10kV城市配电网电缆入地工程中

环网柜基础的设计要点

贵州义信安能工程有限公司  张碧越  [561000]

 

摘要  城市配电网电缆入地工程大量使用的环网柜,由于其基础设计不合理,给环网柜带电运行留下了安全隐患,同时也不方便运行检修。本文介绍了环网柜基础设计中存在的弊端,并提出了具体的解决措施,这些措施对从事电缆入地工程设计人员有一定的启发和借鉴意义。


关键词 10kV城市配电网 电缆入地 环网柜基础 设计要点

 

1  前言

电缆入地工程中使用的环网柜,由于厂家提供的工艺图仅仅表现了环网柜底座固定的预埋件示意图,对于环网柜运行中的环境和工作因素就基本没有考虑,由于设备使用单位照搬厂家提供的设备基础安装示意图作为基础设计文件,没有考虑环网柜的运行环境和工作因素,因此,这样的设计成果是不合理的。

存在的主要弊端是:a.环网柜基础内的水蒸汽和排管通道传到基础内的热气不容易排至箱体外,造成箱体内水汽弥漫。b.没有考虑电缆安装的弯曲半径。c. 没有考虑工作人员方便进入基础内工作的要求。d.设备基础内长年积水,不利于工作。

针对以上问题,通过长期大量工程设计,已经基本解决了环网柜基础设计存在的弊端。以下将对环网柜基础设计作详尽介绍。

 

2  环网柜基础应具备排气、释潮功能

2.1 环网柜基础内热气、水蒸汽的产生及其危害

由于电缆排管通道在整个长度方向上都是相互连接、贯通的,因此,通道内电缆运行产生的热气和通道内的水蒸汽就很容易进入环网柜基础内。

按照工艺图设计的环网柜基础由于没有考虑排气、释潮功能,当排管通道内的热气和水蒸汽传输到环网柜基础内时,水蒸汽就会在箱体内凝结成小水珠,同时大量水汽弥漫在基础和箱体内。设备在这样的环境中运行,很容易造成电气短路,金属件生锈,大大缩短了设备和电缆头的使用寿命。

2.2  环网柜基础排气、释潮的解决措施

由于环网柜基础没有设置排气通风设施,这是导致基础和箱体内凝结水珠和弥漫水汽的主要原因,因此,只要增设排气通风设施,就可以有效地排除隐患。具体做法见图一。

10kV城市配电网

图中150×80即为散热释潮的通风孔,每个基础总量不少于6个。在通风孔内装设百叶窗,同时在内侧设置不锈钢铁丝网,铁丝网每目不大于5mm×5mm,以防止小动物进入基础内。

通气孔的设置,通气孔应设置在基础四周,并且对地要有一定高度,这个高度可根据设备所在点的积水情况而定,如果地点排水顺畅,可以按图一中所示高度120mm设定,若排水不顺畅,可适当提高基础地面以上部分的井壁高度,以满足防水要求。

 

3 基础内部空间设计应满足电缆弯曲半径要求

3.1 危害的产生及其影响

3.1.1  厂家提供的设备基础安装工艺图,图中只体现了设备安装固定和基础底座必需几何尺寸,但基础内部空间却没有考虑满足电缆弯曲半径的要求,所以,根据设备底座固定范围来确定基础内部空间尺寸,基础四周就会设计成直壁式基础,见图二。

10kV城市配电网

图二中最上层排管上表面对地埋深为500mm,最上层排管内电缆的安装轨迹半径为651mm,远远小于240m㎡铠装电缆(电缆外径79.5mm)的弯曲半径1192.5mm。从电缆安装弯曲轨迹可以看出轨迹向外侧偏移距离较大,在支点1和支点2的作用下,造成电缆二次弯曲,图中反力支点1和反力支点2就容易使电缆线芯产生安装应力,这个应力如果得不到释放,它将具有改变电缆头、电缆本身以及接线柱外形的趋势,随时间的推移,将使电缆受到弯折而老化,最终使电缆头和接线柱、电缆头和电缆连接处因疲劳破坏而断裂。

 

3.1.2 电缆在运行中产生的热量将导致电缆、电缆头、接线柱热胀变形,而变形产生的温度应力受到反力支点1和支点2的约束,那么在线芯和连接节点上将长期存在内应力,这个应力和安装应力叠加后,将加速破坏电缆、电缆头和接线柱。

3.2 解决安装应力和温度应力的措施

10kV城市配电网

如图三,将基础内原直壁向外侧移动500mm,电缆弯曲半径就达到了1200mm,电缆安装轨迹就不会出现图二所示向外侧偏移的现象,轨迹线弯曲十分平缓,这个半径能满足目前应用较多的240m㎡铠装电缆的安装和温度变形要求,当满足弯曲半径要求后,反力支点1和反力支点2就不会对电缆变形产生约束,电缆线芯就不会存在变形应力。从而充分保证了电缆及设备的安全和正常运行。

 

4  为了便于电缆安装、检修,基础应设置辅助工作井。

为了便于电缆安装、检修,基础应按照图三设置工作井,设置此井,工作人员可以很方便进出于基础。使电缆安装和检修工作变得十分方便,也使基础设计更加人性化。

 

5  设备基础应有防水设计

环网柜基础应有防水设计,以保证设备基础井内环境不积水,同时便于工作人员进入井内工作。

环网柜基础防水设计,如图三所示,基础井壁和底板应用C20混凝土浇筑,地下水较丰富地区,混凝土应按规定加防水粉。以减少渗漏。

基础辅助工作井盖板应用钢筋混凝土现浇板,人孔盖板应用双层高强度复合材料盖板,这类盖板外层用于承重,内层可以防止泥砂和水进入基础井内。

 

6  结论

为了保证环网柜和电缆安全运行,设置排气、释潮通风孔和适当增大基础内部空间是非常必要的,这些措施能保证电缆和设备安全运行,同时,在基础上增加辅助工作井和防水设计,这些措施将使环网柜基础设计更加人性化。自2004年以来,我局设计的城网环网柜基础,均按此理念设计并实施,效果显著,基本达到了设计要求。

 

注:此论文收录于2008年中国电机工程学会,可靠性专业委员会、城市供电专业委员会《2008年学术年会论文集》,并获得国家发明专利。并发表于《南方电网技术》刊物。

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