.

Introduction to power cable engineering optimization design and construction management

Zhao YuhuaGao Yanjun

(China Energy Construction Group of Shanxi Electric Power Construction Third Co., Ltd, Taiyuan 030006, China)

According to cable engineering features of power plant, starting from aspects of cable laying circuit, cable categories and types and power source distribution, the paper describes optimal design measures of cable engineering, and puts forward cable construction management strategies, which will be good for guaranteeing safe operation of the cable.

power plant, cable, construction management, power source

1009-6825(2016)25-0236-02

2016-06-25

趙宇華(1971- )，女，工程師；高艷軍(1984- )，男，工程師

TM247

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