500千伏輸變電工程項(xiàng)目可行性研究報(bào)告

500千伏輸變電工程項(xiàng)目可行性研究報(bào)告500千伏輸變電工程項(xiàng)目可行性研究報(bào)告（本文檔為word格式,下載后可修改編輯?。?/p>

目錄1、工程概述2、系統(tǒng)部分3、線路路徑方案4、路徑斷面方案比選5、電纜選型6、工程設(shè)想7、投資估算1、工程概述本報(bào)告為進(jìn)線部分說明書，僅對某某變電站本期二回500kV進(jìn)線相關(guān)的技術(shù)問題進(jìn)行說明，其它部分不在此重復(fù)闡述。1.1工程建設(shè)規(guī)模500kV某某變電站站址位于成都北路以西，山海關(guān)路以南，大田路以東，北京西路以北，進(jìn)出線均采用電纜形式，在隧道內(nèi)敷設(shè)。其中進(jìn)線采用3回500kV電纜，輸送容量1000MW。本期建設(shè)2回，均從500kV三林變電站受電。500kV電纜采用隧道方式敷設(shè)，目前有4個(gè)備選路徑方案，總長度為15.6～19.9km。1.2設(shè)計(jì)依據(jù)和范圍1.2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)某某電力公司上電計(jì)字2014第132號(hào)“關(guān)于委托500kV某某輸變電工程初步可行性研究的函”；某某電力公司發(fā)展計(jì)劃部2015年1月10日關(guān)于500kV某某變電站主變規(guī)模論證會(huì)議的會(huì)議紀(jì)要。1.2.2 設(shè)計(jì)范圍本可行性研究報(bào)告對某某首次使用的長距離500kV電纜的選型、敷設(shè)、施工注意事項(xiàng)進(jìn)行了闡述。在本報(bào)告的估算書中，僅計(jì)算了500kV電纜2回（本期建設(shè)規(guī)模）的建設(shè)費(fèi)用，線路長度按照推薦路徑方案考慮。1.3設(shè)計(jì)規(guī)范性文件a．《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB-50217-94）b．《發(fā)電廠，變電站電纜選擇與敷設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)程》（SDGJ-89）c．《高壓電纜選用導(dǎo)則》（D2-401-91）d．《高壓配電裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》（SDJ5-85）e．《電力設(shè)備接地技術(shù)規(guī)程》f．《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50116-1998）g．《電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50168-1992）h.《電纜防火措施設(shè)計(jì)和施工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（DLGJ154-2000）I．《交流電氣裝置的接地》（DL/T621-1997）J．《高壓充油電纜施工工藝規(guī)程》（DL453-1991）k.《電纜載流量計(jì)算》（JB/T10181.1-10181.6-2000）2、系統(tǒng)部分根據(jù)華東電力設(shè)計(jì)院“500kV某某變電站接入系統(tǒng)”的研究，某某站遠(yuǎn)景建設(shè)3臺(tái)1500MVA的主變，本期建設(shè)2臺(tái)1500MVA主變，均通過500kV電纜從浦東方向的500kV變電站受電，本期2回來自三林變電站。某某站500kV主接線方式采用線路變壓器組方式。為滿足某某站的安全可靠供電，本期500kV電纜應(yīng)滿足正常情況下每回1000MW，事故情況下每回1500MW的輸送容量。3、線路路徑方案500kV某某變電站本期建設(shè)2回電纜，均來自500kV三林變電站。結(jié)合中心城區(qū)道路網(wǎng)規(guī)劃及某某園區(qū)道路規(guī)劃，設(shè)計(jì)了4個(gè)路徑方案。下面將對該4個(gè)方案的走向，沿途穿越軌道交通情況，線路長度進(jìn)行介紹；并通過各方面綜合論證提出推薦方案。3.1路徑方案介紹3.1.1路徑方案一南北高架路、斜土路、南車站路、花園港路、沂南路、浦三路、北艾路、錦繡路方案500kV電纜自北京西路出線后向東敷設(shè)至成都北路南北高架立交后折向南，沿南北高架路向南至斜土路，沿斜土路向東至南車站路，再沿南車站路向南至花園港路穿過黃浦江。過江后沿沂南路向東至浦三路，沿浦三路向南至北艾路，沿北艾路向東至錦繡路，沿錦繡路向南至三林500kV變電站。該路徑方案穿越軌道交通情況：己建地鐵Rl線、R2線各1次；在建軌道交通M4、M8線路各1次；規(guī)劃軌道交通M5線3次、M6、M1、R4、L4、M7各1次；已建磁懸浮1次。全線長15.6公里，全部為新建電力隧道。3.1.2路徑方案二北京路、西藏路、海寧路、河南路、普育西路、國貨路、南車站路、花園港路、沂南路、浦三路、北艾路、錦繡路方案。500kV電纜自北京西路出線后向東至西藏路，接入在建西藏路隧道，沿西藏路隧道向北至海寧路，沿海寧路向東至河南路，沿河南路向南至陸家浜路，穿過陸家浜路，沿普育西路向南至國貨路，再沿國貨路向西至南車站路，沿南車站路向南至花園港路穿過黃浦江。過江后沿沂南路向東至浦三路，沿浦三路向南至北艾路，沿北艾路向東至錦繡路，沿錦繡路向南至三林500kV變電站。該路徑方案穿越軌道交通情況：M1—M2車站、M1—R2車站、M1—M6車站3座地鐵盎交匯點(diǎn)車站；已建地鐵R1線1次；在建軌道交通M4線1次；規(guī)劃軌道交通R4、L4、M7、M5線各1次；已建磁懸浮1次。全線長17.5公里。其中新建16.7公里，已建0.8公里。3.1.3路徑方案三北京路、西藏路、海寧路、吳淞路、中山路、浦電路、南泉路、臨沂北路、浦三路、北艾路、錦繡路方案該方案擬利用外灘(中山東路)建設(shè)地下道路契機(jī)，將電力隧道與地下道路結(jié)合起來。500kV電纜自北京西路出線后向東至西藏路，接入在建西藏路隧道，沿西藏路隧道向北至海寧路，沿海寧路向東至吳淞路，沿吳淞路、中山東一路、中山東二路、中山南路至王家碼頭路，穿越黃浦江，沿浦電路向東至南泉路，沿南泉路、臨沂北路向南至浦三路，沿浦三路向南至北艾路，沿北艾路向東至錦繡路，沿錦繡路向南至三林500kV變電站。該路徑方案穿越軌道交通情況：M1車站1次；已建地鐵Rl、R2線各l次；在建軌道交通M4線1次；規(guī)劃軌道交通MI、M2、M6、R4、L4、M7、M5線路各1次；已建磁懸浮1次。全線長19.9公里。其中新建19.1公里，已建0.8公里。3.1.4路徑方案四北京路、西藏路、海寧路、新建路、浦東南路、浦電路、南泉路、臨沂北路、浦三路、北艾路、錦繡路方案500kV電纜自北京西路出線后向東至西藏路，接入在建西藏路隧道，沿西藏路隧道向北至海寧路，沿海寧路向東至新建路，沿新建路向南，穿越黃浦江至浦東南路，沿浦東南路向南至浦電路，沿浦電路向東至南泉路，沿南泉路、臨沂北路向南至浦三路，沿浦三路向南至北艾路，沿北艾路向東至錦繡路，沿錦繡路向南至三林500kV變電站。該路徑方案穿越軌道交通情況：M1車站、R4車站2座車站；已建地鐵R1、R2線各1次；在建軌道交通M4線1次；規(guī)劃軌道交通M1、M2、M6、R4、L4、M7、M5線路各1次；已建磁懸浮1次。全線長19.7公里。其中新建18.9公里，已建0.8公里。3.2路徑方案比較3.2.1方案比較原則三林～某某電力隧道長達(dá)十?dāng)?shù)公里，其間經(jīng)過的地形情況十分復(fù)雜。城區(qū)內(nèi)道路和建筑密集，既有高架道路，又有軌道交通，還要穿越黃浦江。工程實(shí)施難度大、造價(jià)高，選線過程中應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則：(1)結(jié)合中心城區(qū)規(guī)劃、某某會(huì)規(guī)劃。統(tǒng)一規(guī)劃，分步實(shí)施；三林～某某電力隧道應(yīng)以中心城分區(qū)規(guī)劃為依據(jù)，結(jié)合正在編制的某某園區(qū)總體規(guī)劃。具體而言，選線應(yīng)以規(guī)劃中心城道路網(wǎng)、某某園區(qū)道路規(guī)劃為依據(jù)選擇合理的隧道走向。(2)盡可能短的隧道長度，以降低工程造價(jià)；電力隧道是一項(xiàng)復(fù)雜的電氣工程，耗資巨大，單位造價(jià)高達(dá)上億元/公里。減少電力隧道的長度，對于降低工程造價(jià)效果是最顯著的。因此，應(yīng)盡可能減少電力隧道的長度，降低工程造價(jià)，減少投資。(3)電力隧道的走向應(yīng)盡可能順直；受施工技術(shù)的限制及電纜剛性結(jié)構(gòu)的影響，電力隧道的彎曲半徑不可能很小，由此對隧道的線形設(shè)計(jì)產(chǎn)生了一定的限制。而城市道路基本均為十字相交，電力隧道轉(zhuǎn)向多為90度直角，遇到路幅較窄、路口建筑密集，工作井難以落實(shí)的情況，處理難度更大。因此，電力隧道的走向應(yīng)盡可能順直，減少轉(zhuǎn)彎，尤其應(yīng)避免大轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)向。(4)盡可能避免與軌道交通線共線設(shè)置，減少實(shí)施難度、避免相互影響；某某地區(qū)因地質(zhì)構(gòu)造因素，地鐵線路的建設(shè)深度一般都較北方巖土地基隧道淺。通常，常規(guī)線路段地鐵隧道頂部距地面約14～15米，在靠近車站處則較淺，而：車站與地面間間距則更小。因此，如果電力隧道與地鐵隧道共線建設(shè)，兩者間的相互距離關(guān)系較難處理。尤其在穿越地鐵車站時(shí)，車站一般沿地鐵線路布置距離較長，埋深又淺，電力隧道穿越難度更大。(5)盡可能減少與軌道交通線的交叉穿越，避免穿越車站及換乘樞紐；電力隧道交叉穿越地鐵線路的實(shí)施難度要小于與地鐵線路的共線布置，通常在地鐵線路的上方穿越過去。但地鐵在一些主要的道路口多設(shè)有車站，在有些情況下電力隧道與軌道交通線相交的位置就位于地鐵車站。因此，應(yīng)盡量減少電力隧道與軌道交通線的交叉穿越。(6)過江點(diǎn)選擇應(yīng)盡可能避開黃浦江大橋；選擇合理的過江點(diǎn)也是三林～某某電力隧道整個(gè)選線工作的至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。過江點(diǎn)選擇應(yīng)根據(jù)陸上隧道走向，結(jié)合浦江兩岸的道路布局來布置。從電力隧道的大體布局來看，過江點(diǎn)應(yīng)基本位于盧浦大橋下游至陸家嘴之間，其間最大的市政設(shè)施為南浦大橋。南浦大橋在浦江兩岸均有結(jié)構(gòu)龐大的引橋，引橋下樁位密布，電力隧道要從中穿越十分困難。因此，過江點(diǎn)應(yīng)盡量避開南浦大橋引橋區(qū)域。(7)在建西藏路電力隧道受規(guī)模限制難以結(jié)合利用，應(yīng)另辟南北向主通道；西藏路電力隧道在規(guī)劃建設(shè)階段，僅僅考慮為周邊規(guī)劃220KV變電站服務(wù)，在建隧道由于避讓軌道交通，起伏較大，其規(guī)模、容量對滿足500kV主通道的設(shè)計(jì)要求有一定困難。而且，因西藏路電力隧道設(shè)計(jì)時(shí)尚未考慮與三林～某某電力隧道的接口問題，對接難度很大。因此，應(yīng)另辟一條南北向主通道，以布置500kV電纜及同路由的220kV電纜。(8)應(yīng)結(jié)合城區(qū)范圍內(nèi)的220kV變電站布置。此次三林～某某電力隧道并不僅僅用作某某變電站500kV電纜進(jìn)線的通道，它也是中心城區(qū)內(nèi)重要的電力輸送通道。根據(jù)某某市政府要求架空線入地的文件精神，今后市中心城區(qū)將主要采用電纜輸電方式。而隨著城市的飛速發(fā)展，電纜敷設(shè)路徑的選擇也日益艱難，三林～某某電力隧道建成后將成為連接市中心重要電力樞紐的主要干道。因此隧道路徑的選擇也應(yīng)結(jié)合周邊變電站的布置和電力負(fù)荷輸送的需要。3.2.2各路徑方案的優(yōu)劣電力隧道建于道路之下，需穿越多條軌道交通線，尤以穿越軌道交通線交叉點(diǎn)（一般位于道路口）和穿越車站難度最大，穿越線路其次。在電力隧道穿越的市內(nèi)眾多軌道交通線中，已建線路有R1、R2線，在建線路有M4、M8線，其余均為規(guī)劃線路。下表中列出了4個(gè)方案的穿越情況過江位置結(jié)合地鐵建設(shè)長度（km）穿越軌道交通交匯點(diǎn)次數(shù)穿越軌道交通車站次數(shù)穿越軌道交通線路次數(shù)其它全長（km）方案1某某園區(qū)北側(cè)12磁懸浮1次15.6方案2某某園區(qū)北側(cè)3.136磁懸浮1次17.5方案3王家碼頭浦電路0.7110磁懸浮1次19.9方案4新建路浦東南路0.7210磁懸浮1次19.7參照上表并結(jié)合前面所述方案比較原則對4個(gè)路徑方案進(jìn)行對比：(1)路徑方案一優(yōu)勢： 將電力隧道布置于南北高架道路下的慢車道及人行道，同時(shí)利用斜土路拓寬契機(jī)，將電力隧道設(shè)于斜土路下； 過江點(diǎn)選于某某園區(qū)東北側(cè)核心區(qū)之外的邊緣地帶，避開了某某會(huì)主要場館區(qū)； 隧道長度最短，經(jīng)濟(jì)性、可實(shí)施性最優(yōu)；雖然全線穿越12次軌道交通線路，但全線與軌道交通線無共線，比較容易實(shí)施；全線沒有穿越軌道交通交匯點(diǎn)或車站；不利用西藏路在建隧道；通過擴(kuò)大電力隧道的規(guī)模和容量，將與主信道同路由的8回220KV電纜納入隧道中，為永嘉、濟(jì)南、瑞金、宛平、南市5座220kV變電站提供電源，地下空間集約化開發(fā)效果明顯，極大地緩解了南北向道路的電力排管資源緊張的壓力。劣勢： 有12處穿越軌道交通線路(其中已建2處，在建2處)； 路徑沿已建南北高架建設(shè)，高架橋梁地下密布樁位，電力隧道要從中穿越，首先必須清晰掌握地下樁位的分布狀況，設(shè)計(jì)合理的穿越方案。(2)路徑方案二優(yōu)勢： 利用河南路新辟電力隧道； 過江點(diǎn)選于某某園區(qū)東北側(cè)核心區(qū)之外的邊緣地帶，避開了某某會(huì)主要場館區(qū)； 路徑長度比方案一略長，經(jīng)濟(jì)性僅次于方案一； 穿越地鐵線路6次，穿越次數(shù)最少； 將500kV主通道與至山東站、復(fù)興站、南市站的5回220kV電力線通道結(jié)合起來建設(shè)，有效節(jié)約利用地下空間資源。劣勢： 在河南路與規(guī)劃軌道交通M1線共線設(shè)置，相互影響較大，對雙方布局均有限制；需穿越3座地鐵交匯點(diǎn)車站，實(shí)施難度極大；需利用部分西藏路在建電力隧道。(3)路徑方案三優(yōu)勢： 利用外灘建設(shè)地下道路的契機(jī)，將電力隧道結(jié)合在一起建設(shè)；因中山路一側(cè)綠化用地較多，有利于電力隧道施工作業(yè)井的設(shè)置，因此實(shí)施條件較好；過江點(diǎn)在南浦大橋北側(cè)，實(shí)施時(shí)對大橋無影響；與方案二一樣，電力隧道可以兼顧山東站、復(fù)興站、南市站的5回220kV電源進(jìn)線，地下空間集約化開發(fā)程度高。劣勢： 外灘地下道路尚處于設(shè)計(jì)招投標(biāo)階段，建設(shè)周期較難與電力隧道建設(shè)周期合拍；路徑長度最長，經(jīng)濟(jì)性較差；與規(guī)劃軌道交通共線0.7km，有一定影響；穿越軌道交通10次，軌道交通車站1次，較難實(shí)施；需利用部分西藏路在建電力隧道。(4)路徑方案四優(yōu)勢： 在浦西通道無法落實(shí)的情況下，在浦東開辟一條通道；越江點(diǎn)位置較優(yōu)，越江點(diǎn)臨近規(guī)劃提籃橋220kV變電站；提籃橋站原本規(guī)劃就有220kV越江電纜通道，浦西側(cè)施工作業(yè)井的位置均已預(yù)留，建設(shè)條件較好，可以考慮將提籃橋站的220kV電纜進(jìn)線納入500kV主通道中，一并解決電纜過江問題；方案路徑大部分位于浦東地區(qū)，空間較浦西寬敞，也有利于工井及施工作業(yè)場地的布置。劣勢： 方案南北向通道主要在浦東，無法兼顧各220kV變電站的電源進(jìn)線； 路徑長度較長，經(jīng)濟(jì)性較差；與規(guī)劃軌道交通共線0.7km，有一定影響；穿越軌道交通10次，軌道交通車站2次，較難實(shí)施；需利用部分西藏路在建電力隧道。3.3推薦方案綜上所述，方案一較其它3個(gè)方案有著較為明顯的優(yōu)勢：無需穿越地鐵車站和交匯點(diǎn)、路徑長度最短、經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)、實(shí)施難度最小、集約化利用地下空間效果最明顯，因此作為三林～某某電力隧道的推薦方案。經(jīng)初步現(xiàn)場踏勘，該方案基本可行，但仍需靠慮下述問題：(1)自某某站出線后，為避讓高架路的地下樁位，又不致因施工封路造成對道路交通的影響，電力隧道擬設(shè)于南北高架道路西側(cè)人行道、慢車道下?，F(xiàn)狀人行道、慢車道下各類市政管線密布，如工作井設(shè)于上方，必然導(dǎo)致這些管線的搬遷。為此，經(jīng)初步考慮，工作井位擬盡量向道路紅線外側(cè)避讓，既要避開市政管線的干擾，又要滿足盾構(gòu)施工的要求，井位應(yīng)盡可能結(jié)合道路邊的綠地建設(shè)，做到施工時(shí)既不對交通造成重大影響，施工完成后又能完全恢復(fù)綠地，不致影響城市景觀。(2)在南北高架段隧道需穿越已建地鐵R1線和R2線，可在下一步工作中根據(jù)地鐵深度研究上穿或下穿的穿越方案。對全線穿越的其它10條規(guī)劃地鐵線路，應(yīng)明確電力隧道應(yīng)該上穿地鐵線路，可結(jié)合地鐵線路的設(shè)計(jì)研究穿越點(diǎn)電力隧道的建設(shè)深度，明確雙方在地下的空間距離關(guān)系。(3)在南北高架段還需穿越延安路高架立交和徐家匯路地下立交。南北高架與延安路高架立交地下樁位十分密集，擬將穿越點(diǎn)設(shè)于南北高架西側(cè)延安路立交立柱間，相鄰立柱間距約32米，可利用盾構(gòu)技術(shù)一次穿越。徐家匯路地下立交路面高程約9米，電力隧道擬從地下立交下部穿越，同時(shí)，沿徐家匯路東西走向的規(guī)劃地鐵R4線應(yīng)在電力隧道的下方穿越。三者空間距離關(guān)系應(yīng)進(jìn)一步銜接起來。(4)斜土路西段（南北高架路－西藏路）現(xiàn)正進(jìn)行拓寬工程，應(yīng)盡快結(jié)合其動(dòng)遷及市政管線的敷設(shè)，將工作井位預(yù)留并控制，以利將來電力隧道的施工建設(shè)。(5)電力隧道需穿越某某會(huì)區(qū)域。目前，某某會(huì)道路網(wǎng)正在深化設(shè)計(jì)階段，隧道工作井位與隧道管位設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合某某園區(qū)規(guī)劃逐步深化。(6)浦東區(qū)域浦三路與北艾路管位條件尚好，錦繡路部分路段為規(guī)劃道路，尚未辟筑，可在下一步工作中進(jìn)一步落實(shí)管位與工作井位。3.4電纜實(shí)際長度在路徑方案中描述的長度均是隧道路由長度，電纜在隧道內(nèi)敷設(shè)還需考慮蛇行敷設(shè)的增加系數(shù)，線路曲折系數(shù)，電纜接頭預(yù)留長度，隧道高低落差引起電纜增加的長度等。根據(jù)路徑方案一長度15.6km計(jì)算出電纜需要的實(shí)際長度為17.35km（包括站內(nèi)電纜敷設(shè)長度）。本工程500kV隧道路徑方案一從北京路至錦繡路全長15.6km（以道路中心處作為計(jì)算點(diǎn)），接入變電站的進(jìn)線隧道某某站側(cè)0.15km、三林站側(cè)0.08km。因此方案一隧道全長15.83km。隧道內(nèi)電纜線路長度的確定需考慮電纜蛇形敷設(shè)布置、電纜線路曲折系數(shù)和接頭所需要的裕量、因隧道建設(shè)時(shí)穿越地下交通、黃浦江等造成隧道高低起伏所引起電纜長度的變化等因素。3.4.1蛇形敷設(shè)布置電纜修正系數(shù)在可研報(bào)告中已提出隧道內(nèi)的500kV電纜全線采用柔性水平蛇形布置,水平段蛇形節(jié)距為9.8m，蛇形單側(cè)幅度260mm。根據(jù)公式算得電纜線路每公里增加系數(shù)為1.0082。15.83x1.0082=15.96km3.4.2電纜線路曲折系數(shù)和接頭所需要的裕量前面所述的隧道長度僅為圖紙?jiān)O(shè)計(jì)時(shí)的直線長度，在實(shí)際實(shí)施時(shí)隧道路徑會(huì)有一些曲折，同時(shí)電纜在隧道內(nèi)敷設(shè)時(shí)也會(huì)比設(shè)計(jì)長度有部分額外的增加，因此應(yīng)考慮線路曲折系數(shù)。電纜完成接頭時(shí)則需在接頭處預(yù)留一些裕量。根據(jù)以往電纜敷設(shè)經(jīng)驗(yàn)，在電纜分段長度的基礎(chǔ)上，再增加線路曲折系數(shù)1.01電纜接頭的0.006km裕度，其公式為：電纜分段長度×1.01+0.006(km)。15.96x1.01+0.006x42=16.38km3.4.3隧道高低起伏所引起電纜長度的變化隧道路徑方案一共穿越地下軌道交通12次，黃浦江1次。對黃浦江和部分深度較大的地下隧道交通線穿越時(shí)需采用豎井方式，共計(jì)豎井7座，每座豎井內(nèi)敷設(shè)電纜長度0.05km；其余穿越利用隧道的起伏完成，由此引起電纜長度增加0.15km。所以因隧道高低起伏所引起電纜長度的變化共計(jì)0.5km。由以上計(jì)算可知，采用路徑方案一在隧道內(nèi)敷設(shè)的電纜長度為16.88km。3.4.4電纜線路的總長度還應(yīng)包括兩側(cè)變電站內(nèi)敷設(shè)電纜的長度。a、500kV某某站：根據(jù)目前方案，隧道進(jìn)口標(biāo)高約為-11.5～-16.5m，然后向下進(jìn)入-31.5m層，在該層水平敷設(shè)至500kVGIS（布置在-26.5m層）下方，向上進(jìn)入電纜GIS終端，考慮實(shí)際敷設(shè)路徑，某某站內(nèi)電纜長度約0.12km（垂直段20+8+水平90米）。b、500kV三林站：該站目前尚未審查，方案待定，根據(jù)規(guī)劃設(shè)計(jì)院提供的站址，站內(nèi)二回電纜長度（至圍墻的電纜隧道處）分別暫按0.17km和0.2km考慮。目前情況見圖。綜上所述，路徑方案一實(shí)際電纜線路總長度為17.2km。

4、路徑斷面方案比選4.1北京西路沿線隧道北京西路沿線隧道是某某站進(jìn)出線的主要通道，需按照敷設(shè)500kV電纜3回，220kV電纜5回，預(yù)留3～4回220kV電纜考慮。根據(jù)計(jì)算，要滿足上述的敷設(shè)要求至少需采用內(nèi)徑為4m的隧道形式，隧道斷面和電纜布置方式如圖4.1-1：圖4.1-1從圖4.1-1可知，4m內(nèi)徑的隧道要滿足規(guī)劃回路數(shù)的電纜敷設(shè)空間比較緊張。因?yàn)閮?nèi)徑超過3.4m的隧道均需采用盾構(gòu)方式施工，而盾構(gòu)方式下不同直徑的隧道斷面投資變化相對較小，所以我們將隧道直徑適當(dāng)放大進(jìn)行設(shè)計(jì)比較。根據(jù)圖4.1-1和圖4.1-2中斷面比較，內(nèi)徑4m的隧道是滿足電纜敷設(shè)規(guī)劃要求的最小斷面，投資相對較小。但是內(nèi)部空間比較狹窄：檢修通道僅有0.85m，該寬度滿足一般電纜隧道通道要求，但500kV電纜可能需在現(xiàn)場完成接頭的注塑工作，0.85m的寬度就不能滿足要求，需在500kV電纜接頭安裝時(shí)拆除對側(cè)支架；三回500kV電纜共享一個(gè)接頭區(qū)，在立柱另一側(cè)的電纜要換位到接頭區(qū)完成接頭有一定難度，換位處的支架需特殊設(shè)計(jì)；兩側(cè)的支架安裝比較困難，兩側(cè)電纜敷設(shè)時(shí)需對電纜進(jìn)行換位，以保證接頭工作在相對空間較寬裕的中間部分進(jìn)行。內(nèi)徑4.8m的隧道分上下雙層結(jié)構(gòu)，三回500kV電纜均布置在左下區(qū)，運(yùn)行管理比較便利。檢修通道達(dá)到0.9m和1.0m，隧道內(nèi)接頭布置與支架安裝均比內(nèi)徑4m的隧道合理。并且根據(jù)斷面可知除3回500kV電纜外最多可敷設(shè)10回220kV電纜，完全能滿足規(guī)劃要求。缺點(diǎn)是采用雙層隧道布置后下層通道高度約1.90m，上層通道高度在1.45m～2.02m之間（頂面為弧形），超過1.90m高度的通道寬度為0.45m，對施工和運(yùn)行人員的正常工作帶來一定影響。另外隨著斷面的增大，隧道的投資也必然增加。內(nèi)徑5.3m的隧道同樣分上下雙層結(jié)構(gòu)，500kV電纜的布置位置與內(nèi)徑4.8m的隧道相同。因空間較大，上下層通道均滿足寬1.0m，高不小于1.9m的要求，符合通常電纜運(yùn)行工作需要。電纜回路數(shù)可保證3回500kV，10回220kV敷設(shè)，并且預(yù)留了隧道內(nèi)各種輔助裝置的布置空間。隧道投資隨截面增大有所增加。圖4.1-2比較上述三種隧道截面，隨著直徑的增大投資也有所增加，但因三種截面均需采用盾構(gòu)方式施工，投資增加幅度不大。而4m和4.8m的截面布置形式均以犧牲部分安裝運(yùn)行的便利性為代價(jià)，在日后施工和維護(hù)中需采取一些特定的措施。所以綜合相比之下，內(nèi)徑5.3m的隧道最符合電纜施工運(yùn)行的要求。4.2黃浦江北岸隧道黃浦江北岸隧道需按照敷設(shè)按500kV電纜3回，220kV電纜2回，預(yù)留3～4回220kV電纜考慮。根據(jù)現(xiàn)有地下管線施工方式，隧道截面直徑小于3.4m可使用頂管施工，大于3.4m則需要使用盾構(gòu)方式施工。通過計(jì)算，按照黃浦江北岸隧道內(nèi)電纜敷設(shè)的要求，3.4m直徑的隧道截面不能滿足。所以必須采用盾構(gòu)方式進(jìn)行施工。因此我們?nèi)允褂蒙鲜龅娜N斷面內(nèi)徑進(jìn)行比較，內(nèi)徑4m和4.8m的隧道形式，隧道斷面和電纜布置方式如圖4.2-1：內(nèi)徑4m的隧道布置與前面基本相同，主要是增加了接頭區(qū)的數(shù)量。這樣500kV電纜無需穿至另一側(cè)完成接頭。但通道仍比較狹窄，兩側(cè)支架影響500kV電纜接頭安裝，兩側(cè)電纜敷設(shè)較困難等問題依然存在。內(nèi)徑4.8m的隧道仍分上下雙層結(jié)構(gòu)，三回500kV電纜布置在下半?yún)^(qū)。下層檢修通道寬1.0m，高1.85m；上層檢修通道寬0.9m，高度在1.43m～2.0m之間（頂面為弧形），基本可滿足運(yùn)行工作需要。隧道內(nèi)的電纜布置空間則比較寬裕，可預(yù)留隧道內(nèi)各種輔助裝置的布置空間（若有需要該空間也能多布置2～3回電纜，整個(gè)布置空間也可再優(yōu)化）。圖4.2-1內(nèi)徑5.3m的隧道布置如圖4.1-2中所示。在這種規(guī)劃條件下，4m、4.8m、5.3m的隧道直徑都基本可滿足電纜敷設(shè)的要求，但也都有各自的缺陷。4m隧道信道較窄，4.8m隧道通道高度有限。而5.3m的隧道能滿足更多回路數(shù)的敷設(shè)，空間略顯浪費(fèi)。應(yīng)該充分結(jié)合路徑沿途的實(shí)際情況針對不同條件選擇最適合的斷面。4.3黃浦江南岸隧道黃浦江南岸隧道需按照500kV電纜3回，預(yù)留3～4回220kV電纜考慮，在此情況下3.4m直徑的隧道也能滿足規(guī)劃的要求。如前所述，3.4m及以下直徑隧道可使用頂管方式施工，費(fèi)用與盾構(gòu)方式相比有較大的節(jié)省。因此對該部分的隧道采用內(nèi)徑為3.4m和4.0m的隧道進(jìn)行比較，隧道形式，隧道斷面和電纜布置方式如圖4.3-1：因?yàn)榫€路敷設(shè)回路數(shù)較少，采用支架兩側(cè)布置的方式后內(nèi)徑3.4m的隧道即可滿足規(guī)劃要求，檢修通道寬度大于1.2m。該方式截面較小，路徑選擇比較靈活。并且可以采用頂管方式施工，投資節(jié)約。但是最上層支架布置電纜略顯局促，并且有一回電纜無專設(shè)接頭層，需在同一層支架上布置2根電纜和一個(gè)接頭。內(nèi)徑4.0m的隧道則避免了以上問題，檢修通道寬度達(dá)到1.5m，并且內(nèi)部布置相對寬松，在必要情況下有水噴霧裝置放置的空間。但該直徑需要采用盾構(gòu)施工。圖4.3-14.4斷面選擇在以上章節(jié)中根據(jù)不同的電纜敷設(shè)規(guī)劃要求進(jìn)行了斷面設(shè)計(jì)和比較，也羅列了在不同情況下各種斷面的優(yōu)缺點(diǎn)。但斷面的優(yōu)劣在不同的外部條件下并不具備唯一性。某某的地下空間比較緊張，本次隧道路徑方案沿線均穿越大量的已建或規(guī)劃地下交通管線和車站，在隧道施工時(shí)如何減小相互之間的影響是必須考慮的問題。因此應(yīng)根據(jù)路徑沿線的實(shí)際情況，因地制宜，對不同路段選擇最適合，最具備可操作性的截面形式。以上截面也應(yīng)在實(shí)際施工時(shí)不斷改進(jìn)。5、電纜選型5.1500kV電纜型式比較在110kV以上及電壓等級(jí)的高壓電纜線路中，某某目前普遍使用的是充油電纜（簡稱OF電纜）和交聯(lián)聚乙稀電纜（簡稱交聯(lián)電纜）。由于絕緣材料和結(jié)構(gòu)都不同(前者屬復(fù)合介質(zhì)的油紙絕緣，后者屬單一介質(zhì)的擠塑絕緣)，它們的性能特點(diǎn)有較大差異、二者的使用條件和適用場合也有所不同。500kV某某站進(jìn)線電纜的選型是本工程建設(shè)中一個(gè)重要的組成部分，充油電纜和交聯(lián)電纜是目前可供選擇的兩種主要型式，在本工程中，選擇哪一種電纜更為合理、安全和經(jīng)濟(jì)，需要進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)性和實(shí)施性比較。具體介紹如下：5.1.1500kV充油電纜和交聯(lián)電纜技術(shù)性能比較5.1.1.1充油電纜充油電纜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是用低粘度的絕緣油充入電纜絕緣內(nèi)部，并由供油設(shè)備供給一定的壓力以消除絕緣內(nèi)部產(chǎn)生氣隙的可能性，因而可以取得高電位梯度，可以達(dá)到絕緣厚度小、外直徑小、電容量大。它主要應(yīng)用于高電壓、大容量的場合。5.1.1.2交聯(lián)電纜交聯(lián)電纜是“固態(tài)”絕緣的代表產(chǎn)品。聚乙烯樹脂本身是一種常溫下電性能極優(yōu)的絕緣材料。用輻照或化學(xué)方法對它進(jìn)行交聯(lián)處理，使其分子由原來的線型結(jié)構(gòu)變成網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)，從而改善材料在高溫下的電性能和機(jī)械性能。用這種材料作高壓電纜的絕緣可以不用絕緣油之類的液體，是一種干式絕緣結(jié)構(gòu)。5.1.1.3充油電纜和交聯(lián)電纜優(yōu)劣比較充油電纜交聯(lián)電纜優(yōu)點(diǎn)可靠性高電氣性能優(yōu)越絕緣監(jiān)督手段成熟良好的耐熱性和機(jī)械性能運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富敷設(shè)安裝方便適用于更高電壓等級(jí)電容電流較低缺點(diǎn)敷設(shè)安裝不便高電壓等級(jí)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)不成熟落差受限制監(jiān)測試驗(yàn)手段不足根據(jù)以上比較可知，在技術(shù)上充油電纜和交聯(lián)電纜都具備了滿足500kV電壓等級(jí)運(yùn)行的條件。充油電纜的可靠性高，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富。但因其結(jié)構(gòu)限制受外界影響較多，建設(shè)和安裝過程復(fù)雜。交聯(lián)電纜相比之下是較新的技術(shù)，運(yùn)行時(shí)間短，經(jīng)驗(yàn)少。不過其優(yōu)越的電氣性能、突出的熱性能和機(jī)械性能、良好的防火性、安裝的便捷使它在近年來敷設(shè)長度激增。對于交聯(lián)電纜的在線監(jiān)測目前有光纜測溫等方式正在研究和試驗(yàn)中，隨著國際上交聯(lián)電纜應(yīng)用的不斷增加，對運(yùn)行過程監(jiān)控的日益重視，這個(gè)問題一定會(huì)在短時(shí)間內(nèi)得到解決。5.1.2500kV充油電纜和交聯(lián)電纜施工可行性比較5.1.2.1充油電纜在工程實(shí)施中需要解決的問題：充油電纜因采用油作為絕緣介質(zhì)，具有可燃性，在事故情況下可能發(fā)生火災(zāi)，因此對敷設(shè)電纜的隧道有消防設(shè)施要求。需要全線設(shè)置水噴霧系統(tǒng)。根據(jù)某某電力公司的相關(guān)規(guī)定，充油電纜不能直接接入地下變電站，以避免事故發(fā)生時(shí)的交叉影響。因此在電纜接入變電站前需轉(zhuǎn)換成交聯(lián)電纜。目前變電站設(shè)計(jì)時(shí)環(huán)保部門對變壓器的油污排放有一定要求，使用充油電纜可能有同樣問題發(fā)生。在500kV某某變電站進(jìn)線工程中推薦的是不設(shè)置接頭區(qū)的方案，該方案雖然隧道斷面大，增加了部分投資，但是可以避免隔一定距離必須設(shè)置占地面積較大的工井。在某某地下空間日趨緊張的現(xiàn)狀下，工井的設(shè)置將是影響工程實(shí)施的重要問題。但如果使用充油電纜，則必須設(shè)置塞止工井。因500kV某某變電站采用地下變電站形式，電纜進(jìn)站位置在地下20m左右。而進(jìn)線來自500kV三林變電站，電纜終端位置在地面上方，這就造成一定的落差。同時(shí)本次500kV電纜進(jìn)線通道截面較大，路徑需穿越黃浦江，與某某市的幾條地下交通也有交叉，因此沿路高低起伏較大。充油電纜因其結(jié)構(gòu)限制，較大的落差對其敷設(shè)和設(shè)計(jì)有一定影響。5.1.2.2以上問題的解決方案：a.水噴霧系統(tǒng)的設(shè)置本工程電纜隧道內(nèi)消防采用水噴霧滅火系統(tǒng)。系統(tǒng)包括消防水泵房、濕式雨淋閥和高速水霧噴頭。由于本工程隧道距離較長，故沿程設(shè)置6座消防泵房。發(fā)生火災(zāi)時(shí)，沿電纜隧道敷設(shè)的火災(zāi)探測器如感溫電纜等報(bào)警，聯(lián)動(dòng)關(guān)閉發(fā)生火災(zāi)的防火分區(qū)的防火門隔斷（根據(jù)防火要求，本工程纜隧道每隔100米設(shè)置一個(gè)防火分區(qū)，以防火門隔斷），同時(shí)打開電接點(diǎn)雨淋閥。隧道內(nèi)水噴霧系統(tǒng)產(chǎn)生的消防廢水和少量的結(jié)構(gòu)滲水沿隧道內(nèi)的縱向排水溝匯隧道最低點(diǎn)，本工程隧道內(nèi)設(shè)置五個(gè)最低點(diǎn)，每個(gè)最低點(diǎn)設(shè)置排水泵房一座，共設(shè)6座排水泵房。出水管采用管徑為DN200的無縫鋼管，出水管沿隧道縱向敷設(shè)，從就近的風(fēng)井穿出，經(jīng)地面壓力出水井后，排入就近市政雨水干管。充油電纜中的絕緣油雖然具有可燃性，但故障后發(fā)生燃燒的概率較小。在國際上專用電纜隧道內(nèi)敷設(shè)充油電纜并沒有必須采用水噴霧系統(tǒng)的強(qiáng)制性規(guī)定，可采用防火槽盒的方式進(jìn)行防護(hù)。建議本工程中也采用防火槽盒加防火包帶的方式。若必須設(shè)置水噴霧系統(tǒng)，則因該系統(tǒng)設(shè)備復(fù)雜，協(xié)調(diào)工作量巨大，將大大增加工程實(shí)施的難度。電纜接入變電站的方式采用通過過渡接頭連接的方式將充油電纜轉(zhuǎn)換成交聯(lián)電纜。500kV電纜的過渡接頭根據(jù)我們目前掌握的資料來看國際上還沒有使用的先例，并且接頭的外部尺寸相當(dāng)大，要求放置過渡接頭的工井尺寸需有額外的增加。由于過渡接頭的設(shè)置位置在電纜接入變電站前，因此建議該工井的用地申請和建設(shè)能夠與地下變電站本體建設(shè)相結(jié)合。另一個(gè)方案是在變電站內(nèi)專設(shè)一個(gè)房間供電纜進(jìn)線使用，充油電纜進(jìn)入房間后再通過通管對接的方法接到GIS。這需要增加一定的費(fèi)用，并修改變電站內(nèi)部布置設(shè)計(jì)。因?yàn)?00kV過渡接頭目前尚無成熟產(chǎn)品，因此若采用充油電纜擬使用通管方案。充油電纜絕緣油處理方式在正常運(yùn)行情況下充油電纜的絕緣油不會(huì)發(fā)生泄漏。事故發(fā)生后電纜運(yùn)行部門會(huì)派專業(yè)人員到現(xiàn)場對接頭處的油槽進(jìn)行處理，不直接進(jìn)入排水系統(tǒng)。供油點(diǎn)處工井設(shè)置根據(jù)可研報(bào)告中的設(shè)計(jì)，本工程全線共分為7個(gè)獨(dú)立油段，每個(gè)油段兩側(cè)設(shè)立塞止接頭，并在該處工井中布置壓力油箱。因此全線需要設(shè)置至少6處塞止工井，另外在兩端的變電站內(nèi)也要選擇適當(dāng)位置布置壓力油箱。其中某某變電站是地下變電站，因此需對變電站布置進(jìn)行修改。塞止工井可以結(jié)合隧道的通風(fēng)井或工作井一起建設(shè)，但占地面積將有所增加。在不考慮隧道所需通風(fēng)設(shè)施的安放情況下每個(gè)工井需占用不小于7mx4mx15m的空間。但在穿越黃浦江隧道時(shí)可利用電纜豎井進(jìn)行分層布置。高落差油壓設(shè)計(jì)本電纜線路沿途敷設(shè)上下落差較大，因此我們在設(shè)計(jì)中可采用中油壓電纜和低油壓電纜相結(jié)合的方式，在上下落差大的部分采用中油壓電纜，以提高電纜允許的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)壓力，將油箱布置在線路的高側(cè)，充分利用壓力油箱的吞吐量，使電纜中的油壓基本穩(wěn)定。5.1.2.3交聯(lián)電纜在工程實(shí)施中需要解決的問題：500kV交聯(lián)電纜目前沒有預(yù)制式接頭，敷設(shè)時(shí)需在現(xiàn)場進(jìn)行擠塑施工。根據(jù)東京電力提供的新豐州線路敷設(shè)資料，在現(xiàn)場接頭時(shí)要實(shí)行凈化操作，達(dá)到工廠內(nèi)生產(chǎn)環(huán)境。同時(shí)現(xiàn)場制作接頭因需要一定設(shè)備，所需空間較大。500kV交聯(lián)電纜接頭目前尚無確定的檢測手段，敷設(shè)完成后的竣工驗(yàn)收及運(yùn)行中的檢測無確定標(biāo)準(zhǔn)。5.1.2.4以上問題的解決方案：在線路施工時(shí)可要求生產(chǎn)廠家完成現(xiàn)場接頭工作，并將相關(guān)質(zhì)量保證內(nèi)容列入合同。現(xiàn)場環(huán)境要求可以通過嚴(yán)格管理做到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。在工程安裝時(shí)派人現(xiàn)場學(xué)習(xí)，工程結(jié)束后引進(jìn)使用設(shè)備。通過本工程學(xué)習(xí)先進(jìn)施工技術(shù)，提高電纜敷設(shè)安裝水平，確保今后運(yùn)行檢修順利完成。由生產(chǎn)廠家對線路安全運(yùn)行提供質(zhì)量保證。另外在本工程實(shí)施前廣泛搜集國內(nèi)外先進(jìn)的交聯(lián)電纜在線檢測手段，采用最新技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)施工。5.1.3綜合分析根據(jù)以上比較，本次500kV某某輸變電工程中充油電纜和交聯(lián)電纜在技術(shù)上都具備了實(shí)施的條件。充油電纜因?yàn)閲H上運(yùn)行時(shí)間長，經(jīng)驗(yàn)較豐富，在運(yùn)行中有一些優(yōu)勢；交聯(lián)電纜發(fā)展時(shí)間相對較短，但其設(shè)計(jì)彌補(bǔ)了充油電纜的部分缺陷，所以增長勢頭很快。在工程實(shí)施中交聯(lián)電纜具有明顯的優(yōu)勢，充油電纜則涉及到許多與其它部門的協(xié)調(diào)工作。特別是若必須采用水噴霧系統(tǒng)將使充油電纜的實(shí)施可行性大大降低。因此本工程推薦采用交聯(lián)電纜。5.2電力電纜的感應(yīng)電壓5.2.1電纜感應(yīng)電壓產(chǎn)生和原因單芯電纜在三相交流電網(wǎng)中運(yùn)行時(shí)，導(dǎo)體電流產(chǎn)生的一部分磁通與金屬護(hù)套相鏈。這部分磁通使金屬護(hù)套產(chǎn)生感應(yīng)電壓，感應(yīng)電壓數(shù)值與電線排列中心距離和金屬護(hù)套平均半徑之比的對數(shù)成正比，并且與導(dǎo)體負(fù)荷電流、頻率以及電纜的長度成正比。單芯電纜金屬護(hù)套如采取兩端接地后，金屬護(hù)套感應(yīng)電壓會(huì)在金屬護(hù)套中產(chǎn)生循環(huán)電流，此電流大小與電纜間距等因素有關(guān)。根據(jù)規(guī)程，電纜金屬護(hù)套任一點(diǎn)非接地處的正常感應(yīng)電壓，應(yīng)符合：未采用不能任意接觸金屬護(hù)層的安全措施時(shí)，不得大于50V；除了上述情況外，不得大于100V；上述規(guī)定是與IEC364－4－41（1982）要求是一致的，但是如果考慮人員穿絕緣靴的情況，按“手與手”可能形成電流通路，據(jù)IEC報(bào)告測定推薦這時(shí)的心臟電流系數(shù)為0.4，較“手與腳”的該系數(shù)0.8～1.0相差一倍，可將觸摸電壓值增大至100V。在保證電纜安全運(yùn)行前提下，可考慮電纜護(hù)層交叉互聯(lián)（包括連續(xù)交叉互聯(lián)方式的選擇）和電纜三角形排列方式降低電纜護(hù)層感應(yīng)電壓。敷設(shè)電纜一般長度較長，合理選擇電纜的分盤長度對降低工程造價(jià)，加快施工進(jìn)度有較大影響。一般說來，電纜分盤長度越長，電纜接頭就越少，接頭的減少可以降低工程造價(jià)和減少事故率。另外敷設(shè)電纜時(shí)，接頭要占用相當(dāng)大的時(shí)間比例，因此，接頭的減少對加快施工進(jìn)度也相當(dāng)有利。但是分盤長度也不能無限制地增大，因?yàn)槿绻娎|的盤長越長，感應(yīng)電壓就越大，電纜施工時(shí)的牽引力也越大，在設(shè)計(jì)時(shí)必須控制感應(yīng)電壓和牽引力不超過允許值。5.2.2感應(yīng)電壓措施可將整條電纜線路分成幾個(gè)換位大段，一個(gè)換位段中有三段長度基本相等的小段組成，其中兩套絕緣接頭，每套絕緣接頭兩側(cè)不同相的金屬護(hù)套采用交叉跨越法相互連接，如5.2-1圖所示：正常運(yùn)行時(shí)的3芯電纜金屬護(hù)套的感應(yīng)電壓幾乎等于零，但在系統(tǒng)中發(fā)生短路時(shí)由于3相磁感應(yīng)不平衡就會(huì)在金屬護(hù)套內(nèi)出現(xiàn)很高的感應(yīng)電壓甚至將外護(hù)套絕緣擊穿，因此3芯電纜的線路至少應(yīng)在其兩端實(shí)施直接接地。圖5.2-1交叉互聯(lián)接線圖5.2.3感應(yīng)電壓計(jì)算單芯電纜金屬護(hù)套的對地電壓和相間電壓，不但取決于電纜的負(fù)荷或短路電流，同時(shí)也取決于三根單芯電纜的排列方式和線路的長度；與鄰近線路的排列方式，有無回流線，回流線的根數(shù)也有關(guān)；此外在單相接地時(shí)也隨大地電阻率、接地電阻以及短路電流方式而異。但對排列較簡單的線路也可用數(shù)學(xué)式作近似計(jì)算。在本工程中，我們對不同的排列方式下500kV電纜感應(yīng)電壓進(jìn)行近似計(jì)算（敷設(shè)單回500kV電纜，其中每相電纜線芯電流I計(jì)為2300A，電纜金屬護(hù)套的幾何平均半徑GMR計(jì)為69.5mm，電纜外徑計(jì)為174mm）：三相電纜正三角形布置時(shí)：Esa＝2ωIx10－4[jln]將I＝2300A，S＝174mm，GMR＝69.5mm代入上式，可得Esa＝132.62V/km；Esb＝Esa∠240°；Esc＝Esa∠120°；則三相電纜正三角形布置線路長度為377m時(shí)電纜金屬護(hù)套感應(yīng)電壓達(dá)到50V；三相電纜正三角形布置線路長度為754m時(shí)電纜金屬護(hù)套感應(yīng)電壓達(dá)到100V。三相電纜直線型水平布置時(shí)：Esa＝2ωIx10－4[jln]；Esb＝2ωIx10－4[jln]；Esc＝2ωIx10－4[-jln]；將I＝2300A，S＝250mm，GMR＝69.5mm代入上式，可得Esa＝250.576∠69.75°V/km；Esb＝184.996∠-30°V/km；Esc＝250.576∠-129.75°V/km；則三相電纜直線型水平布置線路長度為199.5m時(shí)，電纜金屬護(hù)套感應(yīng)電壓達(dá)到50V；三相電纜直線型水平布置線路長度為399m時(shí)，電纜金屬護(hù)套感應(yīng)電壓達(dá)到100V。由以上計(jì)算比較可知，500kV電纜采用三相電纜正三角形布置形式產(chǎn)生的電纜金屬護(hù)套感應(yīng)電壓，較采用直線型水平布置型式產(chǎn)生的電纜金屬護(hù)套感應(yīng)電壓小得多，結(jié)合電纜生產(chǎn)、運(yùn)輸、施工情況在本工程中推薦三相電纜使用正三角形布置形式。5.3電纜分盤長度上述報(bào)告中已計(jì)算出三相電纜正三角形布置電纜長度在377米時(shí)的感應(yīng)電壓為50V；三相電纜正三角形布置線路長度為754m時(shí)電纜金屬護(hù)套感應(yīng)電壓達(dá)到100V。我們在設(shè)計(jì)電纜分段長度時(shí)，一般都希望電纜長，一來可加快工程進(jìn)度，二來以降低工程造價(jià)和減少事故率，但是分盤長度也不能無限制地增大，主要原因如下：a、電纜的分段長度越長，感應(yīng)電壓就越大；由于國內(nèi)規(guī)程規(guī)定電纜的感應(yīng)電壓不能突破100V，所以電纜的分段長度仍受到限制。b、施工不便；對于500kV電纜，由于它重量較大，單位長度重量為45.8公斤/米，故電纜施工時(shí)的牽引力也比較大，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須控牽引力不超過允許值。c、運(yùn)輸和現(xiàn)場條件限制；500kV電纜分盤長度達(dá)到500m時(shí)，電纜盤直徑一般不小于6m，并且隨著分盤長度的增加，電纜盤的體積會(huì)進(jìn)一步加大。根據(jù)推薦的路徑方案一，本工程線路路徑主要經(jīng)過市區(qū)交通干道，其中一部分還在南北高架路下，過大的電纜盤對運(yùn)輸和施工都將產(chǎn)生問題，現(xiàn)場施工條件限制了電纜盤的尺寸。5.4電力電纜的載流量5.4.1影響電纜載流量的因素電力電纜的載流量是指電纜在最高允許溫度下，電纜導(dǎo)線允許通過的最大電流。在設(shè)計(jì)或選用電纜時(shí)，應(yīng)使電纜各部分損耗產(chǎn)生的熱量不會(huì)使電纜溫度超過最高允許溫度。電纜載流量是電纜運(yùn)行中受環(huán)境條件和負(fù)荷影響的重要?jiǎng)討B(tài)運(yùn)行參數(shù)，其重要性涉及輸電線路的安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的運(yùn)行以及電纜壽命等問題。在大多數(shù)情況下，電纜的傳輸容量由它的最高允許溫度確定的。電纜的最高允許溫度，主要取決于所用絕緣材料的熱老化性能。當(dāng)各部分溫度升高而使導(dǎo)線的溫度等于電纜最高允許長期工作溫度時(shí)，該負(fù)載電流稱為電纜的長期允許載流量。考慮到其它電纜發(fā)熱而引起的溫升Δθ后，電纜的長期允許載流量I為：I＝ 式中，θc－電纜最高長期工作溫度（℃）；θa－周圍媒質(zhì)的溫度；Wd－絕緣介質(zhì)的損耗；λ1－金屬屏蔽層的損耗因數(shù)；λ2－鎧裝層的損耗因數(shù)；T1－絕緣層的熱阻；T2－內(nèi)襯層的熱阻；T3－外披層的熱阻；T4－周圍媒質(zhì)的熱阻。n－電纜的芯數(shù)。5.4.2電纜載流量的計(jì)算5.4.2.1電纜技術(shù)參數(shù)取值根據(jù)各電纜生產(chǎn)廠家的提供的電纜技術(shù)參數(shù)，我們選取了以下數(shù)據(jù)作為電纜載流量計(jì)算的依據(jù)：2500mm2電纜：單芯，最高相間電壓：288.675kV電纜外徑：174導(dǎo)體外徑：61.2Tg＝0.0005直流電阻：0.0746x10-6?/cm交流電阻：0.0979x10-6?/cm護(hù)套材料：不銹鋼外護(hù)套內(nèi)徑：162外護(hù)套外徑：174護(hù)套溫度：60加強(qiáng)帶：無敷設(shè)方式：三角排列絕緣層熱阻系數(shù)：350絕緣層內(nèi)徑：66.2外徑：130.2屏蔽墊熱阻系數(shù)：600屏蔽墊內(nèi)徑：130.2外徑：139.8外護(hù)套熱阻系數(shù)：600外護(hù)套內(nèi)徑：139.8外徑：151.8相鄰電纜距離：1742000mm2電纜：單芯，最高相間電壓：288.675kV電纜外徑：154導(dǎo)體外徑：53.8Tg＝0.0005直流電阻：0.0933x10-6?/cm交流電阻：0.1225x10-6?/cm護(hù)套材料：鉛外護(hù)套內(nèi)徑：154外護(hù)套外徑：166護(hù)套溫度：60加強(qiáng)帶：無敷設(shè)方式：三角排列絕緣層熱阻系數(shù)：350絕緣層內(nèi)徑：57.8外徑：121.8內(nèi)襯墊熱阻系數(shù)：600內(nèi)襯墊內(nèi)徑：121.8外徑：138外護(hù)套熱阻系數(shù)：600外護(hù)套內(nèi)徑：138外徑：166相鄰電纜距離：1665.4.2.2發(fā)熱量計(jì)算：a、介質(zhì)損耗：Wd＝ωCE02tgδ其中，ω=2πf=100π；C＝0.21μf/km=0.21x10-9f/m;E0=()kV=()x103V;tgδ=5x10-4代入后得：Wd＝2.749w/m;b、護(hù)套損耗：Ws＝λ1Wc其中，λ1＝λ1’(環(huán)流損耗系數(shù))+λ1’’（渦流損耗系數(shù)）考慮本工程為三相電路、單芯電纜、護(hù)套交叉互聯(lián)、等邊三角形敷設(shè)的計(jì)算條件，取用如下公式：λ1’’＝A1A1＝3.0，A2＝0.417R（單位長度電纜線芯有效電阻）＝R0[1+α20(θc-20)](1+ys+yp)R0為單位長度金屬護(hù)套在20℃時(shí)的直流電阻，500kV2500mm2交聯(lián)電纜參數(shù)不銹鋼金屬護(hù)套的R0＝，其中ρ0取73x10-6Ωmm2/cm；S為不銹鋼金屬護(hù)套截面積；α20是金屬護(hù)套導(dǎo)體材料以20℃為基準(zhǔn)時(shí)的電阻溫度系數(shù)，取0.000941/℃;θc為線芯溫度，本工程交聯(lián)電纜取用80℃;ys為集膚效應(yīng)系數(shù)：ys＝，其中Xs2＝，根據(jù)線芯結(jié)構(gòu)Ks取0.435；yp為鄰近效應(yīng)系數(shù)：yp＝，其中500kV2500mm2交聯(lián)電纜參數(shù)Dc取61.2mm，本工程三相電纜采用三角形緊貼布置方式，線芯間距離S取174mm，Xp2＝，根據(jù)線芯結(jié)構(gòu)Kp取0.37；Rs為單位長度金屬護(hù)套電阻；Ds為金屬護(hù)套平均直徑，500kV2500mm2交聯(lián)電纜參數(shù)Ds取139mm;S是兩電纜間的中心距離，根據(jù)本工程三相電纜三角形緊貼布置方式及500kV2500mm2交聯(lián)電纜參數(shù)，S取174mm;理想情況下，本工程三相電路、單芯電纜、護(hù)套交叉互聯(lián)連接，環(huán)流損耗系數(shù)λ1’為0，但考慮到實(shí)際工程中無法保證完全換位段內(nèi)每段長度完全一致，故根據(jù)IEC287A《電纜連續(xù)允許載流量的計(jì)算（100％負(fù)荷率）》要求，在小段長度不詳情況下λ1’取0.05；由此可得到500kV2500mm2交聯(lián)電纜的發(fā)熱量為[I2R（1+λ1）+Wd]x3=42.23x3=126.7w/m5.4.2.3載流量計(jì)算：以500kV2500mm2交聯(lián)電纜為例說明電纜載流量的計(jì)算過程。a、介質(zhì)損耗Wd＝2.749w/m見第一部分計(jì)算；b、單位長度電纜線芯有效電阻R＝R0[1+α20(θc-20)](1+ys+yp)R0為單位長度電纜線芯在20℃時(shí)的直流電阻，根據(jù)500kV2500mm2交聯(lián)電纜參數(shù)，R0取0.00746Ω/km;α20為電纜線芯材料以20℃為基準(zhǔn)時(shí)的電阻溫度系數(shù)，取0.003931/℃;θc為線芯溫度，本工程交聯(lián)電纜取用80℃;ys為集膚效應(yīng)系數(shù)，＝；Xs2＝，根據(jù)線芯結(jié)構(gòu)Ks取0.435；yp為鄰近效應(yīng)系數(shù)；yp＝，根據(jù)500kV2500mm2交聯(lián)電纜參數(shù)Dc取61.2mm，本工程三相電纜采用三角形緊貼布置方式，線芯間距離S取174mm；Xp2＝，根據(jù)線芯結(jié)構(gòu)Kp取0.37。c、護(hù)套損耗系數(shù)λ1＝λ1’(環(huán)流損耗系數(shù))+λ1’’（渦流損耗系數(shù)），計(jì)算過程見第一部分；d、本工程電纜不采用加強(qiáng)帶，故相應(yīng)損耗系數(shù)λ2＝0；e、絕緣層熱阻T1=ln()為絕緣層熱阻系數(shù)，取350；Di為絕緣層外徑，取130.2mm；DC為絕緣層內(nèi)徑，取66.2mm；計(jì)算得到T1為37.697。f、屏蔽層熱阻T2=ln()為絕緣層熱阻系數(shù)，取600；Da為屏蔽層外徑，取139.2mm；Ds為屏蔽層內(nèi)徑，取130.2mm；計(jì)算得到T2為6.797。g、外護(hù)層熱阻T3=ln()為絕緣層熱阻系數(shù)，取600；De為屏蔽層外徑，取151.8mm；Da‘為屏蔽層內(nèi)徑，取139.8mm；計(jì)算得到T3為7.868。h、電纜周圍煤質(zhì)熱阻T4＝De為電纜外徑，取174mm；h為散熱系數(shù)，h＝[]x0.0001；根據(jù)本工程三相電纜三角形緊貼布置方式，取Z＝0.96，De＝174，E＝1.25；其中，為電纜表明高于周圍煤質(zhì)的溫度，根據(jù)以下兩個(gè)公式聯(lián)立迭代求值：＝＝nWd[()為電纜線芯允許高于周圍媒質(zhì)的溫度，在選取電纜線芯允許最高溫度為80℃，周圍媒質(zhì)溫度為40℃后，取值為40℃；另Wd、λ1、λ2、T1、T2含義及數(shù)值見上；經(jīng)聯(lián)立公式并迭代求值后，可得＝3.6799；將以上所有計(jì)算數(shù)字代入，電纜的長期允許載流量I＝后計(jì)算可得：本工程500kV2500mm2交聯(lián)電纜，采用三相電纜三角形緊貼布置方式，電纜線芯允許最高溫度為80℃、周圍媒質(zhì)溫度為40℃，電纜長期允許載流量為1905.1A。5.4.2.4防火槽盒對電纜載流量的影響：在電力電纜敷設(shè)于電纜隧道的情況下，有多種電纜防火的對策。其中，將電纜敷設(shè)于封閉式耐火槽盒內(nèi)的這種防火措施是最為安全可靠有效的。采用耐火槽盒的一次性投資可能比耐燃電纜或防火涂料，包帶的費(fèi)用高些，但使用期限長、維修費(fèi)用少，還是經(jīng)濟(jì)的。但防火槽盒的使用，使電力電纜對周圍媒質(zhì)散熱的條件更加惡劣，增加了電纜周圍媒質(zhì)的熱阻T4（即增加了單位熱流從電纜表面散發(fā)到電纜周圍媒質(zhì)中所產(chǎn)生的溫差）。此時(shí)，電纜周圍媒質(zhì)熱阻T4由①電纜表面至防火槽盒內(nèi)壁熱阻T4’②防火槽盒熱阻T4’’③防火槽盒外壁熱阻T4’’’構(gòu)成。即：T4＝T4’+T4’’+T4’’’。其中，T4’=，A、B、C為由電纜敷設(shè)方式?jīng)Q定的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)；De為防火槽盒中一組電纜的等效線芯直徑，本工程是374.1mm；θm為電纜與防火槽盒間介質(zhì)的平均溫度。無法直接計(jì)算獲得，需反復(fù)迭代校正。T4’’＝ln，ρT4’’為防火槽盒材料的熱阻系數(shù)；D0、Dp為防火槽盒的等效外徑和等效內(nèi)徑。T4’’’計(jì)算公式與不使用防火槽盒時(shí)電纜周圍媒質(zhì)熱阻T4的計(jì)算公式相同，只是這時(shí)應(yīng)以防火槽盒等效外徑代替原公式中的電纜外徑。根據(jù)國內(nèi)外相應(yīng)工程運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果，在使用防火槽盒而防火槽盒內(nèi)多根電纜均運(yùn)行于最大載流量條件下，防火槽盒對載流量的影響約為6～13％。5.4.2.5電纜載流量計(jì)算結(jié)果：設(shè)環(huán)境溫度為25℃時(shí)，電纜的長期允許載流量見表5-1序號(hào)電纜截面（mm2）電纜型式最高長期工作溫度（℃）長期允許載流量（A）11x2500交聯(lián)電纜802289.7充油電纜752167.921x2000交聯(lián)電纜801835.2充油電纜751737.9注：根據(jù)《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)程》（GB50217-94），10kV以上交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜額定負(fù)荷時(shí)最高允許溫度為80℃，自容式充油電纜額定負(fù)荷時(shí)最高允許溫度為75℃。設(shè)環(huán)境溫度為40℃時(shí)，電纜的長期允許載流量見表5-2：序號(hào)電纜截面（mm2）電纜型式最高長期工作溫度（℃）長期允許載流量（A）11x2500交聯(lián)電纜801905.1充油電纜751761.421x2000交聯(lián)電纜801527.7充油電纜751412.7注：根據(jù)《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)程》（GB50217-94），10kV以上交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜額定負(fù)荷時(shí)最高允許溫度為80℃，自容式充油電纜額定負(fù)荷時(shí)最高允許溫度為75℃。考慮電纜外層加裝防火槽盒并計(jì)及相鄰回路電纜影響后，電纜的長期允許載流量見下表。環(huán)境溫度為25℃時(shí)，考慮電纜外層加裝防火槽盒并計(jì)及相鄰回路電纜影響的長期允許載流量見表5-3：序號(hào)電纜截面（mm2）電纜型式最高長期工作溫度（℃）長期允許載流量（A）11x2500交聯(lián)電纜802042.7充油電纜751951.121x2000交聯(lián)電纜801651.7充油電纜751564.1注：根據(jù)《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)程》（GB50217-94），10kV以上交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜額定負(fù)荷時(shí)最高允許溫度為80℃，自容式充油電纜額定負(fù)荷時(shí)最高允許溫度為75℃。環(huán)境溫度為40℃時(shí)，考慮電纜外層加裝防火槽盒并計(jì)及相鄰回路電纜影響的長期允許載流量見表5-4：序號(hào)電纜截面（mm2）電纜型式最高長期工作溫度（℃）長期允許載流量（A）11x2500交聯(lián)電纜801771.8充油電纜751638.221x2000交聯(lián)電纜801420.8充油電纜751313.9注：根據(jù)《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)程》（GB50217-94），10kV以上交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜額定負(fù)荷時(shí)最高允許溫度為80℃，自容式充油電纜額定負(fù)荷時(shí)最高允許溫度為75℃。5.4.2.6充電功率對電纜載流量的影響由于500kV大截面電纜的充電功率較大，電纜全線的電流分布并不均勻。正常情況下，500kV電纜的充電功率由送端（三林側(cè)）和受端（某某側(cè)）分別消化吸收。正常情況下，電纜滿送1500MW功率時(shí)，全線視在功率分布見圖5-1。圖5-1：正常情況下電纜全線視在功率分布從圖中可以看出，在兩端進(jìn)行正常的無功補(bǔ)償時(shí)，電纜的充電功率由兩端的無功裝置分別吸收，電纜兩端的電流較高，中段的電流較低，兩者相差約8A。圖5-2：正常情況下電纜全線視在功率分布校驗(yàn)極端情況下，電纜功率完全由受端或送端吸收時(shí)的電纜全線視在功率分布見圖5-2。圖中電纜功率完全由受端吸收，此時(shí)送端電流最低，受端電流最高，根據(jù)運(yùn)行電壓的不同兩者相差30～40A。某某站進(jìn)線電纜距離較短，沿電纜全線的電流變化不大。如果在兩端均能進(jìn)行無功補(bǔ)償，電流變化值可忽略不計(jì)。如果考慮極端情況下充電功率對電纜電流的影響，500kV電纜允許輸送容量計(jì)算如表5-5：序號(hào)電纜截面（mm2）電纜型式最高長期工作溫度（℃）允許輸送容量（MVA）11x2500交聯(lián)電纜801501充油電纜75138621x2000交聯(lián)電纜801198充油電纜7511055.4.3提高電纜載流量的方法采用500kV電纜送電主要是為了增大電纜的輸送容量。若對超高壓大容量輸電電纜采用強(qiáng)迫冷卻方法，電纜能大幅度提高載流量，滿足容量需要。另外，強(qiáng)迫冷卻能節(jié)約電纜線路走廊，減小電纜相互熱影響，節(jié)約有色金屬，降低電纜綜合造價(jià)。用人工對電纜進(jìn)行加速冷卻的方法，叫做電纜的人工冷卻（或叫做強(qiáng)迫冷卻）。人工冷卻的方法有多種：按冷卻部位相對于電纜的部位可以分為內(nèi)部冷卻和外部冷卻兩大類。按冷卻媒質(zhì)不同可以分為：油冷、水冷、風(fēng)冷，以及其它冷卻媒質(zhì)如氟里昂蒸發(fā)冷卻等。內(nèi)部冷卻指采用冷卻媒質(zhì)通過電纜線芯帶走電纜產(chǎn)生熱量的冷卻方式。如采用中心油道來進(jìn)行冷卻具有較好的效果，因?yàn)槔鋮s媒質(zhì)直接對溫度最高的導(dǎo)體進(jìn)行冷卻。單導(dǎo)體處于高電位，冷卻媒質(zhì)導(dǎo)入導(dǎo)出結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。中心油道直徑一般不允許很大，冷卻管中的壓力降限制了電纜的長度，一般僅用于短的高壓電纜系統(tǒng)。如果與電纜線路相平行的敷設(shè)冷卻水管，或在電纜坑道中通以冷風(fēng)，都屬于外部冷卻。外部冷卻電纜線路主要有兩種主要類型，一種是冷卻媒質(zhì)循環(huán)于金屬和塑料管道中，將此冷卻管道置于電纜敷設(shè)管道中。另一種多應(yīng)用于敷設(shè)在坑道中或坑道壁上電纜，在坑道中通過冷空氣進(jìn)行冷卻。采用人工冷卻可以提高電纜的載流量；減少電纜之間的相互熱功當(dāng)量影響，從而大大節(jié)約敷設(shè)電纜的空間；節(jié)約材料及成本。采用人工冷卻對超高壓電纜的傳輸容量的提高有更重大的意義，從介質(zhì)損耗角正切（tg）對電纜容量的影響，更可看出人工冷卻的必要性及優(yōu)越性。隨著電力事業(yè)發(fā)展，要求電纜傳輸?shù)娜萘坑鷣碛蟆Ｒ话悴捎锰岣唠妷旱霓k法可以有效地減小線路損耗而提高傳輸容量，但是這對電纜只在一定范圍內(nèi)才有效。當(dāng)電纜的tg一定時(shí)，電壓高到一定程度傳輸功率達(dá)到最大值，再提高電壓，傳輸功率反而下降，極限情況下傳輸功率下降到零。提高傳輸容量還可以采用增加導(dǎo)體面積的辦法。但是這種辦法對超高壓電纜也只在一定范圍內(nèi)有效。隨著導(dǎo)體尺寸增大，絕緣介質(zhì)的損耗也增加了。當(dāng)導(dǎo)體尺寸增大到一定值后導(dǎo)體的傳輸功率或電流不僅不再增加，反而減小了。極限情況下介質(zhì)損耗發(fā)熱占據(jù)了全部散熱能力，傳輸電流減到零。所以單靠增加導(dǎo)體面積是不能解決問題的。欲增加導(dǎo)體面積提高傳輸容量，同時(shí)必須降低電纜的介質(zhì)損耗角正切（tg）的值。降低超高壓電纜的tg是超高壓電纜發(fā)展的重大課題之一。現(xiàn)在實(shí)用的高壓電纜的tg約在0.0025～0.0035的范圍內(nèi)。采用去離子水洗紙可以把tg降到0.0020左右，但成本大增加了。即使將電纜的tg降至0.0015，但在系統(tǒng)電壓為500kV時(shí)，由介質(zhì)引起的溫升可達(dá)14oC，而在750kV時(shí)就可達(dá)30oC。這就大大限制了自然冷卻電纜的傳輸容量。采用人工冷卻的方法后，電纜的傳輸功率隨著電壓及導(dǎo)體面積增加而增加，對電纜的tg并不要求特別降低。例如一根500kV的充油電纜，具有直徑15mm的中心油道，28mm的絕緣厚度，在自然冷卻條件下傳輸功率達(dá)520MVA；當(dāng)以速度為600m/h進(jìn)行人工油內(nèi)冷卻時(shí)其傳輸功率可提高到1410MVA，幾乎提高了兩倍。5.4.4各種冷卻方式的比較在500kV電纜敷設(shè)空間（防火槽盒內(nèi)），平行增設(shè)兩根冷卻水管DN100，作為外部冷卻。這兩根冷卻水管帶走電纜的一部分熱量，其余被周圍媒質(zhì)所吸收。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，在相同的敷設(shè)環(huán)境下，采用水冷卻方式可使電纜的載流量增加21.6％。采用外部冷卻方法需在隧道和工作井內(nèi)增設(shè)外部冷卻水管，需冷凍機(jī)組、冷卻塔、蓄熱槽、水泵等冷卻裝置，冷凍機(jī)組提供冷凍水至蓄熱槽，混水后，提供20℃水溫的冷卻水到500kV電纜敷設(shè)空間（防火槽盒內(nèi)）。吸收熱量后，冷卻水水溫上升為25℃，冷卻水回水管經(jīng)電纜隧道回到蓄熱槽。這些冷卻設(shè)備雖所占場地也較大，但在這些設(shè)備中除冷卻塔需設(shè)置在地面上外，冷凍機(jī)組、蓄熱槽、水泵等冷卻裝置都可設(shè)在電纜隧道的工作井內(nèi)。另一種能夠有效提高電纜載流量方法是在防火槽盒內(nèi)裝填以熱阻系數(shù)低而穩(wěn)定的材料，具體方法是，在防火槽盒內(nèi)的電纜周圍填一些熱阻系數(shù)比較低的填充物。填充物熱阻系數(shù)選用在0.3km/W～0.8km/W，使它能夠吸收電纜表面所散發(fā)的一部分熱量。但實(shí)際上填充物的熱阻系數(shù)不僅與該物質(zhì)組成成分有關(guān)，而且與它的物理狀態(tài)有關(guān)。如松散、多孔和干燥的熱阻系數(shù)就比較高，這是由于電纜運(yùn)行發(fā)熱，填充物的水分向低區(qū)擴(kuò)散，致使填充物失去水分變得干燥，熱阻系數(shù)增高，電纜載流量降低。在理論上說，在50℃等溫線內(nèi)均應(yīng)以熱阻系數(shù)低而穩(wěn)定的材料回填，但使用該種方式工作量很大、不經(jīng)濟(jì)，對電纜線路敷設(shè)和運(yùn)行也帶來很大不便。另外根據(jù)國內(nèi)外資料了解，目前尚沒有比較成熟的產(chǎn)品和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。比較上述二種提高電纜載流量的方法，我們認(rèn)為采用冷卻水管來提高載流量是比較可行的方法，在日本新豐州至新京葉500kV電纜線路輸電線路中，也是采用水冷卻方法來提高電纜的輸送容量。5.4.5推薦電纜截面與冷卻方式從上述計(jì)算結(jié)果可知，在本工程的敷設(shè)條件下2500mm2截面的500kV電纜實(shí)際輸送容量約為1500MVA，基本可滿足系統(tǒng)正常運(yùn)行的要求。因此推薦采用2500mm2截面的交聯(lián)電纜。并且該輸送容量是在不使用外部冷卻措施的情況下達(dá)到的，因此在本工程建設(shè)中不使用水冷系統(tǒng)。6、工程設(shè)想6.1500kV電纜熱伸縮6.1.1電力電纜熱伸縮概述a．產(chǎn)生的原因隨著負(fù)荷電流變化及環(huán)境溫度變化，電力電纜會(huì)發(fā)生熱脹冷縮，一般稱為熱伸縮，其中因電纜線芯的熱脹冷縮而產(chǎn)生的熱機(jī)械力非常大，電纜線芯截面越大，所產(chǎn)生的熱機(jī)械力就越大。電纜在熱機(jī)械力的作用下將反復(fù)出現(xiàn)彎曲變形，使電纜金屬護(hù)套產(chǎn)生疲勞應(yīng)變，從而縮短電纜的使用壽命。熱伸縮對電力電纜運(yùn)行構(gòu)成很大的威脅，會(huì)造成運(yùn)行電纜位移、滑落，甚至損壞電纜及附件。b.采取的對策要消除電纜的熱伸縮對安全運(yùn)行帶來的威脅，可采取下列的對策：首先電纜線芯宜采用分裂導(dǎo)線，因其不僅能減小線芯的損耗，而且其單位面積上產(chǎn)生的熱機(jī)械力亦比其它形式導(dǎo)線要?。浑娎|附件設(shè)計(jì)必須考慮能承受電纜的熱機(jī)械力而不損壞。其次電纜金屬護(hù)套目前有鋁護(hù)套和鉛合金護(hù)套兩種，除柔弱性、耐腐蝕性鉛合金護(hù)套較好外，抗振性、耐蠕變性、抗張性及導(dǎo)電性均是鋁護(hù)套較好，鋁護(hù)套與鉛合金護(hù)套相比可提高電纜的運(yùn)行性能，故推薦采用鋁護(hù)套電力電纜。最后在設(shè)計(jì)及施工中可根據(jù)具體情況采取相應(yīng)措施，將電纜的熱伸縮對安全運(yùn)行帶來的威脅降至最小，如電纜可借助蛇形敷設(shè)，吸收由熱機(jī)械力帶來的變形、減小末端推力；在終端支架處、電纜中間接頭的兩側(cè)等處對電纜作剛性固定，以防止終端因電纜位移而損壞；在豎井頂端、上下橋梁等處可對電纜采取撓性固定，或選用能使電纜伸縮自如的排架，以吸收由熱機(jī)械力帶來的變形。6.1.2電纜的蛇行敷設(shè)設(shè)計(jì)在隧道支架上敷設(shè)的單芯交聯(lián)電纜與敷設(shè)在排管內(nèi)的不同，因?yàn)樵谒淼乐Ъ苌戏笤O(shè)的電纜能沿半徑方向滑移不如排管那樣受到管壁阻礙，當(dāng)電纜在軸向伸長時(shí)其伸縮量往往會(huì)集中到電纜盤繞殘留彎曲處，使電纜從支架上隆起而產(chǎn)生不規(guī)則的熱伸縮滑移現(xiàn)象，為防止該類不規(guī)則的滑移一般是采用連續(xù)蛇行敷設(shè)方法。這方法是利用各個(gè)蛇行弧幅寬來吸收電纜的熱伸長量，使電纜滑移均勻，減少了向隧道接頭工作井的伸長量，為縮小工井提供了條件。而且在末端固定電纜用的夾具所需的約束力比直線敷設(shè)的小。蛇行敷設(shè)可分為水平蛇行和垂直蛇行二大類，一般是取決于使用空間。在隧道內(nèi)垂直蛇行敷設(shè)比水平蛇行敷設(shè)較為不便，一般采用水平蛇行敷設(shè)較多。采用蛇行敷設(shè)后，能把電纜金屬護(hù)套的畸變量分散到各個(gè)蛇行弧上，通過理論分析和試驗(yàn)證實(shí)金屬護(hù)套的畸變量沒有超過允許值，且裕度很大，因此一般都不需驗(yàn)算。蛇行敷設(shè)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)電纜占用空間，蛇行端部軸向力的約束，電纜支持器材安裝間距以及蛇行施工作業(yè)等因素考慮。6.1.3水平蛇行敷設(shè)根據(jù)國外對電纜熱伸縮的研究,由電纜溫度變化所產(chǎn)生的軸向力除與電纜本題的抗彎強(qiáng)度與電纜本體重量的摩擦力有關(guān)外,還與蛇形弧的彎曲剛性,線膨脹系數(shù)溫升電纜單位重量以及電纜支持器材的摩擦系數(shù)有關(guān)。敷設(shè)電纜時(shí)按設(shè)計(jì)的蛇形波節(jié)進(jìn)行，在每個(gè)波節(jié)段用非磁性電纜夾具固定，夾具的間距和蛇行波的最大幅值取決于電纜的重量和剛度。為了補(bǔ)償環(huán)境溫度和負(fù)荷變化等因素產(chǎn)生熱脹冷縮的機(jī)械效應(yīng)。500kV電纜全線采用柔性蛇形布置,水平段蛇形節(jié)距為9.8m，蛇形幅度260mm。圖6.1-16.1.4垂直蛇行敷設(shè)首先要計(jì)算縱向力，因垂直蛇行敷設(shè)的磨擦力與水平敷設(shè)磨擦力不同，故垂直蛇行敷設(shè)的磨擦力受兩個(gè)支持點(diǎn)之間電纜自重的影響較大。其次要確定蛇行弧形狀，蛇行弧形設(shè)計(jì)與水平蛇行弧設(shè)計(jì)相同，需根據(jù)電纜占用空間、施工方便、軸向力等條件選擇，但要在蛇行弧頂部設(shè)電纜支持金具。蛇行弧的選擇與電纜截面無關(guān)，銅線屏蔽電纜在溫度上升時(shí)由于螺旋變形會(huì)使電纜向水平方向滑移，這現(xiàn)象已得到證實(shí)，因此在考慮電纜占用空間時(shí)應(yīng)注意。最后考慮電纜的固定，在蛇行末端，與水平蛇行末端相同，裝設(shè)約束型夾具；在蛇行弧頂：要在每個(gè)蛇行弧頂把電纜固定于支架上，為防止電動(dòng)力作用使電纜滑落，要用繩索把電纜扎緊在支架上。如果與貼鄰的蛇行弧不相等者，當(dāng)電纜溫度變化時(shí)就會(huì)使電纜向軸向力小的一方滑移，但通過幾個(gè)循環(huán)后就趨向平衡。為了維持蛇行弧形，有時(shí)候也可以在幾個(gè)節(jié)距中選擇一點(diǎn)，裝設(shè)約束型夾具。6.1.5推薦蛇行敷設(shè)對于隧道的電纜敷設(shè)，水平和垂直蛇行都可采用。本工程電纜由于防火要求，需將500kV電纜封閉于防火槽盒內(nèi)，這就對垂直蛇行敷設(shè)帶來了困難，將敷設(shè)電纜的支持器材安裝在防火槽盒內(nèi)，防火槽盒內(nèi)的支架需按支持器材的形狀、尺寸特殊加工，如靠外部調(diào)節(jié)支架來固定槽盒，槽盒無法安裝。若采用水平蛇行敷設(shè)，就較為方便，將水平蛇行敷設(shè)置于防火槽盒內(nèi)，再用槽盒固定于電纜支架上。因此本設(shè)計(jì)采用水平蛇行敷設(shè)。6.2交聯(lián)電纜附件安裝因交聯(lián)電纜是干式絕緣結(jié)構(gòu)，故線路敷設(shè)相對充油電纜敷設(shè)方便，但電纜附件安裝對環(huán)境要求較高，需要有可靠的防塵裝置；環(huán)境溫度應(yīng)高于0℃；相對濕度應(yīng)低于75％；施工現(xiàn)場應(yīng)保持通風(fēng)。另外，交聯(lián)電纜附件安裝還需要專用的工具，只有在專用工具的幫助下，才能保證安裝質(zhì)量。6.3隧道結(jié)構(gòu)及輔助設(shè)施的介紹6.3.1設(shè)計(jì)原則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足電力設(shè)計(jì)要求，遵循結(jié)構(gòu)安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)、堅(jiān)固耐久、施工簡便為原則進(jìn)行。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)構(gòu)筑物所處位置的工程條件、周邊環(huán)境條件及構(gòu)筑物的大小、埋深，選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式和施工方法。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循有關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)規(guī)