电力电缆实用新技术(施工安装·运行维护·故障诊断)
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第四节 桥梁、隧道及水下电缆的敷设

一、桥梁电缆的敷设

(一)敷设方式

在桥梁上敷设电缆时,应根据桥梁的结构及特点来决定敷设方式。对于在已经使用的桥梁上敷设电缆时,更要进行多种方案的经济技术比较再作决定。

1.电缆通过小桥的敷设

电缆通过跨度小于32m的小桥时,敷设方式有两种:其一是电缆采用钢管保护,埋设于路基石碴内;其二是采用钢管保护,安装于人行道栏杆立柱外侧的电缆支架上。栏杆立柱分为角钢立柱和混凝土立柱两种,无论哪种,均应在每个栏杆立柱上安装一个电缆托架。

2.电缆通过大桥的敷设

电缆通过钢筋混凝土大桥和钢梁大桥的敷设方式是:采用金属制成的槽道。在混凝土梁上,电缆槽道安装在人行道栏杆立柱的外侧;在钢梁上,电缆槽道安装在人行道外侧的下弦梁上。

电缆槽道的宽度有两种规格:210mm宽的用于敷设一条电力电缆和一条信号电缆;300mm宽的用于敷设两条电力电缆和一条信号电缆。电缆槽道支架的间距,在混凝土梁

上为2~3m;在钢梁上为3~5m。

为了使电缆不因桥梁的震动而缩短使用寿命,应选用塑料绝缘电缆,并在电缆槽道内加垫有弹性的自熄泡沫衬垫,桥堍两端和桥梁伸缩缝处应留有松弛余量,以免电缆受损。

桥梁上敷设电缆用的槽道、保护钢管、支架等金属设施,均应采取有效的防腐措施,其防腐的方法与周期,应根据实际情况决定。

应特别指出的是,电缆在桥梁上敷设时,必须做好接地,包括电缆中间接头接地,以及电缆槽道、管道两端的接地。在伸缩缝等断开的槽道或管道之间,应用钢丝绳焊接起来。总之,电缆槽道、管道上任意一点的接地电阻均不应大于10Ω,当超过此值时,应加装辅助接地装置。接地装置的安装应满足技术规程的要求。

(二)敷设准备

在桥梁上敷设电缆前所进行的估工估料,材料和工具的准备;电缆分屯点的选择,电缆的搬运以及电缆允许弯曲半径和敷设高度差的规定等,均与直埋敷设电缆相同。此外,根据桥梁上敷设电缆的特点,在施工前的现场调查和复测中还应注意以下几点。

(1)按照施工设计图纸,确定过桥电缆与桥两侧陆地部分架空线路或电缆线路的衔接地点及该衔接点至桥头的电缆路径,并在上下坡处、过障碍处、拐弯处以及除规定外需特殊预留的地点补加标桩。

(2)核对穿越障碍物的地点,提出施工方案。

(3)确定电缆在路基与桥头电缆槽道或保护钢管衔接处的安装方式。核对桥梁结构是否与电缆施工安装图纸一致。确认电缆支架、槽道或保护管的准确位置和安装方法,并做

好标记。

(4)与桥梁电缆敷设发生关系的工务、电务、机务等以及与桥梁有关单位联系好施工配合事宜,办理正式的施工手续,并取得施工执照。

(5)了解桥上列车通过的时间、频率,并确定施工防护方法和电缆敷设方法。

(6)详细丈量并记录桥上电缆线路的长度,桥梁伸缩缝的位置与数量,电缆预留长度和位置以及电缆中间接头的位置和安装方法。

(三)敷设电缆

桥梁电缆敷设前,应首先安装电缆支架和槽道,同时挖掘陆地上的电缆沟、预埋穿越障碍处的电缆导管和桥堍处的电缆保护管或槽道,在这些工作完成以后,才能施放电缆。

施放电缆时,一般将电缆盘支放在桥头的陆地部分上,施工人员在桥上牵引电缆行进时,应位于敷设电缆一侧的人行道上,不得在铁道上来回跨越。当桥上有列车通过时,应暂时停止施放电缆,以保证施工的安全。另外,在施放电缆时,桥头两侧必须派专人防护,以确保安全。

电缆的敷设方法与直埋电缆敷设方法相同。当整盘电缆敷放开后,即可从与陆地上架空线路或电缆线路的衔接点开始,依次放入电缆沟内和电缆槽道内。当电缆放入电缆槽道时,应预先在电缆槽道内衬垫具有弹性的自熄性泡沫衬垫,然后盖上槽道盖板并加以固定,同时做好竣工资料的记录。

二、隧道电缆的敷设

(一)敷设方式

电缆在公路或铁路隧道中的敷设方式有两种:一种是将电缆敷设在混凝土槽中;另一种是在隧道侧壁上悬挂敷设。

1.混凝土槽中敷设

电缆在混凝土槽中敷设时,混凝土槽设在隧道下部紧靠隧道壁处。对于新建隧道敷设电缆用的混凝土槽由建筑部门按设计图纸在隧道边侧砌筑;对于已使用的原有隧道,则由电缆施工单位预制好混凝土槽安放于隧道边侧。电缆在槽内敷设时应铺垫细沙或其他防震材料,槽上应加盖板并密封。电缆出入混凝土槽时,应穿钢管保护,管口应封堵。

2.侧壁悬挂敷设

电缆在隧道侧壁上悬挂敷设是一种简单、经济的敷设方式。根据悬挂的方式不同,又可分为钢索悬挂和钢骨尼龙挂钩悬挂两种方式。

(1)钢索悬挂。钢索悬挂是在隧道侧壁上安装支持钢索的托架,电缆用挂钩挂在钢索上。托架间的距离一般为15~20m,挂钩间的距离通常为0.8~1.0m。

这种方式,由于采用大量的金属钢件,在隧道内极易腐蚀损坏,造成电缆的脱落或损伤。因此,这种方式应尽量不采用或少采用。

(2)钢骨尼龙挂钩悬挂。钢骨尼龙挂钩悬挂是在隧道侧壁上安装支持电缆用的钢骨尼龙挂钩,将电缆直接挂在挂钩上。挂钩间的距离为1m,其安装的高度应不低于4m(铁路隧道的高度从轨面算起),在电缆的预留段或伸缩段处,波状敷设的最低点不得低于3.3m。这种敷设方式具有结构简单、施工方便、节省钢材、成本低、使用寿命长等优点。

因此,在隧道电缆敷设中应用最广。

为了施工与维护的方便和安全,电缆中间接头一般设置在避车洞的上方,电缆的接头处应留有足够的落地作业长度,一般为10~12m。另外,考虑到电缆受温度变化的影响,每隔250~300m,要预留伸缩段一处,一般为3~5m。电缆预留段和伸缩段处采用波状敷设方式,在作波状敷设时,波形的曲率半径在任何处均不得超过规定的标准。

电缆从隧道内引出时,可以采用直埋敷设方式、钢索悬挂或架空敷设方式。由于架空敷设方式结构简单、费用低,应予提倡。

通过隧道的电缆。其两端终端头的固定方式有:在隧道口墙壁上和隧道口附近的电杆上两种。当终端头固定在隧道口墙壁上时,电缆头固定架下沿距地面应不小于5m;电缆头各相带电部位之间及其与墙壁的距离,对于10kV及以下电缆应不小于200mm,电缆用卡箍固定在墙壁上。当电缆终端头固定在隧道口附近的电杆上时,电缆由隧道口架空或由地面下引上电杆,这两种方式均应从地面下0.2m至地面上2m加装保护管。

当电缆连续通过两个距离较近的隧道时,或因地质、地形、障碍物阻挡,在两隧道之间不宜架设架空明线或敷设直埋电缆,可采用架空电缆线路,其敷设多采用钢索悬挂方式。

(二)敷设方法

在隧道中敷设电缆的方法有两种:当隧道长度不超过400m时,可将电缆盘放在隧道口,用人工牵引向隧道里敷设电缆,其方法与直埋电缆的敷设方法大致相同;当隧道长度在400m以上时,公路隧道内的电缆敷设方法同上,铁路隧道可将电缆盘支放在轨道车牵引的平板车上,轨道车以不大于1m/s的速度缓慢行驶,施工人员一部分站在平板车上的电缆盘旁,另一部分在车下随车行走,准备随时处理出现的问题。将电缆敷放开并置于轨道外以后,再将电缆移至电缆槽内或悬挂在隧道壁上。在敷设过程中,轨道车司机与平板车上的施工人员必须密切配合,以便及时处理敷设中出现的各种问题,防止损伤电缆或造成其他意外事故。

在敷设电缆之前,应首先进行预埋混凝土槽或钢骨尼龙挂钩的工作。通常可以利用轨道车将各种用料运进隧道,分散放置于安全、便利的处所,以节省搬运工时。在混凝土槽中敷设电缆应先按图纸砌筑电缆槽,对于新建隧道应预先掀开电缆槽盖板,清扫槽道,然后按有关规定放入衬垫或细沙。安装钢骨尼龙挂钩时,可利用风枪在隧道侧壁上打出深110mm,长宽各40mm的墙洞,然后用水泥沙浆将挂钩埋设牢固,并在达到要求强度以后,再挂设电缆。

在隧道侧壁上悬挂敷设电缆时,需要特别注意的是:不得侵入“建筑接近界限”。为了确保行车安全,每天施工开始、中途和结束时,都必须认真检查是否有侵入“建筑接近界限”的现象,并及时予以消除,以免发生事故。另外,施工中还应在隧道两端设专人防护,以确保施工的安全。

隧道内敷设的电缆,宜选用塑料电缆,其接头部位要特别注意防潮。

三、水下电缆的敷设

(一)电缆线路的选择

选择水底电缆线路时,首先要掌握水文、河(海)床地形及其变迁情况、底质组成、

地层结构、水下障碍物、堤岸工程结构和范围、通航方式、船舶种类、航行密度和附近已敷设电缆的位置等资料。其次,还应对敷设现场的水深、河(海)床底质等资料进行测量。

水下电缆线路应选择在由泥、沙和砾石等构成的稳定地段,并且要求河(海)道较直、岸边无冲刷、航行船只不抛锚的地带。在没有适当的保护措施时,不宜在捕捞区、码头、船台、锚地、避风港、水下建筑物附近、航道疏浚挖泥区和筑港规划区敷设电缆,在化工厂排污区附近由于腐蚀严重而不宜敷设水下电缆。应尽量选择水浅、流速慢、河(海)滩便于敷设电缆的船只靠岸及电缆登陆作业的地区。电缆登陆地点,不应选择在河(海)岸的凸出部位,而应选择凹入有淤泥的部位。水下电缆同样应选择最短的路径,以利于减少投资。

(二)敷设方式

根据水下地质条件的不同,水下电缆有水底深埋和水底明敷两种方式。深埋对电缆外护层的防腐和减少外力损伤都有很大的好处,电力电缆外露在海水或其他咸水区域的金属外套或铠装层,一般在3~5年就会产生严重的腐蚀。经过锚地及捕捞区的水下电缆线路,应根据各种损害因素而采取不同深度的深埋措施。

水下电缆在河滩(海边)区段,位于枯水(低潮)位以上的部分,应按陆地直埋方式深埋,枯水(低潮)位以下至船篙能撑到的地方或船只可能搁浅的地方,由潜水员冲沟深埋,并牢固加装盖板,以防水流冲失。

水下电缆应是完整的一条,因为电缆中间接头是一个薄弱环节,发生故障的可能性比电缆本身大,而水下电缆的维修又比较困难,所以除了跨越特长水域的水下电缆,一般不允许有中间接头。

水下电缆上岸以后,如直埋段长度不足50m时,在陆地上要加装锚定装置。在岸边的水下电缆与陆地电缆连接的水陆接头处,也应采取适当的锚定措施,以使陆上电缆不承受拉力。

水下电缆线路的两岸,应在水域或航政管辖部门批准的禁锚区上设立标志,各类标志应按各自的规定设立夜间照明装置。

在水下电缆敷设完毕后,要修改海图或内河航道图,将电缆正确位置标在图纸上,以防止船只抛锚损坏电缆。

(三)敷设方法

水下电缆的敷设必须使用敷缆船。其敷设方法由电缆的长度、重量、外径以及水深、流速和地形等因素决定。电缆敷设要按照设计的路径敷设,尤其在走廊狭窄和电缆密集处更需小心。水下电缆除了要满足陆地上敷设电缆的一般要求外,要特别注意防止电缆的扭曲和打圈,但也不应在敷设电缆时拉得太紧,以免电缆悬离水底面而承受重力和水流冲击力。在具有一定的冲刷和淤积变化处敷设电缆时,应采用蛇形路径,以适应上述情况的变化。在单流向的河道敷设电缆时,应采用逆流上凸弧形敷设,以保证河床冲刷时电缆不至悬离河床。因此,敷设水下电缆时,既要保持一定的张力,又要有一定的松弛度,这样才能保证水下电缆的敷设质量。

水下电缆的敷设方法可分为盘放和散放两种。

1.盘放

盘放是将电缆直接由电缆盘上放出的一种施工方法。

在水域不太宽,流量较小的河道上敷设水下电缆时,可将电缆盘放在岸上,由对岸钢绳牵引敷设,但这种方法必须用浮桶或小船将电缆悬浮在水面上,不可把电缆放在河底拖拉,否则会损坏电缆。

在水域宽广,流量大,航行船只频繁处敷设水下电缆时,应将电缆盘装在敷缆船上,边航行边放电缆。根据敷缆船及水道的特点,可用敷缆船上的卷扬机自身收卷钢丝绳或由对岸卷扬机牵引。当条件允许时,也可采用抛锚法敷设电缆,这种方法的敷缆速度慢,对河道交通影响也较大,但可实施边放电缆边深埋的措施。

2.散放

散放是较长水下电缆的敷设。将电缆先散装圈绕在敷缆船的舱内,舱顶架一高架,电缆经高架、滑轮、滑道入水,然后边航行边敷缆。在敷设大跨度的水下电缆时,敷缆船往往由拖轮绑拖,这种方法又称吊拖法。

水下电缆的敷设,应选择小潮汛憩流或枯水期间施工,气象上要求视线清晰,风力小于5级,六分仪测量用的陆标等均能清晰可见。

水下电缆的敷设,应从登陆长度大、滩池长、船不易停泊和登陆作业较困难的一侧开始。登陆作业时为将敷缆船尽量靠近岸边,往往选择高潮时间比较理想,一般不让船只搁浅上岸。电缆离船登陆时应用浮桶或小船托浮,然后用陆上卷扬机等将其牵引上岸,牵引时,电缆下面应用滑轮等支起,以免摩擦损伤。当电缆登陆长度足够后,必须在水边将电缆牢固地锚定,以防电缆受水流冲击等外力作用而拉动岸上电缆。登陆作业结束后,方可将浮桶和小船托浮的电缆自岸边起依次放入水中。

为了控制电缆敷设时的张力,应将电缆的入水角(电缆与水面的夹角)保持在30°~60°之间,一般在水深超过30m时保持在60°左右,以防拉力过大。入水角过大会造成电缆匝圈,过小会增大电缆拉力。另外,在敷设跨距10km以上的水下电缆时,应在电缆路径上设置导航浮标,以免敷设船和电缆路径的偏移。

水下电缆在敷设完毕后,凡有潜水条件者,均应作潜水检查。检查电缆在水下是否放平,有无悬空等,并作好详细记录。