輸電電纜線路沿大型橋梁敷設(shè)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

摘要：輸電線路與河流交叉時(shí)，尤其是大型通航河流，線路過(guò)河方式往往是工程設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)，而電纜沿大型橋梁敷設(shè)擁有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)通過(guò)比較3種不同的電纜跨越河流的方案可知，輸電電纜線路沿大型橋梁敷設(shè)是線路過(guò)河的最佳選擇，重點(diǎn)分析了電纜沿橋梁敷設(shè)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，為同類工程設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：輸電電纜線路;跨河大型橋梁;蛇形敷設(shè);offset裝置;電纜防火

0 引言

我國(guó)城市化進(jìn)程持續(xù)加快，土地資源日漸稀缺，人們對(duì)城市景觀、環(huán)保方面的要求越來(lái)越高，導(dǎo)致電力線路走廊空間越來(lái)越緊張，城市內(nèi)的電力建設(shè)以電纜線路敷設(shè)為主。根據(jù)《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50217—2016）的規(guī)定，電纜跨越河流宜利用城市交通橋梁。國(guó)內(nèi)外在交通橋梁上敷設(shè)高壓電纜的先例已有很多，至今沒(méi)有發(fā)生過(guò)影響橋梁結(jié)構(gòu)和人身安全的問(wèn)題。2014年，廣東東莞長(zhǎng)安新河橋沿人行道敷設(shè)了8回220 kV電纜線路;2019年，廣東東莞萬(wàn)江銀龍橋沿人行道敷設(shè)了6回110 kV電纜線路。

1 電纜跨（穿）越河流的3種方案比較

城市中電纜線路過(guò)河有3種方式：電纜架空跨越河流、水下電纜穿越河流、電纜沿橋梁敷設(shè)跨越河流。

（1）電纜架空跨越河流的優(yōu)點(diǎn)是工程造價(jià)低。缺點(diǎn)在于：施工運(yùn)維較為不便，需搭設(shè)跨越架，采用張力放線方式等，存在施工安全風(fēng)險(xiǎn)，影響通航河流的航道運(yùn)維;架空線路跨越較大河流時(shí)一般采用“耐-直-直-耐”跨越方式，受河道管理限制，線路位于兩岸上，架設(shè)較長(zhǎng)，占用城市地塊，影響城市景觀;架空與電纜轉(zhuǎn)換需設(shè)置電纜終端場(chǎng)，占地較大，浪費(fèi)寶貴的土地資源。

（2）水下電纜穿越河流一般采用頂管方式，工程造價(jià)高，施工難度大，受河床地質(zhì)影響大，運(yùn)維不便，線路安全性低，易發(fā)生船只拋錨刺穿電纜的事故，且發(fā)生安全事故后搶修難度極大，耗時(shí)長(zhǎng)。

（3）電纜沿橋梁敷設(shè)跨越河流具有工程造價(jià)低、施工運(yùn)維便利、不影響城市景觀、線路不重復(fù)增加交叉跨越等特點(diǎn)。電纜沿橋梁人行道或綠化帶敷設(shè)，可采用電纜槽盒型式設(shè)置活動(dòng)蓋板，蓋板上可恢復(fù)普通路面，不影響橋梁結(jié)構(gòu)功能及景觀。電纜隨橋梁敷設(shè)，線路與河道的運(yùn)維互不影響，且工程總造價(jià)低。

綜上所述，輸電電纜線路沿大型橋梁敷設(shè)是線路過(guò)河的最佳選擇，宜在橋梁建設(shè)前期設(shè)計(jì)輸電電纜的敷設(shè)空間、荷載等。

2 電纜沿橋梁敷設(shè)的相關(guān)規(guī)定

按照《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50217—2016）的規(guī)定，利用交通橋梁敷設(shè)電纜應(yīng)符合下列要求：（1）在橋梁上敷設(shè)的電纜和附件等重量應(yīng)在橋梁設(shè)計(jì)允許承載值之內(nèi);（2）電纜和附件的安裝，不得有損于橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性;（3）在橋梁上敷設(shè)的電纜和附件，不得低于橋底距水面高度;（4）在橋梁上敷設(shè)的電纜和附件，不得有損于橋梁的外觀。

在長(zhǎng)跨距的橋桁內(nèi)或橋梁人行道下敷設(shè)電纜，還應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）在電纜上采取適當(dāng)?shù)姆阑鸫胧苑劳饨缁鹪次＜半娎|;（2）在橋梁上敷設(shè)的電纜，應(yīng)考慮橋梁因受風(fēng)力和車輛行駛時(shí)的震動(dòng)而導(dǎo)致電纜金屬護(hù)套出現(xiàn)疲勞的保護(hù)措施;（3）在橋梁上敷設(shè)的110 kV及以上的大截面電纜，宜作蛇形敷設(shè)，用以吸收電纜本身的熱伸縮量;（4）在橋梁的伸縮間隙部位的一端，應(yīng)按橋桁最大伸縮長(zhǎng)度設(shè)置電纜伸縮弧，用以吸收橋桁的熱伸縮;（5）在橋梁伸縮間隙處，宜把電纜放入能垂直、水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)的萬(wàn)向鉸鏈架內(nèi)，用以吸收橋梁的撓角。

3 電纜沿橋梁敷設(shè)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1? ? 電纜土建設(shè)計(jì)

電纜宜采用槽盒型式敷設(shè)過(guò)橋，為保證沿線道路美觀，電纜槽盒采用下沉式敷設(shè)，其上恢復(fù)人行道彩磚或綠化帶，為便于電纜線路的運(yùn)維，槽盒每30 m設(shè)置1座檢修井。電纜槽盒每30 m應(yīng)設(shè)置一條水平伸縮縫，并采取充填和防滲漏措施，在坡度較大地段，應(yīng)采取硬固定方式以防電纜滑移。電纜槽盒每20 m設(shè)置1個(gè)？準(zhǔn)100 mm的排水孔，與橋梁專用排水通道連通。電纜敷設(shè)完成后，沿線應(yīng)按電網(wǎng)安健環(huán)規(guī)定設(shè)置標(biāo)志牌等。

3.2? ? 電纜防震設(shè)計(jì)

（1）電纜采用蛇形敷設(shè)方式。電纜蛇形敷設(shè)能夠有效吸收電纜熱脹冷縮引起的電纜長(zhǎng)度變化，防止電纜終端、中間接頭因受電纜拉力而損壞，避免電纜的伸長(zhǎng)部分集中在電纜盤卷曲的缺陷處，造成電纜絕緣層和金屬護(hù)套斷裂，產(chǎn)生電纜浮起等異?，F(xiàn)象。結(jié)合電纜土建情況，宜采用水平蛇形敷設(shè)設(shè)計(jì)，水平蛇形敷設(shè)一般按波長(zhǎng)4～6 m、波幅100～200 mm設(shè)計(jì)，在每1/2節(jié)距處安裝電纜固定夾。

（2）有效解決橋面對(duì)接處縫隙變化對(duì)電纜的影響是沿橋敷設(shè)電纜工程的最大技術(shù)難點(diǎn)。在緊靠橋面板伸縮縫處設(shè)置能吸收橋梁伸縮量專用的伸縮?。╫ffset）裝置，通過(guò)電纜伸縮裝置形狀的變化來(lái)吸收橋梁伸縮量，消除因橋面移位、彎曲、錯(cuò)位等對(duì)電纜產(chǎn)生的過(guò)大張力，防止電纜被破壞性拉斷或折斷，確保輸電線路的運(yùn)行安全。

3.3? ? 電纜防火設(shè)計(jì)

電纜防火對(duì)于電纜線路的安全運(yùn)維非常重要。引發(fā)火災(zāi)的原因主要有過(guò)負(fù)荷、短路、接觸電阻過(guò)大以及絕緣損壞、高溫烘烤等。沿橋梁敷設(shè)的電纜防火主要考慮以下方面：

（1）電纜截面選擇合理。交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜在最大工作電流作用下的電纜導(dǎo)體溫度，不得超過(guò)規(guī)定的最高允許值90 ℃，對(duì)于計(jì)算選出的交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜導(dǎo)體的最小截面積，適當(dāng)選大一點(diǎn)的電纜截面，在通過(guò)電力系統(tǒng)最大短路電流時(shí)，電纜導(dǎo)體溫度不得超過(guò)規(guī)定的最高允許值250 ℃。

（2）電纜的外護(hù)層材料主要有PE（聚乙烯）、PVC（聚氯乙烯）兩種。PE外護(hù)層的機(jī)械性能、電氣性能、防水性能較好，但阻燃性能不佳，適合于直埋、淺溝、穿管敷設(shè)。PVC是一種極性材料，具有阻燃性能，較適合明敷于電纜隧道和大通道中。受限于橋梁承重及造價(jià)經(jīng)濟(jì)性，電纜槽盒敷設(shè)過(guò)橋不可采用填砂防火措施。根據(jù)《關(guān)于印發(fā)廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電纜及附件防火防爆工作指導(dǎo)意見的通知》（廣電生部〔2016〕57號(hào)）的規(guī)定：空氣中電纜應(yīng)使用低煙、低毒阻燃電纜，阻燃性能應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電纜在火焰條件下的燃燒試驗(yàn)》（GB/T 18380.3—2001）的B類阻燃等級(jí)及以上要求。電纜沿橋梁敷設(shè)對(duì)電纜的阻燃性能要求較高，建議選用PVC外護(hù)套，電纜型號(hào)為YJLW02。

（3）電纜線路的防火包括電纜防火和電纜附件防火防爆。在日常運(yùn)維中，電纜本體故障率較低，大多數(shù)故障發(fā)生在電纜附件上，如電纜中間接頭制作不良，壓接頭不緊，接觸電阻過(guò)大，長(zhǎng)期運(yùn)行造成電纜頭過(guò)熱燒穿絕緣。電纜中間接頭的壓接質(zhì)量好壞，只能在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)越容易發(fā)生過(guò)熱燒穿事故，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，接地電流大，引起發(fā)熱，造成火災(zāi)，所以建議盡量避免在橋架段設(shè)置中間接頭，如無(wú)法避免，則電纜接頭應(yīng)安裝防火防爆裝置（如防火隔板、防火盒等），每個(gè)電纜接頭兩側(cè)各3 m范圍內(nèi)的電纜應(yīng)纏繞防火包帶;鄰近電纜接頭1 m空間范圍內(nèi)的所有電纜均應(yīng)纏繞防火包帶。

（4）電纜進(jìn)入電纜槽盒時(shí)，出入口應(yīng)做防火封堵措施。防火封堵厚度不小于100 mm。根據(jù)有機(jī)防火堵料、無(wú)機(jī)防火堵料、阻火包、防火隔板等封堵材料的性質(zhì)，按需要單獨(dú)或組合使用;沿溝道宜設(shè)置阻火墻，阻火墻間距不宜大于200 m，阻火墻應(yīng)保證在可能經(jīng)受積水浸泡或鼠害作用下仍具有穩(wěn)固性，可采用適合電纜線路條件的防火堵料、阻火模塊、防火封堵板材、耐火磚、砂袋等。

（5）重要線路設(shè)置光纖測(cè)溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，每相電纜設(shè)置1根測(cè)溫光纖，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)記錄電纜的全程不間斷運(yùn)行溫度，通過(guò)對(duì)電纜表面溫度、環(huán)境溫度的監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電纜運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題以及運(yùn)行電纜周圍環(huán)境的突變情況，系統(tǒng)具備最高溫度報(bào)警、溫升速率報(bào)警、平均溫度報(bào)警、系統(tǒng)故障報(bào)警、光纖斷裂報(bào)警等功能，并能顯示、記錄測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)、報(bào)警位置等信息。

4 結(jié)語(yǔ)

輸電電纜線路沿大型橋梁敷設(shè)是線路過(guò)河的優(yōu)選方案，設(shè)計(jì)人員宜在橋梁建設(shè)前期設(shè)計(jì)好輸電電纜的敷設(shè)空間、荷載等，同時(shí)，優(yōu)化電纜土建設(shè)計(jì)、電纜防震設(shè)計(jì)和電纜防火設(shè)計(jì)，確保電纜線路運(yùn)行安全與橋梁結(jié)構(gòu)安全。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50217—2016[S].

收稿日期：2020-06-23

作者簡(jiǎn)介：張劍（1985—），男，湖南邵陽(yáng)人，工程師，從事輸電線路電氣設(shè)計(jì)工作。