高压电力电缆接头井的设计选型

　　高压电力电缆作为现今输电网络架构的一部分，重要性日益显著。为更好适应时下大基建、新基建的建设步伐，高压电力电缆的运维检修效率还需得到进一步提高。然而城市建设步伐的加快带来的是电网安全运行的风险，由于地下轨道交通、道桥建设的建设周期漫长，施工队伍繁多，在施工过程中极易导致高压电缆通道及电缆本体的外力破坏，另外市政建设如燃气、排水、通信工程的小散工程也是电缆外破的重要原因，如何快速进行抢修、不影响后端用户是电力部门考虑的一大问题。

　　地下电缆的敷设方式主要有排管、直埋、牵引管及电缆沟，目前一线城市中电力排管的占比相对较高，且由于地下空间有限，一段电力排管中往往敷设有各种电压等级的多回路电缆线路，受制于环境、政策和材料等的因素影响，同一个电缆接头井内可能存在两回及以上电缆线路的中间接头，本文主要针对35kV及以上多回路电缆接头井的尺寸及型式开展研究。

　　1 高压电缆接头井型式

　　电力井是连接电缆通道的主要过渡方式，其主要作用为提供作业人员中间接头制作、检修及试验的重要空间，外部结构由垫层、井体混凝体包封、井筒及井盖组成，内部主要包含集水坑、立柱、托臂(支架)、预埋接地体和其他附属设施。电力井和电缆通道连接处的断面需堆砌平整，管孔处预留有敷设电缆的尼龙绳，管孔规模一般按照当前建设所需及远景规划统筹设计，包含电缆和通信光缆、回流线，必要时应预留更换接头的孔数。目前高压电力接头井的型式种类较多，设计方式也比较灵活，下面介绍三种常用型式。为了描述方便，高压电力电缆默认大截面单芯，中低压电缆默认三芯。

　　1.1 双圆井+单方井

　　这种型式的接头井在二十一世纪初的设计方案中比较多见，占地面积要求不高，且各地方的设计理念也不尽相同，主要型式为圆井+方井(盖板井)+圆井的型式，有些地市采用的是方井+大方井+方井。此类接头井适合单回路高压电缆接头或单回及以上中低压电缆接头的敷设，按照相关要求，不同回路的电缆中间接头在井内必须满足距离要求，同回路三相接头也必须保持间距。从施工角度出发，电缆在地面经大尺寸盖板井穿入地下，一是满足敷设时电缆的最小弯曲半径，避免电缆本体在穿入时发生外表及结构损伤，二是大尺寸井口作为投料口，方便施工人员在井下施工。大尺寸井盖两边的小尺寸井一般是为了提供运维检修人员的日常巡视、带电检测等作业，故内径不小于800mm的小尺寸井筒已满足要求。

　　1.2 单圆井+双方井

　　单圆井设置于双方井之间，同时方井均为大尺寸盖板井，这种型式的接头井占地面积较大，适合多回路高压电缆接头的敷设。两侧的大尺寸盖板井是制作中间接头的主要空间，施工时电缆从电缆盘上引下，分别从两侧盖板井中穿入井内，可有效避免多回路中间接头紧靠、重叠等常见问题且施工时难度较小，电缆本体损伤的风险较低。此外，对于现状电力井内的电缆迁改和新老对接工程，这种型式的接头井可在满足相关规范的前提下根据井内原有接头、电缆附属设施(接地箱、预埋接地体)及电缆托臂抱箍的位置灵活选取新做接头的位置。位于大尺寸井中间的小尺寸圆井作为易开启、易维护的出入口，提供人员上下作业的通道。

　　1.3 三圆井(方井)或四圆井(方井)

　　三圆井一般按照直线排列，工井之间距离相等；四圆井可按照直线也可分两排直线排列，主要根据地面环境进行调整。这种型式的接头井一般应用于多回路中低压电缆或输配混沟，按照省公司有关规定，输配电电缆原则上分通道敷设，遇到环境受限考虑做成双幅工井，井内采用挡墙分隔。当高压电缆穿入小尺寸圆井筒(方井筒)引入井体时，必须要考虑该缆的最小弯曲半径，而最小弯曲半径受井体内径高度影响最大。根据最新电力电缆的设计规范，通过下列计算可得电缆导体外径d不大于115mm时都可以进行敷设。

　　如图1所示，电缆井由井筒引入工井内，自井口至排管断面处可看作四分之一圆，此处考虑极限情况即L1+L2为R0。一般电缆在井筒及井内的敷设可看作一条弧线，半径可适当放大。(根据电缆运行检修规范，井体结构覆土不小于0.7m，工井内径高度不得小于1.9m，工井井筒内径不得小于800mm，电缆排管下层离地距离不得小于300mm)。R0为电缆允许最小弯曲半径，m；d为电缆导体外径，mm；R0=L1+L2=1.6+0.7=2.3m。如表1所示，此处考虑高压电力电缆，按电压等级不小于110kV取值；d=R0/20=2.3/20=115mm。由表2可得，该尺寸的工井符合绝大多数高压电缆的敷设条件。

　　表1 电缆敷设和运行时的最小弯曲半径 导出到EXCEL

　　项目 35kV及以下的电缆 6kV及以上的电缆

　　单芯电缆 三芯电缆

　　无铠装 有铠装 无铠装 有铠装

　　敷设时 20d 15d 15d 12d 20d

　　运行时 15d 12d 12d 10d 15d

　　2 高压电缆接头井尺寸

　　电缆线路相对于架空线路来说可适应各种地形和环境，不占用地面空间也比较美观，因此在城市被大规模采纳使用。然而在城市中心、居民区等地下管线密集区域留给电缆工井的空间并不大，需在不影响高压电缆敷设、运行和检修的前提下充分利用地下空间，优化工井尺寸，并与其他市政管道保证安全距离，通过计算合理地设计工井尺寸，避免出现不规范工井和导致施工、检修无法进行的废弃电力接头井。

　　如图2所示，该接头井内敷设有单回单芯高压电力电缆，其中，电缆在进入排管处及中间接头两段必须保留150mm的直线段；电缆并列敷设时接头位置宜相互错开，且间距不宜小于0.5米；接头工井内径净宽不小于1.6m，中间接头的长度一般不小于1.5m，加装防爆盒的不小于2m，这里取1.5m。

　　，C为伸缩弧纵向宽度(图3)，根据工井内径最小宽度为1.6m，C取0.8m，R0=20d，这里选取截面1000m2电缆，对应d为40.4mm，。单回接头井最小长度L=1.395×2(两侧伸缩弧)+1.5×3(两相接头)+0.5×2(接头错开间距)+0.15×8(保留直线段长度)+0.5(施工、检修裕度)=9.99m；故单回路单芯高压电缆接头工井长度不得小于9.99米，由于此处计算采用的是理论数值，现场实际施工时应适当放大裕度。

　　综上，通过对高压电力电缆中间接头工井的设计选型、尺寸研究，可充分发挥电缆工井的应用空间，有效规避在施工、运维、检修时发现的根本性难题，设计选型应在项目初始阶段开展，通过可研评审、初设、现场踏勘等环节逐步优化，结合通道环境、政策处理、地下管网协调等因素综合考虑，避免在施工开始后进行二次修改，降低施工成本和项目费用，提高电缆线路运检效率。随着城市数字化管理系统的进一步发展，合理布置地下通道、优化通道资源配置将发挥更重要的作用。

　　图1 电缆敷设图

　　图1 电缆敷设图 下载原图

　　图2 电缆接头布置图

　　图2 电缆接头布置图 下载原图

　　表2 交联聚乙烯电缆截面对照表 导出到EXCEL

　　额定电压kV 导体 绝缘厚度mm 铅套厚度mm 外护套厚度mm 近似外径mm 近似总重kg/km 20℃最大直流电阻Ω/km 90℃最大交流电阻Ω/km 电缆最大感应mH/km 电缆电容PF/m 电缆最大阻抗Ω/km 介额耗损W/m

　　标称截面mm² 近似外径d/mm

　　10 240 18.6 19.0 2.6 4.0 76.3 11712 0.0754 0.0970 0.713 124 0.224 0.0367

　　300 20.6 18.5 2.6 4.0 77.3 12481 0.0601 0.0777 0.692 134 0.217 0.0395

　　400 23.8 17.5 2.7 4.0 78.6 13612 0.0470 0.0614 0.663 151 0.208 0.0447

　　500 26.6 17.0 2.7 4.0 80.5 14920 0.0365 0.0485 0.641 165 0.201 0.0488

　　630 30.1 16.5 2.8 4.5 84.1 16781 0.0283 0.0384 0.616 183 0.194 0.0541

　　800 34.0 16.0 2.9 4.5 87.3 19157 0.0221 0.0311 0.592 203 0.186 0.0600

　　1000 40.4 16.0 3.0 4.5 93.8 22277 0.0176 0.0232 0.557 229 0.175 0.0679

　　1200 44.4 16.0 3.1 5.0 99.0 25275 0.0151 0.0201 0.539 246 0.169 0.0727

　　1400 47.4 16.0 3.2 5.0 102.2 27951 0.0129 0.0175 0.526 258 0.165 0.0763

　　1600 50.0 16.0 3.2 5.0 105.0 30569 0.0113 0.0156 0.515 269 0.162 0.0795

　　1800 53.3 16.0 3.3 5.0 108.4 33297 0.0101 0.0142 0.502 282 0.158 0.0834

　　2000 56.5 16.0 3.4 5.0 111.8 36026 0.0090 0.0130 0.490 295 0.154 0.0873