楊先進(jìn)，李廣帥，王炯耿，張杰

（1.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司杭州供電公司，杭州310009；2.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州310014）

復(fù)合支架在高壓電力電纜線路中的應(yīng)用

楊先進(jìn)1，李廣帥1，王炯耿2，張杰2

（1.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司杭州供電公司，杭州310009；2.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州310014）

近年來杭州地區(qū)批量輸電線路由架空導(dǎo)線改成了入地電纜，如何選取和應(yīng)用大量支撐和固定電力電纜的支架成為一個(gè)突出的問題。通過傳統(tǒng)金屬電纜支架和復(fù)合材料電纜支架技術(shù)、經(jīng)濟(jì)參數(shù)的對(duì)比，充分顯示了復(fù)合材料制成電纜支架的優(yōu)越性，著重介紹了螺栓固定式復(fù)合電纜支架的安裝與使用情況。

電力電纜；復(fù)合；支架

城市電纜化程度是衡量城市電網(wǎng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平的重要標(biāo)志，大量采用地下電力電纜線路取代架空輸電線路的輸電方式，已成為城市電網(wǎng)發(fā)展的主要趨勢(shì)。在電纜構(gòu)筑物中用來支撐和固定電纜的支架或構(gòu)架及夾具，對(duì)于電纜的安全運(yùn)行起著重要作用[1]，尋求一種高強(qiáng)度、安裝簡(jiǎn)便、耐腐蝕、非磁性物質(zhì)的電纜支架是電纜可靠運(yùn)行的必要前提。

1 不同電力電纜支架的性能對(duì)比

截至2013年底，國(guó)網(wǎng)杭州供電公司管轄的35 kV及以上高壓電纜線路共計(jì)393條（段），電纜線路總長(zhǎng)度約1 000 km，其中電纜溝體或隧道支架主要采用鐵質(zhì)、鋼質(zhì)等金屬材料制成。這種傳統(tǒng)的金屬電纜支架有不耐腐蝕、機(jī)械強(qiáng)度低、絕緣性能差、阻燃溫度低及渦流損耗大等缺點(diǎn)，且隨著電纜線路運(yùn)行時(shí)間的不斷增加，電纜溝支架逐漸出現(xiàn)腐蝕、老化現(xiàn)象，無(wú)法滿足承重需要。

新型復(fù)合材料電纜支架，是以樹脂為基體，玻纖為增強(qiáng)材料，利用先進(jìn)復(fù)合材料成型工藝制成，適用于電纜支撐和固定。與原電纜支架的性能對(duì)比見表1，顯然新型復(fù)合材料電纜支架具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

（1）復(fù)合材料中纖維與基體的界面能有效阻止裂紋擴(kuò)展，拉伸強(qiáng)度高于金屬材料的30%；同等受力條件下，復(fù)合材料支架繞度小于金屬材料。具有強(qiáng)大的支撐力，機(jī)械強(qiáng)度好，達(dá)到國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的最高承受力要求，能支撐更多電纜，可以擁有更長(zhǎng)的懸空距離。

（2）絕緣性能好，電氣強(qiáng)度達(dá)到14 MV/mm，由于復(fù)合材料為非磁物質(zhì)，能徹底消除環(huán)流，因此電纜運(yùn)行過程中不會(huì)再產(chǎn)生渦流損耗；且耐水、耐油，在酸、堿、鹽環(huán)境中不會(huì)被腐蝕、銹蝕或霉蛀。

（3）支架表面光滑，減少了因電纜與支架之間摩擦而對(duì)電纜造成的損傷；多孔位設(shè)計(jì)使電纜擺放固定、方便有序、整齊美觀，便于檢修；采用方形結(jié)構(gòu)，適合建筑施工，便捷且防滑；具有30年以上的超長(zhǎng)壽命，經(jīng)久耐用。

（4）因其回收無(wú)價(jià)值，需由特殊設(shè)備及工藝處理，綠色環(huán)保且防盜。

由表1可以看出，新型復(fù)合材料支架重量更輕，性能更好，全壽命使用成本更低，還大大降低了更換電纜支架所帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)，因此采用新型復(fù)合材料電纜支架將大大提高施工效率，保證安全可靠。

2 復(fù)合電纜支架施工要點(diǎn)

2.1 主要特點(diǎn)

螺栓固定式復(fù)合電纜支架適合在磚砌、混凝土澆筑的電纜溝壁中安裝，特別是在拱形、圓形等弧形的電纜隧道中使用，不需預(yù)埋，強(qiáng)度高，安裝簡(jiǎn)捷，膨脹螺栓固定方便，組合間距可自由調(diào)節(jié)，不需要立柱，安裝成本大大低于同類型、同質(zhì)量的角鋼類電纜支架。同時(shí)兼具阻燃、絕緣、耐腐蝕、強(qiáng)度高、抗老化、抗靜電、施工方便、造價(jià)低、防盜等優(yōu)點(diǎn)。

2.2 規(guī)格型號(hào)

螺栓固定型支架是由單個(gè)托臂靠膨脹螺栓與電纜構(gòu)筑物固定的支架形式。托臂也可以用于弧形隧道的安裝，一般在電纜溝內(nèi)必須一次性規(guī)劃完成。圖1是復(fù)合電纜支架結(jié)構(gòu)，支架型式及尺寸為杭州某220 kV電纜工程采用，也可根據(jù)工程實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。復(fù)合電纜支架的安裝效果見圖2。

圖1 復(fù)合電纜支架

圖2 復(fù)合電纜支架安裝效果

2.3 復(fù)合支架在電纜溝中的安裝

復(fù)合支架在電纜溝中安裝形式如圖3所示。在支架安裝前要進(jìn)行劃線，確定位置；用電錘對(duì)電纜溝壁進(jìn)行鉆孔，并用膨脹螺栓固定支架。在弧形隧道里要注意選配合適的墊片，保持支架的水平安裝。

圖3 復(fù)合支架安裝示意

2.4 蛇形敷設(shè)

電纜蛇形敷設(shè)按照設(shè)計(jì)要求是全波形垂直方向蛇形敷設(shè)，220 kV電壓等級(jí)2 500 mm2截面的電纜在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工中，由于電纜和支架的角度過大而且很難精確調(diào)整到同一角度，支架橫檔不易固定。按照?qǐng)D4作半波長(zhǎng)垂直蛇形敷設(shè)，蛇形幅度0.15 m可大大降低施工的難度，同時(shí)也保證蛇形裕度。

圖4 電纜的蛇形敷設(shè)

根據(jù)蛇形敷設(shè)的具體要求，先調(diào)整好支架位置，敷設(shè)最上層支架電纜，預(yù)留回路安排在下層。電纜敷設(shè)時(shí)，牽引頭可放置在手推平板車上，根據(jù)輸送機(jī)的推進(jìn)速度人力牽引往前行進(jìn)。電纜夾具內(nèi)放置橡膠墊襯，防止電纜刮傷。電纜從牽引頭一端開始上支架，輸送機(jī)配合逐段往前輸送電纜滿足蛇形需要。電纜每敷設(shè)1個(gè)蛇節(jié)后，需要立即緊固高點(diǎn)螺栓。

3 復(fù)合支架應(yīng)用效果

3.1 經(jīng)濟(jì)效益凸顯

按照電纜設(shè)計(jì)使用壽命30年計(jì)算，以杭州某220 kV雙回路電纜工程中12 m的電纜溝體支架安裝為例，分別計(jì)算復(fù)合材料和鍍鋅角鋼電纜支架造價(jià)。雙回路每隔3 m安裝1副支架，需安裝10套支架，而鋼支架使用年限為20年，期間需要更換1次支架，共需安裝20套，電纜支架經(jīng)濟(jì)性能對(duì)比如表2所示。

表2 電纜支架經(jīng)濟(jì)性能對(duì)比

從表2可見復(fù)合材料電纜支架單價(jià)比普通鋼支架高，但考慮到鋼支架易腐蝕，其使用壽命比復(fù)合支架短，期間需更換1次電纜支架，實(shí)際運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用比復(fù)合支架高。因此，復(fù)合電纜支架全壽命周期費(fèi)用將小于鋼電纜支架。

3.2 渦流損耗大大降低

隨著高電壓、大截面單芯電纜的大量應(yīng)用，在鋼結(jié)構(gòu)電纜支架上的渦流損耗逐步引起了設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)人員的關(guān)注。以北京供電公司的某電纜為例，在巡檢中發(fā)現(xiàn)隧道內(nèi)1條1 mm ×2 500 mm 220 kV交聯(lián)聚乙烯電纜的鋼結(jié)構(gòu)支架溫度異常，實(shí)測(cè)溫度達(dá)60℃，電纜表面溫度45℃，支架比隧道空氣溫度高22℃。鋼結(jié)構(gòu)支架上的損耗和電纜電流以及電纜與支架間距離緊密相關(guān)，經(jīng)計(jì)算[2]，當(dāng)電纜載流量在500～1 000 A變化，電纜與支架距離在100～200 mm時(shí)，支架上渦流損耗計(jì)算值為2～10 W。雖然單根支架渦流損耗不大，但電纜線路很長(zhǎng)，電纜支架數(shù)量很大時(shí)，總計(jì)損耗就相當(dāng)可觀了。

以杭州某220 kV電纜工程為例，雙回路電纜全溝體敷設(shè)路徑長(zhǎng)度4.5 km，整個(gè)工程鋼結(jié)構(gòu)電纜支架有6 000個(gè)。如果以每個(gè)支架因渦流損耗2 W的電能計(jì)算，這6 000個(gè)支架總損耗將達(dá)到12 kW，每年消耗電能將達(dá)到11萬(wàn)kWh，渦流經(jīng)濟(jì)損耗達(dá)5萬(wàn)元/年，而采用復(fù)合材料的電力電纜支架可以有效減少這種渦流損耗。

4 結(jié)語(yǔ)

新型復(fù)合材料電纜支架解決了傳統(tǒng)金屬電纜支架易腐蝕所帶來的使用壽命短、維護(hù)困難、運(yùn)營(yíng)成本高及有渦流損耗等問題，在杭州某220 kV電纜工程中應(yīng)用表明，新型復(fù)合材料電纜支架在城市電網(wǎng)中有著良好的應(yīng)用前景。但值得注意的是，220 kV及以上電壓等級(jí)電纜應(yīng)考慮蛇形敷設(shè)，電纜溝體深度應(yīng)預(yù)留蛇形裕度，通過調(diào)整支架安裝位置滿足蛇形敷設(shè)要求，另外電纜支架與溝體的連接方式應(yīng)優(yōu)先采用預(yù)埋件連接，避免因支架安裝損傷已建電纜溝體。

[1]GB/T 50217-2007電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)電力出版社，2007.

[2]梁永春，柴進(jìn)愛，李彥明，等.有限元法計(jì)算交聯(lián)電纜渦流損耗[J].高電壓技術(shù),2007（9）∶196-199.

（本文編輯：楊勇）

Application of Composite Holder in the High-voltage Power Cables

YANG Xianjin1，LI Guangshuai1，WANG Jionggeng2，ZHANG Jie2
（1.State Grid Hangzhou Power Supply Company，Hangzhou 310009，China；2.State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China）

In recent years，a batch of transmission lines in Hangzhou are changed from overhead type to underground cables.The selection and use of a large amount of holders for supporting and fixing power cables obviously become a problem.By comparing technical and economical parameters of traditional metal holders with those of composite holders，composite holders are obviously superior to the metal ones.The paper mainly introduces installation and use of bolt-fixed composite cable holder.

power cable；composite；holder

TM757

：B

：1007-1881（2014）01-0023-03

2013-09-25

楊先進(jìn)（1982-），男，湖北咸寧人，工程師，從事輸電線路運(yùn)行、檢修管理工作。