东海大桥110kV电力电缆工程设计概要
孟毓’，龚尊’，吴正松”
（1.上海电力设计院有限公司，上海200023;2.上海市电力公司电网建设公司，上海200000)
编者按：我国第一座跨越外海的东海大桥近期已全线贯通，举世瞩目.上海电力设计院有限公司在配套的110kV电力电缆工程的设计中，遇到并解决了许多新的技术问题，为电力电缆过超长距离大桥的工程设计施工积累了宝贵的经验.
中图分类号：TM757 文献标识码：B 文章编号：1006-6357（2005)04-0005-03
1 工程概况
2电缆选型
东海大桥是上海国际航运中心的重要工程，是洋山深水港与上海陆域的唯一通道.上海深水港港址位于长江口外浙江省嵊泗县境内的大、小洋山岛屿之间，距上海南汇嘴约30km.港区建设先期是以小洋山岛为中心的小洋山港区，远期建设大洋山港区.小洋山港区通过芦潮港至小洋山岛的跨海大桥（芦洋大桥）与上海大陆连接.根据上海电网向小洋山港区的供电方案，为解决港区的电源配套，需在港区内设110kV小洋山变电站一座，本工程即为该变电站两回进线电缆.两回电缆从220kV芦一变电站引出经过芦潮港地区、东海大桥、海堤、颗珠山大桥后进入小洋山港区.电缆全长 38km，桥上部分27km，陆上部分11km.
洋山工程110kV电缆选型如表1所示.
表1洋山工程电缆及附件
电缆 110kV交联聚乙烯绝缘截面 630mm²单芯电缆金属护套 桥上采用铝护套、陆上采用铅护套外护套 桥上采用阻燃PVC护套、陆上采用PE护套输送容量102MW 附件 全预制现场扩径绝缘接头312套GIS接头12套
由于交联聚乙烯具有优良的电气性能、良好的防火能力，且容易施工，本工程电缆选用了交联电缆.为了满足洋山负荷需要，经过计算，电缆截面选用630mm².
由于本工程电缆主要敷设在桥上，出于防振考虑，桥上电缆金属护套选用了皱纹铝护套（陆地
铝护套电缆结构尺寸为：包带0.3mm，导体屏蔽1.0mm，XLPE绝缘17.0mm，绝缘屏蔽1.0mm，半导电缓冲带2.0mm，金属屏蔽布带0.5mm，皱纹铝护套2.1mm，阻燃聚氯乙烯外护套5.0mm.
为保证电缆接头质量及安装进度，电缆中间接头选用了全预制现场扩径中间接头，采用乙丙橡胶应力锥.
3据大桥结构定电缆安装位置
东海大桥距离较长，结构复杂，根据大桥本身的结构，本工程电缆在大桥上主要有以下几种敷设环境.
3.1混凝土段
根据桥梁设计单位提供的资料，提供给电力电缆在混凝土段箱梁内敷设的水平距离为 6~7m，净空距离约3m，在混凝土段桥上采用水平排列的电缆布置.
3.2颗珠山桥斜拉索桥
该段斜拉索桥沿桥每隔4~4.5m有一道钢板梁，电缆穿越钢板梁.为避免在钢板梁中产生磁闭合回路而出现环流损耗，因此在该段桥梁采用电缆三角布置.虽然三角形敷设，电缆载流量有所下降，但经过计算仍能满足工程要求.
3.3东海大桥斜拉索桥
电缆在该段斜拉索桥是布置在斜拉索桥箱梁内.箱梁为密闭空间，箱梁本身的散热情况较差，在该段箱梁内电缆采用电缆水平布置，以改善散热条件.
3.4管线桥段
在电缆上桥、电缆进出斜拉桥、电缆下桥等区
来水及通讯光缆）.管线桥架通过箱梁上的牛腿与大桥相连.
4电缆分盘长度
由于本工程电缆长度较长，合理选择电缆的分盘长度对降低工程造价、加快施工进度有较大影响.一般说来，电缆分盘长度越长，电缆接头就越少，接头的减少可以降低工程造价和减少事故率.另外敷设电缆时，接头的减少对加快施工进度也相当有利.但是分盘长度也不能无限制地增大，因为如果电缆的盘长越长，必须保证电缆金属护套感应电压及施工牵引力在允许范围内（金属护套感应电压不超过100V；电缆牵引I力小于43kN).
综合考虑电缆感应电压和电缆牵引力因素为了减少电缆接头数量，减少工程造价及周期，大桥上的电缆分盘长度取为800～900m.全桥共取12个全换位段，每段约2.3km.
5电缆金属护层接地方案
为降低电缆金属护套感应电压及降低金属护套内的环流，全线电缆采用了交叉互联形式（大段两点直接接地）.
根据大桥设计单位提供资料，在大桥上接地电阻应不会超过1（实测值仅为0.2左右）.但由于电缆敷设在大桥上这个特殊环境下 ，110kV电缆与其他电气设备接地系统需利用同一套接地系统.为保证高压电缆对其他通讯缆不构成干扰、造成危险影响，对110kV电缆短路情况进行了计算，其结果如下.
1）地电位：接触电压允许值为870V，实际计算值为377V.
2）通信缆危险电压：允许值为650V，实际计算值为320V.
计算结果表明：即使在最严重的单相短路情况下，地电位的升高值、危险影响均在允许值范围内"”.
6电缆及大桥伸缩的对策
6.1电缆热伸缩的吸收
在大桥支架上敷设的单芯电缆与在排管中的不同，因为在支架上敷设的电缆向半径方向滑移不如排管那样会受到管壁阻碍，当电缆轴向伸长
6.2大桥伸缩的吸收
6.3桥梁的折角的吸收
滑移现象，为防止发生该类不规则的滑移 ，一般是采用连续蛇形敷设方法.采用蛇形敷设后 ，能把电缆金属护套的畸变量分散到各个蛇形弧上.
敷设电缆时按设计选定的蛇形波节进行每个波节段用非磁性电缆夹具固定，夹具的间距和蛇形波的最佳幅值取决于电缆的重量和刚度.本工程采用的蛇形波长为6～9m，蛇形波的初始幅值取为125~140mm不等；
，在
根据本工程具体条件，对电缆蛇形做了模拟试验，得到蛇形偏移、电缆轴向力等试验结果，与之前计算结果对比基本符合.
由于桥梁受温度的变化以及车辆在桥上行驶时的荷载变动影响，在桥梁的头部会发生伸缩.这个伸缩量主要根据桥梁支点间的跨度长、 桥梁的种类（吊桥、斜拉桥等）有所不同.表2是从桥梁设计单位所得到的桥梁伸缩的情况.
表2不同结构桥体伸缩量
桥梁种类 长度/m东海大桥斜拉索桥 830 最大伸缩情况/mm 380;- 440题珠山大桥斜拉索桥 630 480;-480混凝土桥（非通航孔） 23 000 150;-150混凝土桥（辅通航孔） 1520 200; - 200
根据以上伸缩量计算结果，为保证电缆金属护套不因变形疲劳损坏，在桥梁伸缩缝处均需设置能够提供较大长度补偿的装置（OFFSET伸缩弧）.由于斜拉桥的的伸缩量较大，为了保证在OFFSET伸缩弧部分的电缆的形状，OFFSET伸缩弧采用了较复杂的支架结构固定电缆，且OFFSET伸缩弧的可动部分采用了滑轨结构，以保证在大桥伸缩时，任一点的电缆弯曲半径及电缆伸缩畸变量不超过允许值（对本工程来说，电缆弯曲半径不应小于1800mm，电缆伸缩畸变量不应大于 0.3%）[².
由于车辆负载的存在，大桥会在伸缩缝处产生一个折角.由于这个折角相当小，对电缆来说，承受这样的折角是没有任何问题的.但是由于本工程采用的OFFSET伸缩弧的钢结构支架贯通伸缩缝，在伸缩缝处产生的折角会损坏该部分支架结构，因此，结合日本电缆过桥经验，在斜拉桥伸缩缝处OFFSET伸缩弧采用了万向接头的折House.All rights reserved.
7电缆防振措施
对于大桥来说，振动主要由车辆行驶引起，其他如风振、地震引起的振动频率主要和大桥固有频率有关，且频率极低，对电缆影响有限.车辆引起振动频率与车辆种类、车辆通过数量等具体条件有关，一般不超过30Hz.东海大桥电缆主要选用支架敷设，应避免与大桥产生共振.在工程设计时，采用了以下措施来减小大桥振动对电缆（附件）的寿命的影响.
1）电缆的金属护套应使用耐疲劳特性较好的铝护套.
2）电缆支架间距小于2m，以避免电缆与大桥产生共振现象.
3）在电缆（附件）支架下采用了氯丁橡胶方形垫块，以减少桥梁振动而引起的电缆金属护套的疲劳.
4）电缆夹具内采用橡胶垫以起到防振及保护效果.
8电缆的施工
本工程电缆施工从2004年8月开始，与大
有些配电变压器台区配电盘上的交流接触器在运行中噪声很大，如何消除这噪声呢？
1）新装交流接触器在安装前，要对各部位认真进行检查，看螺丝有无松动.并用手反复几次推合活动铁心，看其行程、间隙是否合适，动作是否灵敏可靠，否则应进行调整、紧固.另外，要把动、静铁心极面上的凡土林擦洗干净.
2）交流接触器投入运行后要经常进行检查，看各部位运行是否正常，螺丝有无松动，触头接触是否良好，有无发热变色，特别是当电磁系统噪声加大或产生振动时，更应仔细检查，以便查出问题，排除故障.
3）检查修理时的注意事项：
（1）检查修理时，首先应断开电源；
（2）动、静铁心极面上如有污垢，或者锈蚀，一定要及时将其擦洗干净，保持明亮光洁；
桥施工共同进行的.由于与大桥同步施工，桥上预留的施工孔较多，对电缆支架的安装及电缆的敷设较为有利，但同时电缆施工受到大桥施工的制约，交通、施工进度、施工方案都受到较大影响，本工程预计2005年10月前完成电缆施工.
9结束语
高压电缆过25km超长距离的大桥在国际上也属首次，电缆过大桥需要考虑许多在陆地上敷设时不会出现的技术问题，如：如何处理大桥的伸缩、大桥的折角、大桥的振动等.通过小洋山110kV电缆工程，我们在电力电缆设计施工上积累了一定的经验，这对今后220kV沪崇苏（上海崇明江苏）电缆等其他电缆过桥工程也能起到有益的借鉴作用.
参考文献
[1]DL/T6211997交流电气装置的接地[2]DL/T52212005城市电力电缆线路设计技术规定
收稿日期：2005年6月孟毓上海电力设计院有限公司崇明主任工程师
交流接触器运行噪声的消除方法
时，可进行适量刮削磨平处理，必要时应进行更换；
（4）动、静铁心夹紧螺丝松动时，应将螺丝紧固，使动、静铁心接触良好；
（5）触头超行程过大或反作用弹簧力过大时，要减少超行程或调整反力至规定值，必要时可更换合适弹簧；
（6）当短路环断裂或丢失时，应查出断裂处将其焊接牢固或进行更换；
（7）看运行电压是否合格，当交流接触器运行噪声加大时，要注意及时测量、调整电压，使电压保持在正常范围之内.
4）加装直流运行装置（也称节电器或无声运行装置）.
为消除噪声，节约能源，防止交流接触器线圈烧坏，比较理想的办法是对交流接触器加装直流运行装置.
