110kV电力电缆过桥方案分析

引言

福州市轨道交通5号线项目是国家发改委批复的《福州市城市轨道交通第二期建设规划》主干线建设项目,项目建成将完善福州城市轨道交通建设网,促进福州市新一轮发展,提升省会城市形象。轨道交通5号线全线设两座主变电所,其中一主所设于金山片区。根据电网规划,利用已建220kV先农变、拟建220kV保福变向金华主变电站供电,以满足福州市轨道交通5号线的用电需求,拟建220kV保福变作为金华主变电站一回供电电源。

110kV保福一金华电缆线路起自拟建220kV保福变电站,终止于拟建地铁110kV金华主变电所,电缆路径总长度约8.5km,电缆截面为500mm2。线路建设地点位于福州市城区,其中拟建220kV保福变电站位于鼓楼区保福路,拟建地铁110kV金华主变电所位于仓山区金洲北路,根据两座变电站地理位置,新建输电线路必须跨越闽江,通过前期对跨越闽江的各种方案进行比较分析,推荐采用了电缆桥架的方式跨越闽江。

l电缆过江方案选择及设想

l.l电缆过江方案选择

根据电缆路径方案,拟选在洪山桥位置跨越闽江,根据现场实际情况并结合国内外过江案例,先后考虑了架空、电缆隧道、非开挖拉管和电缆桥架等方案。

（1)架空:线路全线位于城市中心区域,考虑到城市的发

展,本段过江段架空线考虑利用目前35kV线路进行升压改造,但架空线档中跨已建的7层住宅楼房,在建设过程中,考虑到居民对高压架空线较为敏感,可能产生社会矛盾,经与规划局等相关部门沟通,不推荐采用架空方案。（2)非开挖拉管:因线路附近江面大于400m,加上两侧入土段长度,若采用非开挖拉管方式,单段总长度将达到500m,目前拉管施工工艺尚不能满足要求,且不利于后期运检维护,因此不建议采用非开挖拉管方案。（3)电缆隧道:根据闽江上下游冲刷情况,初步确定始发井深度达35m以上,且两岸沉井征地难,施工难度大,造价高,因此不推荐此方式。（4)电缆桥架:本线路过江段临近在建洪山桥,根据扩建洪山桥的设计方案,左幅桥北侧还有通道没被其他线缆占用,考虑到电缆上桥国内也有较多案例（如平潭大桥、佛山东平大桥),且技术也比较成熟,是一种既经济又安全的过江方式,经专家评审,该方案技术可行,经济合理。因此推荐利用该电缆过江方案。l.2电缆过江设想

按照目前已有的桥梁布置形式,电缆布置方案可按桥箱

涵内布置与桥梁外壁外挂桥架布置两种方式。

（1)桥箱涵内布置:电缆不受日晒雨淋,水雾腐蚀等外部环境影响小,电缆使用寿命长,运行维护检修方便、安全,荷载小,但需设置桥箱涵内部机械通风、照明、消防等设施,电缆布置于桥箱涵内时,除了宽度尺寸应满足要求外,还要求内部的净高应不小于1.9m,以满足日常的安装、运行及维护需要;其次为方便安装、巡视及检修人员出入,且当电缆线路发生故障时,有可供人员就近迅速逃离的通道,应纵向每隔一段距离（如75m左右)设安全逃生孔。该安全逃生孔既可利用桥梁检修孔洞,也可依据实际需求另设安全出入孔。（2)桥梁外壁外挂桥架布置:不占用桥箱涵内部空间,电缆温升对桥梁无影响,但电缆及钢结构涵架暴露在外部空间,受水雾等外部环境影响较大,运行维护空间相对较小,荷载较大。上述两种方案各有优缺点,方案均可行,经与桥梁设计单位充分沟通,本次电缆按桥梁外壁外挂桥架的方案设计。全钢筋混凝土箱式结构,电缆布置于桥涵外壁桥架的布置方位如图1所示。

洪山大桥在建右幅桥右侧和待建左幅桥左侧已规划外挂桥架用于低压电缆和通信光缆等管线,在建右幅桥左侧已规划给水管和输油管。因此,本工程电缆桥架外挂于洪山桥待建左幅桥的右侧,位于两幅桥中间位置（对城市景观几乎无影响),桥架内110kV电缆蛇形敷设并预留运检维修通道,电缆不受日晒雨淋的影响。桥架通过新建桥的3、4、5号桥墩,长约260m。另外,在大桥两侧各新建一座电缆上下桥及运检维修的楼梯,并于楼梯口修砌围栏。

本工程电缆离规划的给水管最近距离约3.7m,离规划的输油管最近距离约5.4m,满足《电力工程电缆设计规范》（GB50217)中"电缆与水管平行容许最小距离0.5m"和"电缆与油管平行容许最小距离1.0m"的规定。为加强安全保护,电缆桥架外侧铺设不锈钢钢板,防止临近水管及油管破裂引发灾害而影响电缆。同时,建议针对外挂于在建右幅桥左侧的输油管加强保护,避免输油管出现故障引起火灾,影响本工程电缆。电缆上下桥断面示意图如图2所示。

1.3桥梁伸缩补偿

电缆敷设于桥梁上还需解决的一个重大课题是桥梁伸缩。在电缆运行过程中,除了电缆本身的热伸缩外,还必须解决大桥本身的伸缩问题,因温度变化,桥梁本身会产生相当大的伸缩量,如果不采取措施,当桥梁产生较大收缩量时,容易造成电缆弯曲弯折:当桥梁产生较大的拉伸时,容易造成电缆的张力过大,造成电缆金属护套断裂、绝缘击穿等现象,影响电缆的安全运行。为避免上述情况的发生,建议在电缆设计时考虑采用电缆伸缩补偿装置,平蛇形敷设方式(图3）,以减少因桥梁拉伸造成的电缆损伤。

2国内外桥梁敷设高压电缆现状研究

利用桥梁敷设高压电缆是最经济的一种敷设方式,如电缆需要从此岸敷设至彼岸,在国外不分电压等级、电缆类型,首先考虑利用交通桥梁敷设,美、日、英、法等国均有应用实例。我国上海、广东等发达地区更有大量的高压电缆过桥实例,总结长期的运行经验,电缆过桥安全可靠,截至目前均未发现因电缆故障而引发的桥梁安全事故。高压电缆过桥实例如表1所示。

3结语

综上所述,桥上敷设高压电缆技术成熟,国外已有成功先例,我国在福建平潭跨海大桥、广东佛山东平大桥、上海长江大桥、上海洋山深水港也有敷设110kV和220kV电缆的先例。通过调研和借鉴、吸收国内外成功经验,采用先进的技术,制定科学合理的设计方案,完全可以解决技术难点,保证桥梁及电缆的安全。