趙 捷，張玉明，常 偉

(中國電力工程顧問集團(tuán)西北電力設(shè)計院有限公司，西安 710075)

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工程應(yīng)用

±800 kV換流站新型防沙電纜溝設(shè)計

趙 捷，張玉明，常 偉

(中國電力工程顧問集團(tuán)西北電力設(shè)計院有限公司，西安 710075)

針對新疆、甘肅等戈壁風(fēng)沙較大地區(qū)建設(shè)的變電站或換流站，已有封閉防沙電纜溝蓋板的模板架立與拆除、電纜支架焊接和電纜敷設(shè)困難、操作空間小、施工慢等問題，結(jié)合哈密南±800 kV換流站工程，提出了一種新型埋入地下并可檢修的防沙電纜溝,并與已有封閉型防沙電纜溝進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，結(jié)果表明：新型防沙電纜溝，施工方便，節(jié)省工期，節(jié)約工程量，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

換流站；防沙電纜溝；技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

隨著特高壓直流輸電示范工程的投運(yùn)，我國特高壓直流輸電工程技術(shù)日臻成熟，其工程建設(shè)也從示范階段進(jìn)入全面建設(shè)階段[1]。哈密南-鄭州±800 kV特高壓直流輸電工程西起新疆哈密，東至河南鄭州。該工程的正式投運(yùn)，標(biāo)志著“疆電外送”首個特高壓高速通道就此打開，其中的哈密南±800 kV換流站為該工程送端換流站[2]。

在新疆、河西走廊等戈壁灘風(fēng)沙較大的地區(qū)，風(fēng)沙天氣對變電站電氣設(shè)備、構(gòu)支架、建筑物等均有較大影響，威脅著工程的安全運(yùn)行[3-4]。目前已經(jīng)建設(shè)投運(yùn)的變電站或換流站，為防止沙土進(jìn)入電纜溝，均設(shè)計成封閉電纜溝，即將電纜溝蓋板與電纜溝底板側(cè)壁分兩次澆筑成整體，電纜溝長度方向每隔6～8 m設(shè)計一個可開啟的花紋鋼蓋板便于檢修。該種型式電纜溝斷面小，其中的操作空間小，澆筑蓋板的模板架立與拆除、電纜支架焊接和電纜敷設(shè)都比較困難，不利于加快施工進(jìn)度且電纜敷設(shè)降效費(fèi)用較高。在哈密南±800 kV換流站，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比，設(shè)計了一種新型埋入地下并可檢修的防沙電纜溝，回避了澆筑蓋板的模板架立和拆除，電纜溝在敞口狀態(tài)下電纜支架焊接和電纜敷設(shè)方便，減小了施工難度，加快了施工進(jìn)度，節(jié)省了工程造價。

1 哈密南換流站氣象條件

哈密南±800 kV換流站位于我國新疆東部的哈密市西南部,站址為荒漠戈壁灘，遠(yuǎn)離海洋，無植被，屬溫帶大陸性極干旱氣候，主要?dú)夂蛱卣魇牵合募驹餆?，冬季寒冷，降雨量少，風(fēng)沙大。據(jù)哈密氣象站多年常規(guī)氣象統(tǒng)計可知：近10年年平均風(fēng)速2.8 m/s，最大風(fēng)速26 m/s，年平均沙塵暴日數(shù)6天，年最多沙塵暴日數(shù)達(dá)43天，年平均大風(fēng)日數(shù)13天，年平均最多大風(fēng)日數(shù)49天。

2 已有封閉防沙電纜溝

該種類型電纜溝的蓋板仍高出場地設(shè)計標(biāo)高100 mm，電纜溝兼做巡視走道。與常規(guī)電纜溝區(qū)別在于：為了防止沙土從蓋板縫進(jìn)入電纜溝，電纜溝蓋板與電纜溝底板側(cè)壁分兩次支模澆筑，形成一個封閉的矩形空間；同時，沿電纜溝長度方向每隔6～8 m設(shè)計一個可開啟的花紋鋼蓋板，便于檢修。與常規(guī)電纜溝相同，此種電纜溝溝底縱向設(shè)計有排水坡度，因此電纜溝在深度上是變斷面的。

施工順序及工藝為：電纜溝基坑開挖→打墊層→電纜溝支模板及綁扎鋼筋→電纜溝底板及側(cè)壁混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)→溝頂焊接角鋼或扁鋼框安裝→電纜溝頂支模板→電纜溝蓋板澆筑及養(yǎng)護(hù)。

該種封閉防沙電纜溝已經(jīng)成功應(yīng)用于交直流合建的銀川東±660 kV換流變電站、格爾木±400 kV換流變電站等工程中。

3 新型地下防沙電纜溝

此種類型電纜溝設(shè)計與普通電纜溝幾乎相同，不同的是將電纜溝埋入地下，電纜溝頂部有覆土，覆土厚度不小于100 mm，電纜溝斷面保持不變，電纜溝底部縱向排水坡度通過溝頂覆土厚度匹配調(diào)節(jié)，即覆土厚度的變化坡度與溝底排水坡度一致，電纜溝深度等斷面。電纜溝蓋板為非包角鋼或扁鋼框的普通鋼筋混凝土蓋板，蓋板現(xiàn)場預(yù)制，待支架焊接、電纜敷設(shè)完畢后再蓋上蓋板，板縫用水泥砂漿勾縫，然后覆土并對場地進(jìn)行硬化處理(見圖1)。另外，為了便于檢修，沿電纜溝長度方向每隔6～8 m設(shè)置一個升到地面的檢修人孔，檢修人孔高出設(shè)計地面100 mm，人孔大小800 mm×800 mm。

施工順序及工藝為：電纜溝基坑開挖→打墊層→電纜溝支模板及綁扎鋼筋→焊接電纜支架及敷設(shè)電纜→預(yù)制蓋板及扣蓋板→蓋板勾縫及人孔留設(shè)施工→電纜溝頂覆土→場地硬化處理。

圖1 新型地下防沙電纜溝設(shè)計圖

4 兩種防沙電纜溝技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

4.1 技術(shù)性對比分析

4.1.1 已有封閉防沙電纜溝優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：電纜溝高出場地設(shè)計標(biāo)高100 mm，電纜溝埋深較淺，土方開挖工程量較?。浑娎|溝可兼做巡視走道。

缺點(diǎn)：電纜溝高出場地設(shè)計標(biāo)高100 mm，阻擋了場地排水；采用(鍍鋅)包角鋼邊框做蓋板側(cè)模板費(fèi)用高；蓋板與電纜溝分兩次整體澆筑，蓋板模板架立與拆除、電纜支架焊接和電纜敷設(shè)都比較困難，降低了電纜敷設(shè)效率；變斷面電纜溝需要變高度模板。

4.1.2 新型地下防沙電纜溝優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：電纜溝埋入地面以下，電纜溝不會阻擋場地排水，這一點(diǎn)在南方雨量較大地區(qū)及濕陷性、鹽漬土、膨脹土等特殊土地區(qū)尤顯重要；電纜溝蓋板采用普通鋼筋混凝土蓋板造價低；電纜蓋板采用預(yù)制，減少了現(xiàn)場支護(hù)電纜蓋板模板及澆筑的工序時間，加快了施工進(jìn)度；先施工電纜溝，然后焊接電纜支架、敷設(shè)電纜，再加蓋電纜蓋板，免除了蓋板現(xiàn)澆后空間狹小帶來的土建、安裝施工不便；均為活動蓋板，擴(kuò)建必要時可以開啟，對未來的擴(kuò)建帶來了極大的便利；電纜敷設(shè)按正常方式，不需另外增加敷設(shè)費(fèi)用。

缺點(diǎn)：電纜溝埋入地下，開挖深度較已有封閉防沙電纜溝深。

4.2 經(jīng)濟(jì)性分析

中國土地廣闊，物質(zhì)資源豐富，許多地區(qū)生產(chǎn)石榴。隨著科技進(jìn)步，信息的廣泛傳播，人們知道了各石榴產(chǎn)地。并且當(dāng)今社會交通便捷，使得新鮮水果的跨地區(qū)銷售成為了可能。許多石榴產(chǎn)區(qū)采取集約化或者提高技術(shù)來降低成本，使得外地石榴與當(dāng)?shù)氐氖裨趦r格上同樣具有競爭優(yōu)勢。因此不僅是國內(nèi)，包括國外的石榴產(chǎn)區(qū)也成為了懷遠(yuǎn)石榴的競爭對手。

大型變電工程站區(qū)以1 000 mm×1 000 mm、1 200 mm×1 200 mm電纜溝數(shù)量居多，一般約占85%以上。下面對1 000 mm×1 000 mm、1 200 mm×1 200 mm兩種電纜溝進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。

4.2.1 土建方面

套用預(yù)算定額，1 000 mm×1 000 mm(兩種不同埋深)和1 200 mm×1 200 mm(兩種不同埋深)的電纜溝每延米經(jīng)濟(jì)比較見表1、表2。在同一地區(qū)，電纜溝地基處理(如有的話)、墊層、配筋等基本相同，因此表中比較未包含地基處理、墊層及電纜溝鋼筋。

從經(jīng)濟(jì)性比較可見，埋入地下電纜溝較已有封閉電纜溝每延米節(jié)省土建費(fèi)用分別為74.69元、76.70元。

表1 1 000 mm×1 000 mm電纜溝每延米經(jīng)濟(jì)比較

表2 1 200 mm×1 200 mm電纜溝每延米經(jīng)濟(jì)比較

4.2.2 電氣安裝方面

對于已有封閉防沙電纜溝，電纜溝澆筑成封閉結(jié)構(gòu)，電纜溝斷面較小操作空間小，模板架立與拆除、電纜支架焊接和電纜敷設(shè)都存在明顯的施工降效。對此，電氣施工單位提出合同變更要求并增加了電纜敷設(shè)降效費(fèi)用，參照投運(yùn)工程的實(shí)際情況，結(jié)算時確定的降效費(fèi)率見表3。

表3 已有封閉防沙電纜溝斷面及對應(yīng)的降效費(fèi)率

從表3可以看出，封閉防沙電纜溝斷面越小其增加的降效費(fèi)用越高，1 400 mm×1 400 mm及以上的封閉防沙電纜溝斷面不增加降效費(fèi)用。本文就1 000 mm×1 000 mm及1 200 mm×1 200 mm斷面對電纜敷設(shè)降效增加的費(fèi)用進(jìn)行初步估算，以往工程已經(jīng)結(jié)算的1 000 mm×1 000 mm、1 200 mm×1 200 mm非封閉且出露地面的常規(guī)電纜溝電纜敷設(shè)費(fèi)用約19.33元/m，則1 000 mm×1 000 mm、1 200 mm×1 200 mm已有封閉防沙電纜溝每延米增加電纜敷設(shè)費(fèi)用分別約11.6元、5.8元。

通過以上土建、安裝兩方面經(jīng)濟(jì)比較，1 000 mm×1 000 mm、1 200 mm×1 200 mm新型埋入地下的防沙電纜溝較已有封閉防沙電纜溝降低費(fèi)用分別約86.29元/m、82.50元/m。

5 結(jié)語

通過以上技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，埋入地下的新型防沙電纜溝在施工方便、節(jié)省工期及費(fèi)用等方面都比已有封閉防沙電纜溝優(yōu)越。埋入地下的新型防沙電纜溝已經(jīng)在哈密南±800 kV換流站成功應(yīng)用，不僅方便施工，縮短了施工工期，而且在經(jīng)濟(jì)上取得了較好的效果。

[1] 張玉明，應(yīng)捷，常偉，等．哈密南±800 kV換流站換流區(qū)域建構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計[J]．中國電力，2014，47 (10)：7-14．

[2] 西北電力設(shè)計院．哈密南—鄭州±800 kV特高壓直流輸電換流站工程(預(yù))初步設(shè)計[R]．西安：西北電力設(shè)計院，2011．

[3] 康鵬，張益田，崔軍立．沙塵對變電站安全運(yùn)行影響分析及應(yīng)對措施[J]．青海電力，2011，30 (7)：60-63．

[4] 呂文娟，陳樂，陳正時．青藏±400 kV格爾木換流站建筑節(jié)能及防風(fēng)沙研究[J]．電網(wǎng)與清潔能源，2012，28 (2)：40-43．

(編輯 吳 娜)

Design of New Type Sand Control Cable Trench in ±800 kV Converter Station

For substations or converter station constructed in Gobi sand larger areas such as Xinjiang, Gansu,closed sediment control cable conduit are used.But there are some problems, such as the erect and dismantle of the template cover plate , cable bracket welding and cable laying are difficult, operating space is small, construction is slow.In the ±800 kV converter station in Hami south, we put forward a new kind of sand prevention cable trench that is buried and can be maintenanced. Technical and economic comparison are made between the two types of sand control cable trench,results show that the new type sand control cable trench can be constructed conveniently, save time, save quantities and has good economic and social benefits.

converter station; sand control cable trench; technical and economic analysis

2015-05-25

趙 捷(1978)，女，高級工程師，主要從事變電土建設(shè)計工作。

TM757.3

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1009-5306(2015)05-0033-03