电缆沟优化专题报告Word文档下载推荐.docx
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600×
600(400)
116.8
400×
40.6
200
结合智能化变电站特点,综合考虑性能、造价等要素,推荐电缆沟方案如下:
二次电缆采用600mm×
600mm和400mm×
400mm两种截面形式的砖砌电缆沟,其中600mm×
600mm电缆沟根据电缆数量变化进行变截面设计,末端沟道截面为600mm×
400mm;
10kV无功补偿装置区域和站用配电间室内采用1200mm×
1000mm和800mm×
1000mm两种截面形式的混凝土电缆沟;
110kV配电装置区域电缆沟采用800mm×
200mm地上式电缆槽盒。
过道路采用电缆埋管,电缆沟内安装镀锌角钢支架,沟盖板为角钢框混凝土钢丝网盖板。
该方案具有构造简单、施工技术成熟、光/电缆敷设、检修方便、电缆运行环境好、工程造价低的优点,与常规同规模220kV变电站相比节省投资58.5%。
全站二次电缆沟宽度大部分一致,并在满足工艺要求情况下,电缆沟根据电缆量的多少调整埋深,采用变截面设计,充分体现了智能化变电站“两型一化”的设计理念。
目次
1概述
2光/电缆通道路径及截面优化
2.1光/电缆通道路径优化
2.2光/电缆通道截面优化
2.3对比分析
3电缆沟方案选型
3.1砖砌电缆沟方案
3.2电缆槽盒方案
3.3电缆排管方案
3.4技术经济比较
4电缆沟盖板选型
5结论
智能变电站二次设备采用光缆代替大量的控制电缆,所需电缆通道截面大幅减少,同时二次设备采用靠近配电装置布置,使得智能变电站光/电缆数量远小于同等规模的常规变电站,有必要对二次电缆沟进行优化,以提高电缆通道截面利用率,降低工程投资。
2.1光/电缆通道路径优化
通过对光电缆优化整合配电装置和总平面布置方案的优化,综合各区域的设备布置和进出线情况,从节省光/电缆用量,节约光/电缆通道的角度考虑,对各区域光/电缆通道的路径和截面进行了优化。
本站光/电缆路径主要由二次设备室、站用配电间分别通至220kV配电装置区域、110kV配电装置区域、主变及10kV无功补偿装置四个区域组成,优化后光/电缆通道详见图2.1。
图2.1光/电缆通道图
2.1.1220kVGIS配电装置区域
靠近配电装置端子箱或汇控柜设一条电缆通道,从GIS配电装置就近至二次设备室,该区域电缆沟主要为至220kV配电装置区域的光缆、控制电缆及少量动力电缆,主通道长度为71.2m。
2.1.2110kVGIS配电装置区域
110kVGIS配电装置放置于站用配电间屋面平台之上,电缆沟采用地上式电缆槽盒,该区域电缆沟主要为110kV配电装置的光缆、控制电缆及少量动力电缆,通道长度为69.8m。
2.1.3主变配电装置区域
主变区域靠近二次设备室,从GIS配电装置端部就近至二次设备室,并在靠近配电装置端子箱或汇控柜设一条电缆通道,该区域电缆沟主要为主变的光缆、控制电缆及少量动力电缆,通道长度为40.6m。
2.1.410kV无功补偿装置区域
10kV无功补偿装置区域设一个主通道和两个分支通道,两个分支通道连接一个主通道,通至二次设备室。
该区域电缆沟主要为10kV配电装置的动力电缆及少量控制电缆。
根据光/电缆截面和数量,尽可能地缩减通道截面,可使通道的施工及电缆敷设更为简单,施工材料更为节省,从而有效减少投资。
本站动力电缆拟采用YJV电缆。
YJV电缆虽较同等截面VV22电缆造价高,但其载流量大,可减小电缆通道截面,降低总体费用。
二次回路采用光缆代替大量的控制电缆,也明显减小了电缆通道截面,与常规同规模220kV变电站相比,220kV及110kVGIS配电装置电缆通道电缆数量对比见表2.2。
表2.2各通道最大光/电缆根数对比表
方案
内容
常规变电站设计方案
本次投标方案
直流
电缆
动力
控制
光缆
220kVGIS配电装置区域
2
4
252
20
30
110kVGIS配电装置区域
3
21
33
按照设备区域对光/电缆用量进行估算,每条通道按照敷设2~3层光/电缆计算,对通道截面计算叙述如下。
2.2.1220kVGIS配电装置区域
220kVGIS配电装置区域共为12个间隔,6个出线间隔。
二次回路光缆优化整合后,二次设备室至每个间隔汇控柜光缆用量为2根,220kV每回出线用通信光缆1根,光缆平均外径约为12mm,区域内最大光缆用量为30根。
该区域内配电装置用动力电缆量约为2根,平均外径约为20mm,控制电缆12根,平均外径约10mm。
考虑一定的裕度后,选取每部分配电装置主通道截面为600mm×
600mm,末端通道截面可考虑采用600mm×
400mm,整个配电装置一个通道,可满足最终规模的光/电缆通道。
2.2.2110kVGIS配电装置区域
110kVGIS配电装置约为18个间隔,3个主变进线间隔,12个出线间隔。
二次回路光缆优化整合后,主变进线间隔光缆用量为2根,其余每个间隔光缆用量约为1根,每回出线用通信光缆1根,光缆平均外径约为12mm,区域内最大光缆用量为33根。
该区域内配电装置用交流电缆量约为2根,平均外径约为20mm,控制电缆9根,平均外径约10mm。
通道最大光/电缆量为电力电缆11根,光缆37根。
110kVGIS放置于站用配电间屋面平台之上,光/电缆采用地上式电缆槽盒进行放置。
考虑一定的裕度后,选取每部分配装置通道截面为800mm×
200mm,整个配电装置一个通道,即可满足最终规模的光/电缆通道。
2.2.3主变配电装置区域
主变配电装置共有3台,经光缆优化整合后,每台主变含有控制电缆8根,动力电缆3根,光缆4根,区域内最大光缆用量为12根,电缆33根。
考虑一定的裕度后,选取每部分配装置通道截面为400mm×
400mm,整个配电装置一个通道,即可满足最终规模的光/电缆通道。
2.2.410kV无功补偿装置区域
无功补偿装置区域主要为10kV动力电缆,控制电缆或光缆用量较少,因此该区域考虑采用电力电缆和控制电缆的常规方案。
每一个电容器组约需10kV交流动力电缆1根,控制电缆2根。
考虑10kV进出线回路数较多,且采用南北两侧出线,选取通道截面为1200mm×
1000mm,两端通道截面选用800mm×
1000mm,即可满足最终规模的电缆通道。
2.2.5二次设备室及站用配电间
二次设备室内采用600mm×
600mm电缆沟,站用配电间内采用1200mm×
1000mm电缆沟。
2.3对比分析
通过对各区域设备光/电缆使用情况进行分析,站用配电间采用1200mm×
1000mm电缆沟;
10kV无功补偿装置区域采用1200mm×
1000mm电缆沟,两侧及通至二次设备室的电缆沟采用800mm×
1000mm;
二次设备室和220kV配电装置区域均采用600mm×
600mm电缆沟;
主变采用400mm×
400mm电缆沟;
110kV配电装置区域均采用800mm×
通过光/电缆整合、压缩站区面积、调整电缆路径等一系列优化措施,与常规同类型220kV变电站相比,电缆沟截面尺寸明显减小;
二次回路采用光缆代替大量的控制电缆,明显减小了光/电缆通道截面,二次电缆通道截面面积比常规变电站减小15%。
主电缆通道对比见表2.3。
表2.3光/电缆主通道对比表
根据优化后的总平面、配电装置及光/电缆通道截面,综合考虑性能、造价等要素,二次电缆敷设形式主要有以下备选方案:
方案一:
采用砖砌电缆沟,沟盖板采用角钢框混凝土钢丝网盖板,电缆沟内安装镀锌角钢支架。
方案二:
采用地上式电缆槽盒,电缆槽盒材质为镀锌钢板,电力电缆、控制电缆和光缆分槽敷设。
方案三:
全站采用直埋电缆排管加工井,排管可采用镀锌钢管、PVC类有机材料和水泥管。
方案一中,10kV无功补偿装置区域和站用配电间室内1200mm×
1000mm电缆沟由于采用砖砌电缆沟不能满足抗弯、抗剪等受力要求,因此均采用混凝土电缆沟。
110kVGIS放置于站用配电间屋面平台之上,光/电缆采用800mm×
3.1砖砌电缆沟方案
电缆沟道根据埋置深度的不同,常用材料有砖、素混凝土及钢筋混凝土三种,本工程深度不超过600mm的电缆沟,采用砖砌体结构可满足抗弯、抗剪等受力要求,而且可大幅减少钢筋绑扎、支模板工作量,施工工艺简单成熟,投资少、工期短,因此推荐采用砖砌电缆沟。
本工程土壤标准冻结深度为0.64m,沟道侧面应回填非冻胀性的中砂或粗砂,其厚度不应小于10cm。
根据《变电所总布置技术规程》DL/T5056-2007中相关要求,为防止沟壁上沿因受干、湿、冻融和机械力的反复作用下粉刷层开裂损坏,在砖砌沟道露出地面部分设置混凝土护沿,既可保护沟道不受损伤,亦可使沟道、盖板排列整齐美观,图3.1-1、2为电缆沟实物图。
图3.1-1智能变电站二次电缆沟图3.1-210kV电缆沟
屋外电缆沟规格:
220kV配电装置区主电缆沟截面均采用600mm×
600mm,电缆沟端部电缆数量较少部分,减少深度至400mm;
主变电缆沟截面采用400mm×
400mm,过道路部分采用埋管。
砖砌电缆沟详见图3.1-3。
图3.1-3砖砌电缆沟(方案一)
砖砌电缆沟方案主要有以下技术特点:
1)电缆敷设方便、易于检修维护,沟内光缆、电缆分层敷设,散热条件好,受外界温度变化影响小,电缆运行环境较好。
2)电缆沟材料以素混凝土和砖为主,成本低廉,耐久性好,寿命期无需进行维护,而且沟道深度可根据电缆数量多少灵活调整,进一步提高电缆通道截面利用率,综合工程造价相对较低。
3)电缆沟强度较好,其整体刚度好于电缆槽盒,可作为变电站检修巡视通道。
4)砖砌电缆沟施工工艺简单成熟,工期短,钢筋绑扎和支模工作量很小,施工质量易于控制。
5)电缆沟自身耐火性能和电气防火封堵效果好。
6)为使场地雨水不流入电缆沟内,一般电缆沟沟壁顶面高于地面50~100mm,同时沟底需沿纵向设置不小于0.5%排水坡,通过集水井或管道接入附近下水井,地下管网相对较为复杂。
电缆槽盒常用材料有不锈钢和镀锌钢板两种,其中不锈钢造价较高,推荐采用镀锌钢板。
敷设于地面上的电缆槽盒为工厂化生产,现场分段拼装,一般间距2m左右设混凝土基础墩,电缆槽盒在过道路和建筑物入口等部位需设置检查井,以便电缆接入。
图3.2-1为电缆槽盒实物图。
图3.2-1电缆槽盒实物图
电缆槽盒规格:
各配电装置区电缆槽盒均采用800mm×
200mm,过道路部分采用埋管。
详见图3.2-2。
图3.2-2电缆槽盒(方案二)
电缆槽盒方案主要有以下技术特点:
1)电缆槽盒为工厂化生产,现场仅拼装即可,安装时土方开挖量小,施工速度快。
2)槽盒置于地面以上,不影响站区排水,而且电缆槽内积水可直接汇入站区地面排水,简化管网设计,据测算可节省工程造价约3.6万元。
3)因槽盒内部空间狭小,电缆敷设时有一定困难,变电站投运后,其运行维护及扩建施工不方便。
4)钢制槽盒导热系数高,槽内电缆易受外界极端冷热温度变化的影响,而且电缆排列紧密,散热条件不好,电缆运行环境较差。
5)一般镀锌防腐的防护年限在15年左右,电缆槽盒在地面上干湿交替比较频繁,需在服役期进行二次维护,全寿命周期经济指标较差。
6)与道路和大电缆沟交汇时处理较困难,防火封堵效果较差。
电缆排管在市政设施中有较多应用,常用材料有镀锌钢管、PVC类有机材料和水泥管,其中PVC类材料耐久性和耐热性较差,易发生软化变形,水泥管自重较重,现场接头不易处理。
排管在电缆转弯或在间隔不超过50m以内设置工井,排管布置详见图3.3。
图3.3电缆排管(方案三)
电缆排管方案主要有以下技术特点:
1)电缆排管可根据电缆数量的多少,按实际需求敷设几根至几十根,组合施工方便,电缆护套管一次投入后,基本无日常维护工作量,节约了维护费用。
2)电缆敷埋设于地下,受外界温度变化影响小,但散热情况不良。
3)由于配电装置区分支接头较多,电缆敷设困难,变电站投运后,其运行维护和扩建都十分不方便。
4)电缆管连接接头工作量大,与端子箱等设备连接难度较大。
3.4技术经济比较
以上三种电缆敷设方案技术性能比较见表3.4-1,造价对比见表3.4-2。
表3.4-1二次电缆沟方案技术比较表
指标
方案
可施工性
耐久性
电缆敷设
检修
运行环境
砖砌电缆沟方案
施工工艺简单成熟,工期较短
耐久性好,维护工作量小
电缆敷设、检修方便
电缆散热好,运行环境良好
电缆槽盒方案
预制构件,现场拼装,土方量小,工期短
镀锌防腐,需定期维护
电缆敷设、检修较难
电缆散热不良,运行环境较差
电缆排管方案
现场接头较多,施工较为复杂
耐久性好,基本无需维护
电缆敷设、检修困难
电缆散热不良,运行环境一般
表3.4-2二次电缆沟方案造价对比表
电缆通道截面(mm×
长度
(m)
单价
(元/m)
合计
(万元)
同规模常规220kV变电站素混凝土电缆沟方案
1000
973.8
15.33
600
427.0
6.36
400
339
200
2054.0
32.33
8Ф100
1401.1
19.21
4Ф100
700.6
从以上对比可知,采用砖砌电缆沟具有较大优势,其具有施工技术成熟、光/电缆敷设、检修方便、电缆运行环境好的优点、可以以较低的工程造价提供较好的技术性能,相比电缆槽盒和电缆排管方案造价低80%、67%,比常规变电站相比节省投资58.5%,经济效益明显,因此推荐本工程二次电缆敷设采用方案一。
电缆沟盖板作为电缆沟主要组成部分,对防护电缆免受外界影响起着重要作用,盖板长期暴露于室外,日晒、风吹雨淋,工作环境较为恶劣,对其耐久性、抗老化、抗腐蚀能力均有较高要求,而且电缆沟作为变电站的巡视通道,盖板作为主要受力构件,要求具备足够的强度、刚度。
有必要通过性能、价格的比较,选择合理的方案。
目前常用电缆沟盖板主要有混凝土钢丝网盖板、PRC无机盖板、有机复合盖板、金属盖板四种类型,其中混凝土钢丝网盖板在变电站中应用最为普遍,近年来经设计和施工工艺改进,采取了工厂化生产成品,在生产过程中增设角钢边框、胶垫等措施,裂缝和破损情况已极少发生,而且消除了盖板制作过程中的尺寸偏差、变形、块间不平、接缝不密等质量通病,外观质量整齐美观,在板上行走平稳。
与其他几种形式盖板比较见表4。
表4电缆沟盖板综合性能比较
指标
混凝土钢丝网
盖板
无机盖板
(PRC混凝土)
有机复合盖板
金属盖板
重量(kg/m2)
100
75
50
45
允许荷载
≥4kPa
外观
灰色
多彩
面漆、多彩
使用寿命
≥30年
≥15年
市场价(元/m2)
180
260
220~380
300
使用情况
耐久性好,使用期基本无需维护
耐久性好,强度高,使用期无需维护
紫外线影响大,耐候性较差,易老化变脆
强度高,但易锈蚀,需定期维护
从上表可知,从耐久性和实际使用情况看,混凝土钢丝网盖板和PRC盖板性能相对较好,但PRC盖板相比混凝土钢丝网盖板价格要高40%左右,投资较高,因此本工程推荐采用混凝土钢丝网盖板。
本工程为智能变电站,在设计中采取了一系列集成优化措施,使得二次回路的光/电缆充分整合,光/电缆数量大大减少,电缆沟截面充分优化,结合优化后电缆通道布置和截面,综合考虑技术性能、工程造价和便于运行、维护及扩建等要素,本工程推荐站区光/电缆敷设采用如下方案: