《通风降温型城市配电网地下排管通道设计研究》

市场及其潜力可行性研究报告

张碧越

(贵州义信安能工程有限公司 安顺市561000


摘要:本成果着重于城市配电网地下电缆排管通道整个系统的研究,目的是给地下电缆提供一个无水、无污染,运行环境温度不超过45℃,电缆能够满载运行,通道内污浊空气能及时排出通道外,从而保证电缆安装、检修方便,电缆和设备运行安全,保证供电质量和供电可靠性,人员在通道内安全工作,大量节约投资等。本成果包括通道防水防污和通道通风降温两个方面的研究、设计和应用。


一、 研究背景

对于城市配电网的研究,国内各研究机构多将研究方向确定在电气安全和电气技术方面,对于地下配电网电气设备和电缆运行环境对电缆配网运行安全的土建方面则很少涉足。目前城市配电网地下电缆运行环境非常糟糕,主要表现为:

(一)防水、防污方面

1、 由于没有防水设计,通道内积满了水,导致电缆长期浸泡在水里,造成电缆绝缘层被腐蚀,对于腐蚀严重的电缆由于没有及时更换,很容易造成短路。

2、 由于没有防水设计,当电缆出现故障时,查找故障点非常困难,同时更换电缆也非常困难,常常要在通道上设置几台抽水机同时进行很长时间抽水,直到电缆更换工作结束。

3、 由于通道的工作井采用开放式或半开放式工作井井盖,通道积污十分严重,地面的垃圾、泥砂等不断堆积到通道的工作井内,这些垃圾在通道内水的携带下,不断将垃圾送入通道的排管孔眼内,造成排管孔眼严重堵塞,当出现电缆故障并需要更换时,要清除工作井和排管孔眼内的垃圾和泥砂就需要花费好几天时间,而且有的孔眼从此作废,因为里面的泥砂经过长时间的沉积已经硬化,要清除这些泥砂根本就不可能。

(二)通风降温方面

为了解决通道防水、防污问题,通道就必须进行防水、防污的全密封设计。当通道内防水、防污设计得到解决后,通道就成了一条全密封的通道,这样就出现以下两个弊端:

1、 出现以下恶性循环

城市配电网地下排管通道设计

2、 电缆运行时,通道内浊气弥漫,当工作人员进入通道内工作时,这些浊气将严重危害通道内工作人员身体健康甚至生命安全。 

3、 电缆运行时,将释放大量热量,这些热量在通道内长时间不能释放,通道内运行温度就逐渐升高,最终将远远超过电缆运行环境所要求的环境允许温度——45℃,经过实测,有的达到55℃,甚至更高,同时电缆运行的线芯温度也将远远超过运行限制温度——90℃。电缆在高温环境中运行,将会引起以下严重后果:

1)将加速电缆老化,并引起严重火灾。

2)严重影响电缆的载流量,为了将线芯温度降下来,常常采用降低电缆载流量的方法来解决。如:将载流量降低到电缆额定载流量的30%。采用降低载流量来延缓电缆温度升高的办法,这是一种短期行为,因为这种办法并不能阻止电缆运行时仍然产生热量,仍然会将热量释放在通道内,并导致通道内温度升高,而较高的环境温度也将反作用于电缆本身,使电缆本身温度恶性升高。另外,由于采用短期内降低电缆载流量的方法(当然不能从根本上解决电缆降温和老化问题),那么,在供电范围内,地下排管通道的建设投资将增加100%~200%,而电缆投资也将增加100%~200%。投资浪费十分严重。

3)由于不能解决电缆运行环境温度较高的问题,较高的环境温度将严重影响电缆供电的安全性、可靠性和供电质量,严重影响地方经济建设和居民用电。

综上所述,配网中电缆运行的环境因素非常值得研究,一个良好的运行环境不仅能方便工作人员提高工作效率,更能保障电缆运行的安全性、可靠性和配网的供电质量。

二、 降温效果

目前,这种技术已经在新建工程中广泛采用。通过这种技术进行降温后,收到了非常显著的效果,见下表:

电缆通道内温度与自然界温度对照表

自然界温度(℃)

19

29

32

排管通道温度(℃)

23.5

25.1

25.8

从实测数据可以看出,电缆工作的环境温度不会超过规范规定的45℃,非常适合电缆运行。电缆运行的临界温度为25℃。


三、通风降温型城市配电网地下排管通道的应用

本技术不但很方便用于新建工程,对于已经建好的工程,仍然可以很方便地进行改造,达到同样运行效果。


四、效益分析

防水、防污效益分析。以通道为1000m长,断面有12眼排管的通道为研究对象,假设设通道内积满水。通道上每90m设置一口人井,两个人井间每30m设置一口手井。在1000m通道上共有人井13口,手井22口,排管部分尽长度923.5m。各项参数见下表。

出现故障需要抽水时间(假设抽水时无地下水不断渗入通道)

序号

人井数

手井数

排管通道积水

人井积水

手井积水

水泵参数

抽水时间

1

13

22

222.7m³

121.8m³

132m³

70m³/h台

6.8h

从上表可知,当通道出现故障时,在保证积水能抽干的情况下,每千米能节省时间6.8小时。对于保证供电可靠性具有重大意义。

同样取1000m长的排管通道为研究对象,该断面为12眼排管孔,即12根电缆。


运行效果对比分析表

序号


具有通风降温功能

无通风降温功能

1

选用电缆

YJV22-240

YJV22-240

2

额定载流量

460A

3

实际载流量

450A

150~250A

4

同载实际电缆用量

1根240mm2

2~3根240mm2

5

电缆浪费率

0

50%

6

电缆资金浪费率

0

50%

7

扩建通道资金浪费率

0

50%

8

电缆老化速度

能保证电缆正常使用

不能保证电缆正常使用

9

环境温度

远远低于规定极限45℃

远远高于规定极限45℃

10

防止电缆火灾

可有效防止电缆火灾

容易造成火灾

11

安全供电

能保证安全供电

不能保证安全供电

12

供电质量

能保证供电质量

不能保证供电质量

13

对地方经济建设的影响

具有积极意义

具有消极意义

14

通道内空气质量

较好

很差

15

通道内空气质量安全

通道内空气无须特意排除,对人员无安全影响

 

通道内空气须排除,排除前工作人员不可进入

16

排除空气浪费工作时间

0

3~5h

17

通过通风降温装置进行释潮

可将通道内少量水蒸发成水汽排出到通道外,不易腐蚀电缆

不能将通道内水汽排出到通道外,水汽容易造成腐蚀和短路



经济效益分析总结

1、每千米240规格电缆直接投资节省费用:0.0680×1000×(1~2)=68~136万元,断面为12根240电缆,则节省电缆投资(68~136)×12=816~1632万元。而全国所有城市的电缆投资节省费用将是以亿为单位计算。

2、每千米240规格电缆排管通道土建节省费用:在同载的情况下,当不能满载运行时,假设需要12眼排管,而满载运行时,12根电缆只需要6根排管就可以满足供电要求。经过概算分解各项指标后,每千米节省排管通道土建费用为101.64万元,节省率达100%。


社会效益分析总结

1、 由于通道无清污和抽水工作,不管是电缆故障诊查、安装、检修等工作,工作人员可直接进入通道内进行电缆相关工作,每千米通道节省时间在6小时以上,从而减少了占道工作,并提前6小时供电,社会效益显著。

2、 由于无清污和抽水,避免了垃圾臭气熏天,污水满街横流的乱象,保证了通道沿线街道的清洁美观。

3、 由于电缆避免了水的污染和腐蚀,电缆故障率大大降低,有力保障了供电范围内的工业生产和居民用电,并将赢得良好的供电信誉。

4、 电缆在适温环境中运行,能保证电缆在额定载流量下正常工作,节省大量电缆投资和电缆通道土建投资,同时也节约了大量社会资源。

5、 工作人员在通道内工作不受浊气的危害,保证了工作人员的身体健康,减少单位和家庭的不安定因素。

6、 在保证安全供电和可靠供电的情况下,有力保障了地方经济建设和居民用电。

综上所述,通风降温型城市配电网地下排管通道的应用,极大改善了城市配电网地下电缆的运行和工作环境,这种通道的功能是普通型地下通道所不能比拟的,具有广泛的应用和推广前景。

 

注:本论文所涉技术获得国家发明专利、《中国电力建设科技成果奖三等奖》、《贵州省第十届青年科技奖》、《安顺市科技进步二等奖》、《贵州电网公司科技进步三等奖》。目前在安顺市所辖各区县和盘州市全面采用。对供电可靠性、安全性、稳定性提供了可靠的保障,极大降低电缆供电事故频率,获得供电部门的高度好评,具有极佳的社会效益和经济效益。


贵州义信安能工程有限公司 主营:电力工程勘测、设计、咨询施工总承包、承装(修、试)、监理;电力输电线路和电气设备运行维护;电网技术研发、转让及技术服务;新能源工程;市政工程;电气设备销售;配售电业务;物业管理。

工信部备案号:

CopyRight © 版权所有: 贵州义信安能工程有限公司 技术支持:黔企在线 网站地图 XML


扫一扫访问移动端