XX城市电缆入地接入临时变电站工程施工图设计说明书.docx

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XX城市电缆入地接入临时变电站工程施工图设计说明书

XX城市电缆入地接入临时变电站工程

施工图设计说明书

1项目概述

1.1简述

本工程为XX区XXX有限公司申请，因110kVXX变改造，需要对110kVXX线X#进行入地接入110kVXX变临时变电站，本次设计为工程施工图设计阶段。

1.2设计依据

1）XX变临时变电站规划图。

2）本工程采用的国家标准及技术规范（不限于）：

《110～750kV架空输电线路设计技术规程》（GB50545-2010）

《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》（DL/T5154-2012）

《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

《架空送电线路基础设计技术规定》（DL/T5219-2005）

《城市电力电缆线路设计技术规定》（DL/T5221-2005）

《电力工程电缆设计规范》（GB50217-2008）

《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）

《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》（GB50169-2006）

《电缆防火措施设计和施工验收标准》（DLGJ154-2000）

1.3设计原则

结合XX供电公司在该区域的电网布局，确定线路迁移改造的建设方案。

并贯彻国家电网十八项反事故措施和XX省电力公司反事故措施，总结已有工程设计经验，结合本工程实际情况形成设计方案。

方案的推荐按经济、合理、安全适用、符合城市规划要求的原则进行，线路改造设计执行国网公司"两型三新"设计原则。

依据推荐的建设方案确定工程设想和建设规模，编制工程投资估算。

2工程建设规模及研究范围

2.1设计范围

本工程根据110kVXX变电站规划，将110kVXXS#、XXX#电缆终端塔中的110kVXX线X#架空入地与110kVXX移动变电站相连。

2.2建设规模

本工程新建110kVXX线单回电缆线路路径长0.05km。

本工程新建电缆沟50m，转弯井3座，现浇砼电缆沟50m。

2.3拆除

本工程拆除原塔15座，拆除原架空线路约1.2km。

3线路路径

3.1线路路径

1）110kVXX线方案：

电缆线路从A点XX线09#塔（XX10#）10m处新建终端塔P1起，沿XX路人行道向西敷设20孔电缆管群（Φ200×18+Φ100×2MPP塑钢复合管）避开规划地铁站后至XX道，顶管穿越XX道后继续敷设20孔电缆管群至XX线X#塔附近，拖管穿越XX路后继续拖管至XX变后修建电缆沟至P2，电缆上塔架空接至原XX#塔后线路进入XX变电站止，电缆路径长1.31km。

2）110kVXX线方案：

电缆线路从A点XX线X#塔（XXS#）10m处新建终端塔P1起，沿XX路人行道向西敷设20孔电缆管群（Φ200×18+Φ100×2MPP塑钢复合管）避开规划地铁站后至XX道，顶管管穿越XX道后继续敷设20孔电缆管群至XX原S#塔附近新建电缆终端塔P3，经新建钢管电缆终端杆与原架空线路连接，电缆路径长1.45km。

3）110kVXX线方案：

线路从XXs#塔附近新建电缆终端塔P3电缆入地，全线利用上述已建电缆通道敷设电缆至新建电缆终端塔P2，电缆上塔架空接至原XXs#塔后线路进入XX变电站止，电缆路径长0.59m。

3.2施工停电过度方案

本工程停电施工时，先停110kVXX线电源，待P2塔与原s#塔接线完成后恢复110kVXX线送电，然后停110kVXX线电源，并完成其新建线路接线工作后恢复送电。

3.3地形地貌及交通运输

本工程现场位于市政道路旁，所处地形100%为平地，交通运输极为方便。

4环境条件

根据XX市的气象条件电缆设计环境参数如下：

气象条件

数值

单位

最高环境气温

40

℃

最低环境气温

0

℃

年平均气温

20

℃

最高地温（h=1.0m）

33

℃

最低地温（h=1.0m）

15

℃

最热月平均地温

30

℃

海拔高度

≤1000

m

最大相对湿度

100%

热阻系数

1.2

K·m/W

5电缆及附件

5.1电缆截面

电缆型号均选用YJLW03-1×1000mm2型铜芯交联聚乙烯绝缘皱纹铝护套聚乙烯外护套电力电缆，U0/U=64/110，主要参数如下表：

导线标称截面

导体外径

绝缘厚度

铝包厚度

外护套厚度

电缆外径

电缆

重量

导体直流电阻20℃≤

mm2

mm

mm

mm

mm

mm

kg/km

Ω/km

1000

34.8

16

2.0

5.0

111.6

16394

0.0176

电缆载流量

在空气中（平行敷设）

单端接地

1040A

本工程电缆在管群中敷设；电缆在电缆结合井中敷设需填沙防火，并且电缆在管群和结合井散热量较大，这两个因素直接影响电缆载流量。

本工程电缆敷设采用单回水平方式敷设于电缆管群中，允许长期载流量为1040A。

（该载流量的基准环境为土壤中敷设，地下环境温度25°C，电缆工作温度90°C，土壤热阻系数1.0K·m/W，电缆排列中心间距2倍的电缆直径，一端接地）

影响载流量因素的修正系数如下：

110kV-YJLW03-1×1000mm2电缆在土壤管道中

敷设状态

修正系数

土壤环境温度取35°C

0.92

土壤热阻系数取1.5K·m/W

0.80

综合影响修正系数

0.736

计算载流量（A）

765A

本工程迁改中架空线路最大线径为LGJ-240型钢芯铝绞线在环境温度为40℃，运行温度为70℃时的载流量为445A，本工程选用的YJLW03-1×1000mm2型铜芯交联聚乙烯绝缘皱纹铝护套聚乙烯外护套电力电缆符合运行要求，且留有适当裕度。

5.2电缆金属护套接地方式

电缆正常运行情况下，在金属护层上会产生感应电势，其数值与电缆长度和线芯电流的乘积成正比。

在电缆长度和输送容量大的情况下，尤其是系统发生短路故障时，感应电势可能达到很大数值，危及人身安全甚至造成电缆运行事故。

目前国内常用的接地方式有三种：

·方案一：

一端互联接地；

·方案二：

一端互联接地加回流线；

·方案三：

交叉互联，保护器Y0接线。

其中方案一和三是目前XX地区使用较多的电缆接地方式，方案二尚未在XX地区使用过。

此三种接地方案各有其优、缺点及适用条件。

较长的高压电缆线路一般采取交叉互联两端接地方式，以限制感应电压在允许值范围内。

当电缆长度较小，感应电压在规程允许值范围内，即每根电缆中的感应电势不超过50V（未采取能有效防止人员任意接触金属护套或屏蔽层的安全措施时），可采用将电缆护套一端对地绝缘，仅一端与地接通。

在本工程中最长的电缆线路单长为1455m,根据规程均属于较长的线路应采用金属护套交叉互联（方案三），将电缆线路分成若干大段，每大段原则上分成长度相等的三小段，每小段之间装设绝缘接头，绝缘接头处护套三相之间用同轴电缆经接线盒进行交叉互联，绝缘接头处装设一组保护器，每一大段的两端护套分别互联接地。

金属护套交叉互联的作用在于：

①感应电压低，环流小。

如果电缆线路的三相排列是对称的，则由于各段护套电压的相位差为120度，而幅值相等，因此两个接地点之间的电位差是零，这样在护套上就不可能产生环形电流，这时线路上最高的护套电压即是按每一小段长度而定的感应电压，当三相电缆排列不对称，如水平排列时，中相感应电压较边相低，虽然三个小段护套的长度相等，三相护套电压的向量和有一个很小的合成电压，经两端接地在护套内形成环流，但接地极和大地有一定的电阻，故电流很小。

②交叉互联的电缆线路可以不装设回流线。

电缆线路交叉互联，每一大段两端接地，当线路发生单相接地短路时，接地电流不通过大地，则每相的护套通过三分之一的接地电流，此时的护套也相当于回流线，每小段护套的对地电压，也就是绝缘接头对周围的大地电压，此电压只及一端接地线路装设回流线的三分之一，同时电缆线路邻近的辅助电缆的感应电压也较小，因此交叉互联的电缆线路不必再装设回流线。

为降低感应电压除了采取电缆金属护套交叉互联的方式外，原本拟采用电缆三角形排列方式，但是经过计算发现采用三角形电缆敷设虽然比采用直线型水平布置型式产生的电缆金属护套感应电压小得多,但由于三角形敷设一般较水平敷设时的电缆载流量下降较多,在相同的输送容量时,就必须选择更大的电缆截面，这样势必增加工程投资，最终选择水平排列方式。

为降低感应电压通常采用的最基本的方法是增加电缆分段,减少每一段电缆长度,从而减少金属保护层上的感应电压。

但是电缆分段越多,所用的电缆接头就相应增多,其工程造价和电缆线路可能的故障点数目就会增高。

查阅相关文章可知通过优化多回路电缆的布置方式（改变各回路电缆相序排列方式），可减小正常工作情况下电缆金属护层的感应电压，进而减少电缆的接头数量，降低工程投资。

本工程中各电缆线路分段长度一般取在450～600m之间，该分段长度取值系大量计算后的平均值，分段长取值在该区间时电缆的感应电压能满足规程要求（本工程对110kV电缆金属护套不采取措施，限制其感应电压不大于50V）并且电缆的载流量的数值、中间接头的数量等综合效益较好。

线路名称

长度

（m）

电缆金属护套

接地方式

分段情况

110kVXX线

1310

交叉互联

一个单元

110kVXX线

1455

交叉互联

一个单元

110kVXX线

590

一端直接接地

一端带保护接地

一段

5.3电缆敷设

本工程电缆采用水平排列方式敷设于管群和工作井中。

埋管部分采用20×φ200/10+2×φ100/8孔MPP塑钢复合电缆导管，采用钢筋混凝土包封敷设。

5.4电缆其它相关要求

5.4.1电缆绝缘接头

电缆中间绝缘接头采用整体预制式，能将电缆的主要部分连接起来，电缆导体连接有良好的导电性能和机械强度。

电缆绝缘接头两侧能承受2倍过电压保护器加连接线的压降。

根据电缆截面，本工程电缆中间绝缘接头采用国标型号为交联聚乙烯绝缘电缆整体预制橡胶绝缘件绝缘接头，带绝缘铜壳保护盒（YJJI2-64/110-1×1000）。

5.4.2电缆终端

本工程110kVXX线、110kVXX线、110kVXX线均采用户外终端，其电缆截面均为1000mm2，电缆户外终端截面与其保持一致，国标型号为交联聚乙烯绝缘电力电缆含绝缘填充剂户外终端（YJZWC3-64/110-1×1000）。

5.4.3接地箱

电缆接地箱分为直接接地箱、带过电压限制器接地箱和交叉互联接地箱，要求箱体外壳采用不锈钢密封防水型，防水性能要求整箱浸入1m深的水中并充0.2MPa气压不渗漏，结构为三相共箱方式，其中两端的电缆终端采用三相三线接地箱、中间接头处采用三相六线接地箱。

5.4.4接地电缆

根据接地方式和接地箱的类型，接地电缆分为直接接地电缆和同轴电缆，在直接接地箱、带过电压限制器接地箱中配套采用10kV直接接地电缆，在交叉互联接地箱中则采用10kV同轴接地电缆。

接地电缆根据电缆金属护套上感应电压和电流的不同选择相应的截面，并留适当裕度，确保电缆在非正常方式运行时的感应电流能及时顺利导入大地。

经计算，本工程采用XLPE绝缘PE护套铜芯电缆（YJY-6/10-240）。

5.4.5防雷保护

为防止电缆和电缆附件的主绝缘遭受电压破坏，每个电缆终端塔处均要求装设复合外套和氧化锌避雷器，要求带放电记录器及泄漏电流指示器，避雷器有串接放电指示器的专用接头，干弧距离大于2.1m。

5.4.6防污要求

根据XX省电力系统污区分布图册，按3级污区进行设计。

户外电缆终端和避雷器的爬电距离应不小于6400mm（考虑爬电距离有效系数后），按系统最高工作电压计算，按最小公称爬电比距不小于2.54cm/kV。

5.4.7防蚁要求

本工程电缆外护套采用高密度聚乙烯（HDPE）材料，最外层采用“Termigon”特种聚烯烃共聚物护套，满足GB2951.38根据实验群体法达到1级蛀蚀等级。

5.4.8防鼠要求

在电缆的护套中加入无化工害的防鼠剂。

5.5特殊穿越及处理

本工程电缆线路穿越现有市政道路两次，均采用拖管穿越。

6土建部分

6.1工程概况

本工程新建20孔管群990m，直线井18座，转弯井3座，接头井3座，三通井3座，拖管井3座，1.24m砼电缆沟163m，20孔拖管135m，内径1.6m顶管150m。

6.2横断面及纵断面设计

本工程沿XX路南侧敷设20孔管群断面宽2.2m。

6.3通道施工方式

电缆管群敷设时，须保持方向一致，不得错位，管群应尽量做成直线。

电缆排管管材采用MPP塑钢复合电缆导管，管材质量需符合DL/T802-2002标准要求，主要指标列表如下：

序号

项目

单位

指标

1

弯曲强度

MPa

≥135

2

拉伸强度

MPa

≥120

3

撞击性能

—

见DL/T802-2002附录A

4

管径向变化率10%时的管刚度

MPa

≥2.4

5

弯曲负载（最大弯曲正应力为1.81MPa）热变形温度

℃

≥130

6

浸水后弯曲强度保留率

%

≥80

7

巴氏硬度

—

≥35

8

氧指数

%

≥26

9

滑动摩擦系数

—

≤0.34

10

热阻系数

℃·m/W

≤4.8

沟槽开挖后要求沟底fak≥100kPa,经设计人员验槽后方可施工.在第一层管枕定位后，浇筑C20细石混凝土约100mm（在混凝土干燥前排管），敷设第一层电缆保护管，并安装第二层管枕，浇筑混凝土C20细石混凝土至第一层管顶面约100mm；用同样的方法排第二层电缆保护管，依次排完其他各层管材。

但在最上面一层保护管应与钢筋网一同浇筑。

钢筋网的混凝土保护层厚度不小于50mm。

穿越电缆前，混凝土保养期不小于7-10天。

6.4电缆井

根据电缆管群的断面宽以及埋深的情况，结合现场的实际情况以及在工井内工作的具体要求，考虑到在人行道上走线，还有防雨水以及其它杂物的渗入，通风、检修、做电缆接头的方便。

电缆工井的埋深须考虑到电缆管群的埋深，并确保井底与管群的底层距离大于250mm，以保证电缆展放时的顺利。

电缆工井在施工时须考虑将来电缆展放时的方便，以保证电缆施工以及运行时的转弯半径不小于规定值（施工时20d，运行时15d）。

电缆工井两端的管群口须封堵，在路面坡度10%以上的斜坡管中，须在标高较高的一端的工井内设置防止电缆因热伸缩而滑落的构件。

电缆工井材料如下：

混凝土：

垫层C15，电缆工作井C30。

钢筋：

热轧钢筋HPB300（一级）HRB335（二级）

预埋件及钢隔栅：

Q235B（热镀锌）

人孔井盖：

井盖材料采用市政专用防盗防渗漏铸铁双层井盖，井盖荷载等级应满足道路设计要求，井盖基座施工应配合井盖厂家要求。

材料主要指标要求如下：

指标材料

C30混凝土

HPB300一级钢筋

HRB335二级钢筋

轴心抗压强度（N/mm2）

14.3

270

300

轴心抗拉强度（N/mm2）

1.43

270

300

弹性模量（×104N/mm2）

3.00

21.0

20.0

以上指标均为设计值

7电缆通道防火

根据《城市电力电缆线路设计技术规定》13.2.2条，《电缆防火措施设计和施工验收标准》，《火力发电厂与变电所设计防火规范》（GB50229-1996）,《电缆防火措施设计和施工验收标准》（DLGJ154-2000）防火的有关要求，针对本工程提出电缆防火要求：

（1）本工程新建电缆线路，在电缆终端头和电缆中间接头处电缆暴露在外部分，电缆表面需涂刷防火涂料或缠绕防火包带进行防火处理，电缆终端塔处裸露在外的电缆需采用自粘式防火包带包绕。

（2）电缆在穿越管群和工作井结合部的孔洞需采用防火堵料进行封堵，防火封堵材料应密实无气孔，封堵材料厚度不应小于100mm。

其余未放电缆的排管管口用充气式管道密封气囊封堵。

（3）电缆中间接头处，底部用防火隔板衬托，在电缆接头及其两侧2m～3m和相邻电缆上包绕防火带进行防火处理，绕包氯丁橡胶为基的阻燃带；防火包带必须采用合格的不燃或阻燃材料。

（4）电缆沟内的电缆全部用细沙填埋。

（5）在电缆接头、电缆终端等电缆裸露部分均，进入孔洞以及沟道的接口处采取防火堵料封堵。

8环境保护和劳动安全

（1）电缆沟管道挖掘的安全措施：

电缆线路在挖电缆沟井管道前，工作负责人应将施工地段的地下管线情况详细摸清交底，以防损坏其他管线。

电缆沟、井、管开挖深度超过3.0m时，应采用内撑式钢板桩支护措施，钢板桩的长度不小于开挖深度的2倍。

所有电缆井内均应设置排水管与市政排水管网就近相连，避免积水。

凡在深度超过1.5m的沟道内工作时，应有防止土方坍塌、土石回落的措施，以免伤人。

距沟道边0.5m以内不准存土或存放挖掘工具等物，为电缆敷设提供畅通走道，以防工作人员走动时将土石带入坑内影响人身、设备安全。

凡影响车辆出入的地段，应设铁板便道，以免妨碍交通。

通过汽车、大型车辆的地方，沟槽的支撑、铺设的铁板便道应有足够的强度，必要时应验算强度。

夜间施工应有足够的照明。

在有行人、车辆通过的道路上施工时，应设围栏和警告装置，必要时需派专人维持交通，夜间设警示红灯。

（2）电缆敷设的安全措施：

在放线前应检查所用的工具是否齐全可靠，不合格的工具严禁使用。

检查敷设电缆线路的路径是否畅通，有障碍物、石块、杂物应提前清理干净，以确保敷设进度及人身和设备安全。

电缆盘应设专人监护，放线工作应明确指挥信号并有专人统一指挥。

电缆转弯地段和穿管处均应设专人守护。

9架空电气部分

9.1气象条件

本工程位于XX市XX经济技术开发区，属于国家标准Ⅵ类典型气象区，根据国家电网公司输变电工程典型设计及结合该地区历年来工程实践经验，对其气象要素进行了适当归并，采用如下气象条件：

工况

气象条件

温度（℃）

风速（m/s）

覆冰厚度（mm）

基本风速

-5

23.5

0

最大覆冰

-5

10

导10（地15）

最低气温

-20

0

0

年平均气温

15

0

0

最高气温

40

0

0

大气过电压

15

10

0

操作过电压

10

15

0

安装

-10

10

0

冰比重：

0.9

年雷暴日：

40

9.2导线及地线选择

本次架空线路沿用原导地线型号，导线型号为LGJ-240/30型钢芯铝绞线，地线为GJ-50，且按原应力调整线路导地线弧垂。

导、地线型号

LGJ-240/30

GJ-50

计算截面积（mm2）

275.96

46.24

计算外径（mm）

21.6

8.7

计算拉断力（N）

75620

54020

破坏应力（MPa）

274.03

1168.25

最大使用应力（MPa）

27.40

77.88

单位重量（kg/km）

922.2

367.1

线膨胀系数（1/℃×10-6）

19.6

11.5

弹性模量

73000

181400

计算安全系数

10

15

9.3绝缘子金具

按XX的污区分布图，本工程设计按d级污秽区考虑，耐张选用XWP3-70型（70KN）悬式瓷绝缘子，单片泄漏距离为450mm，其耐张绝缘子串爬电比距均达到2.5～3.2cm/kV（d级污区）的要求。

1）导线耐张绝缘子串采用单联单挂点，单联用9×XWP3-70型悬式瓷绝缘子。

110（66）～500kV跳线串安装原则如下表：

悬式瓷绝缘子机电特性表

绝缘子型号

工频耐受电压（kV）

最小机械破坏负荷

kN

结构高度

mm

泄露距离

mm

1min

湿耐受

最小击穿电压

冲击耐受电压

XWP3-70

45

120

120

70

160

450

9.4导地线防振

按照设计规程规定：

在档距不超过500m的开阔地区，钢芯铝绞线年平均运行张力大于拉断力的16%，钢绞线平均运行张力大于拉断力的12%时，应采取防振措施，因此本工程不需要采取防振措施。

9.5防雷与接地

XX市XX经济技术开发区为雷电活动频繁区，年平均雷暴日为40。

全线采用架设地线进行防雷，地线逐基接地。

本工程所用塔型，通过对间隙进行校验，都可满足规程要求。

根据现场塔位实测土壤电阻率及多年运行经验，本工程杆塔采取T2和D1方式接地，采用圆铁水平敷设作为接地装置，接地体工频接地电阻不大于10Ω，满足规程要求。

档距中央导线与避雷线线间距离按S≥0.012L+1校验。

接地详见杆塔接地装置图。

10杆塔与基础

10.1杆塔部分

10.1.1杆塔设计原则

杆塔设计遵循的规程、规范、技术规定及有关文件：

（1）《110～750kV架空送电线路设计技术规程》（GB50545-2010）

（2）《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》（DL/T5154-2012）

（3）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

（4）《架空送电线路钢管杆设计技术规定》（DL/T5130-2001）

（5）其它有关文件及补充技术规定

10.1.2杆塔型式的选择

根据上述选型原则，考虑到新建的电缆下线塔位于中心城区，可利用空间狭窄，本工程新建的2基电缆下线塔采用钢管杆的形式，由我院自行设计。

杆塔型号及数量如下表：

表11.1-1杆塔用量

110kV双回路电缆终端钢管杆（110GGSDL-18m）

3基

总共3基

新建钢管杆采用Q345B及Q420B钢材，全部塔材要求热镀锌防腐，钢管杆主杆不同分段间采用法兰连接，采用爬钉作为登塔措施。

为方便施工及运行维护，横担均要求装设扶手。

10.2基础部分

10.2.1基础设计原则

基础设计依据《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》（DL/T5154-2012）、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）进行设计，并按照技术先进，经济合理，安全可靠的原则择基础型式。

10.2.2地质条件

（0-1）新近填土，厚度约0.5m

（1-1）Q4al-pl粘性土层：

顶层埋深0~2m,层厚2~3m，可塑状态，褐色、黄褐色。

（2-1）Q2al-pl粘土性层：

顶层埋深2~5m,层厚大于5m，硬~坚硬状态，黄褐色、褐色。

岩土层主要岩土性质指标推荐值表

地层编号

土层名称

状态

重力密度γ（kN/m）

粘聚力c（kPa）

内摩擦角φ（度）

压缩模量Es（MPa）

承载力特征值fak（kPa）

（1-1）

粘性土

可塑

18.2

25

12

7.0

150

（2-1）

粘性土

硬塑~坚硬

19.5

30

15

8.5

200

线路路径地段无不良地质作用。

地震基本烈度为VII度，设计基本地震加速度为0.05g；场地动地震反应谱特征周期为0.35s。

沿线地下水主要为上层滞水，分布冲沟地段的浅表层，水量不大，受季节及人工灌溉的影响。

地下水主要接受大气降水及地表水补给，以大气蒸发及侧向径流的方式排泄。

可不考虑地下水对基础的影响。

地下水对混凝土、混凝土中的钢筋无腐蚀性，对钢结构有弱腐蚀性。

10.2.3基础选型

新立杆塔为钢管杆，据杆塔荷载、土质条件，同时适应施工场地的情况，本工程采用钻孔灌注桩基础。

钻孔灌注桩基础是一种深桩基础，能承受很大倾覆荷载、上拔及下压荷载，比较适合于荷载大、地基土承载力低、地下水位高的塔位基础。

该型基础的特点是占地小，混凝土方量较少,钢材耗量较多