利用市政公用隧道敷设220kV及 以上等级高压电缆的可行性研究
丁永辉
（江苏科能电力工程客询有限公司，江苏南京210024）
摘要：结合制用市政公用隧道教设高压电境的现状，从安全、规工和进行等方面分析了在南京路七路过江通道友 汉题道中教设220kV及以上等级高压电缆的可行性，得出了在北工程强道中教设220kV及以上等级高医电缆的方金可行.
英键国：市政公民限通：高压电缆：可行性
中图分类号：TM757 文献标志码：B
文章编号：1009-0665(2009)06-0049-05
汽车通道，下半部分由框架结构分割为3个部分，中间部分作为高压电缆通道和电瓶车通道，两边分别面2.5m处用隔板隔开，上面作为电瓶车通道，下面 为逃生通道和低压电缆通道.在距中间逃生通道顶作为高压电缆通道.针对纬七路过江通道的隧道设计方案，经过与隧道设计部门的初步交流，本文对 220kV电缆在隧道内的数设位置进行了选择，详见图1~图3.
随着我国经济的发展，城市化进程的加快，传统的架空电力线路由于占用大量的土地通道资源，影响城市的空中景观及地块使用，与城市规划的矛屑 越来越突出.而地理电力电缆由于有效地避免了这些问题，在国内外都得到了迅速的推广应用.根据以上.在语如跨江、跨海等某些特殊环境下，若采用 有关资料，香港的架空电力线路入地率已达到了90%电缆专用通通进行电力输送，不仅要新开辟通道，面且建设代价高昂.为了充分利用城市通道资源和节 约线路投资，利用市政公用题道数设高压电缆在世界范围内已被广泛应用.随着隧道设计和施工工艺水平的提高以及电缆制造水平的发展，国外，日本、 美国等国家有大量沿隧道数设高压电力电缆成功的先例.高压电缆从市政道里通过，不可避免地涉及到彼此之间的安全问题及其他诸多应用问题. 结合在南京市新开工建设的纬七路跨越长江江底疑道T程中敷设220kV及以上等级高压电缆的课题，将重点就高压电缆对市政隧道安全的影响进行 探讨，并全面分析隧道内数设高压电境的特殊问题和解决方案，一揽子提出隧道内敷设电缆的施工、运行和监测方案.
1纬七路过江通道工程简介
纬七路过江通道工程是南京市一个重要的城过江交通严重饱和的重要通道.它在长江南京段上 市过江通道，建成后可解决南京南北发展落差，缓解游，主要包括左汉隧道工程、右汉桥梁工程、接线道 路、立交以及附属工程等.主要探讨在左汉随道工程中数设220kV及以上等级高压电缆的可行性.
图1限道内数设电填位置方案
左汉隧道建设方案采用双管单层盾构法建设方案，越道长3467m，盾构段长2935m，盾构直径 14.5m，内径13.3m，圆形盾构通道的上率部分作为
图2过江通道端面示室
果等因素有关.
危险影响的容许值”要求，当电力线路发生单相短路 根据国标GB6830*电信线路速受强电线路情况下，在通信明线上的危险银电动势的容许值为650V，对无远距离供电的电缆电信线路，在电缆芯 线上的织电动势容许值为通信电统直流试验电压的60%或交流试验电压的85%；正常状态下，对通信电缆芯线上的纵电动势允许值为60V.
图3过江通道平面示意
2利用市政公用隧道敷设220kV及以上等 级高压电缆的可行性
电磁感应两大类.但由于高压电缆采用了波纹铝护 电力线路对通信线路的感应可分为静电感应和层，并具有良好的接地，因此，电力电缆对通信电缆不存在静电感应现象，为此，电力电缆与通信电缆平 行散设时只存在电磁感应问题.
2.1高压电维利用市政公用签道数设对随道彩响
（1）电缆短路时的电动力对隧道的影响
当线路发生短路故障时，短路电流流过电缆，会产生一定的电动力.解定220kV高压线路的短路电 流为25kA，电酸数设间距为0.3m.
根据相关计算得知，电力电缆与通信电缆同时数设于隧道里，两者垂直间距为5m时，当电力电缆 正常运行时，在通信电缆上的感应电势为0.129V；当电力电缆发生故障，短路电流引起通信电缆上的感应电压为123.64V，在计算中尚未考虑随道内部隔 离墙结构对磁场的解蔽作用，所以，实际情况比计算时的假设情况更好.特别是近年来通信光缆的应用已经十分普及，由于光缆的通信芯线为石英光纤，不 会产生感应电势，电缆仅在光纤通信金属外护层产生感应电势，如果通信线路采用无金属光缆或金属光缆的金属外皮可靠接地，也不存在感应电势问题.
(1)
此时产生的电动力约为1743kg/m，一般数设于随道上的电缆每2m用卡子固定，所以2m长度的电缆产生348.6kg的电动力，而电动力主要作用于 2根电缆之间.因此，这样大小的电动力对隧通的影响是极微小可以忽略的，不会对隧道本体产生影响.
（2）电统的温升对隧道构件的影响
电缆运行时因存在自身的损耗面发热，从面使周围环境温度升高.电缆正常运行时表面温度限制在较低温度，是为了保证电缆线芯温度不超过90℃（充 油电或不超过85℃），这是电缆绝缘材料保持长时间性能稳定的必要条件，否则，绝缘材料将加速老化，直接表现在电缆槽的外部对隧道的影响，面由于各 甚至丧失其应有的性能.电境对隧道温升影响主要部分的散热作用，电槽的外部温度已接近于数设位置环境湿度.目前，南京地区220kV电境外皮温度一般在45C以下，绝大部分110kV电统外皮温 度在30℃以下，温度不会对隧道构件产生影响.
光导纤维，则对于电磁感应问题不存在，若用一般市 本属道里的通信电缆目前尚未明确，如有采用话电缆数设在随通里，与220kV电缆的距离应尽量 大于5m，因此，在市政隧道里数设220kV及以上等级电缆对通信电缆不会产生影响.
（5）高压电力电缆在市政隧道里起火的可能性及对隧道安全的影响
市政隧道的防火关系隧道的安全，根据国内外电力火灾事故统计，绝大部分火灾事故发生在中低压以下的油授纸绝缘电缆或充油电境线路上.
（3）因数设电缆面增加的随道荷载
面（最大截面）的单根单芯220kVXLPE绝缘电力 根据电统制造厂提供的数据，一国2500mm²截电缆白重为38kg/m，加上其他附加装置，总重量约槽、夹具等附属设施，总重量约250kg/m.这些增加缆，迄今未发生电境火灾事故.以南京为例，从1985 50kgm；单回3根电缆加上电线支架、破璃钢电缆的荷载与道的自重相比，可忽略不计.因此，因数年引进第一根110kV高压电缆至今，南京供电局已设电缆面增加的隧进荷载对随道结构设有影响，就 此问题，本设计已与基道设计单位铁四院达成共识.
般据上海电力局曾做过统计，从1965年引进第一根220kV电缆至今已有长达270km的110kV及以上电缆（1995年统计数据），且多数是充油电有超过100km110kV高压电缆（既有充油电缆，又 有XLPE电缆）在运行，从未发生过任何火警.
（4）高压电缆过市政隧对邻近通信线路电磁危险影响及静电干扰问题
电缆线路火灾的原因主要是发生在油浸纸绝缘应电势的大小，与平行的长度、接近的距离、屏蔽效缆本身，在电缓外护套材料上可选择阻燃型材料并
当电力线路与通信线路平行数设时，由于交变110kV及以上的电缆线路，由于具有相当高的可靠 的较低电压等级（110kV以下）的电缆线路中，面在
碰场的作用会在通信线路上出现感应电势，这一感性，特别在本工程中为了保证隧道的安全和保护电
火灾隐患，不影响隧道的安全使用.
地埋电缆和江底直理电缆由于看不见电力电缆，在开挖或抛铺时易造成外力损坏电力电境.高 压电力电缆数设于疑道里的专用通道内，有明显标志，比其他数设地点更安全、可靠，更不易被外力损坏.这就有效地保障了电缆运行的稳定性，使电缆坏造成故障，引起火灾的可能性降到最低. 的故障率降到最低，也就使因为电缆本身受外力破
在突发事件中，比如各种自然灾客，或者人为因素导致疑道里的电力电缆被破坏时，磁电保护装置 会还速将电源切断，绝对不会由于电力电缆数设在析上而增加对桥梁的不安全因素.
电缆是安全可靠的，不会发生危及随道和人身安全 综上所述，认为敷设于疑道里的220kV超高压的火灾事故.
（6）高压电力电缆的交变磁场对明筋混凝土和
高压电缆沿市政隧道数设不仅在国外已有成熟经验，国内也有先例，雨且均取得了成功.由于隧道缆过隧是否会影响道的质量和安全带来顾虑，所钢结构是否有影响，来论证电缆对市政隧道的影响.
（7）高压电力电缆的交变磁场对删筋混凝土是
这一同题可以从钢船混凝土的电学性质和热稳定性2个方面来分析.
反，干的混凝土电阻为105Ω-cm.这一数值已表示流电时，在潮湿条件下才会发生电解，将其网相体积电流经线芯所产生的电磁波被屏蔽层、绝缘层多层
土可能受到感应电流的作用.但一般情况下，混凝 ①电学性质.高压电缆过隧，周围的钢筋混凝土对埋人的钢籍传导电流有很高的慰抗，溯湿混凝有很好的绝缘性能.只有当混凝土中的钢航通人直增加到4.2倍.而高压电力电缆输送的是交流电，一次地均匀化，磁力线被接地的金属屏蔽层所屏藏，定 般认为交流电对钢筋混税土中的钢筋的电化学演蚀没有什么必然的联系，因而对钢混凝土的强度不会有影响.
第产生感应电流，但这一电流的大小与很多因素有和考虑电磁场对人身的影响.泥石和骨料，当水能水化物到100C时是一直膨胀钢繁都是随着温度升高面胀的.
采用阻燃技术，在继电保护方面能做到在0.1s左右据有关资料介绍，在低于250C的情况下，温度切除故障电源，以保证电力电缆运行的安全性，杜绝升高对混凝土强度的影响比较小.但当高于300℃ 时，则强度损失随温度的升高面增加.
根据有关规程规定，高压电缆在工作过程中，规定线芯T作温度不高于90℃，表面温度不大于50℃. 由此可见，钢混凝土的电学性质与耐久性能无关.在潮湿条件下，直流电能加速钢筋混凝土中钢第的锈蚀，交流电则无不利影响；在150℃以下，温度开高，对钢筋混凝土的体积稳定性无影响：在250C以 下，温度升高对钢筋混凝土强度无影响.
通过对电缆桥梁上钢筋混凝土和钢结构桥梁构架影响的叙述，本电统在隧道里数设，在250C以 下，温度升高对钢筋混凝土强度无影响.
2.2高压电力电缆沿疑道数设对人身安全的影响
2.2.1高压电力电缆的一般知识
220kVXLPE绝缘高压电力电缆大致由如下几部分组成：铜芯导体、导体屏蔽层、交联聚乙烯绝缘层、绝缘屏蔽层、金属护层和PVC塑料外护层.内金 属护层既有机械保护的特点，又有屏蔽的作用.高压电力电缆的绝缘层和外护层都具有相当的耐电性能，当人触及电缆表面时不会发生触电事故.
2.2.2电磁场对人体的影响
国家环保总局制定的（500kV超高压运变电工以本节就通过对电缆在隧道里数设对钢筋混驱土和程电磁辐射环境影响评价技术规范》（HJ/T24- 1998）这一行业推荐标准被电力专家作为解决电磁辐射污染的适用标准.（规范）中规定，磁感应强度低于100μT.WHO还在1995年启动了“EMF（电疆 辐射）十年国际研究计划，对高压线等低频电磁进行研究，但至今没有发现它有确切的危害.
高压电力信号的频率为50Hz，辐射能量小，信m以外，基本不会存在有对人体有危害的电磁辐射， 号在空气中的衰减很快，即使在220kV输电导线4土的性能基本上象电阻为1040cm的电介质.相面高压电缆的金属护套接地，其所产生的电磁场强度远小于架空输电线路所产生的电磁场.
再从高压电缆结构特性和材料性能分析，交流性地说，外界不受低频电磁场的影响.
本过江通道里没有人行道，只有进生通道，在电②热稳定性.高压电缆产生的交变磁场，使钢电磁场强度较小，人走在进生通道里根本不用担心 缆层的上方，用隔板限制，所以遇生通道上人所受的
关.混凝土具有正的热影胀系数，其大小取决于水2.2.3电缆正常状态下的触电可能性
医学界的研究分析与实验证明，电流流经人体的，超过此温度水化物失去水分雨收缩，但是骨料和的后果，决定于电流的大小、持续时间和频率.电流频率为50~60Hz时，对人体触电伤害的程度最为
严重.实验表明，持续时间从0.03~3.0s范用内，不交通事故不会影响电统的正常运行.
致引起心脏纤维额动的电流值4与人体吸收能量 的关系可以用下列公式表示：
3隧道内数设高压电缆特殊问题和解决方案
3.1对隧道渗水的解决方案
(2)
经过收资与了解，本工程中市政隧道的防水等
通过的持续时间s；K为经验常数，与x%的人所能不需要做特别的防水处理.忍受的电击能量有关.
网时，在电缆通道中，会有一根100mm管径的人体能承受很大的电流面不会引起心脏纤维题动.水分渗透和水气极结.同时，电缆接头一定需要进行
从式（2）可以看出，如果电流持续时间非常短，下水管通过，可以用来采集排放可能会有的微量的
美国电气与电子工程师协会（IEEE）Std80一密封，防止水分的进人.时，若流经人体的电流不大于95mA，就不会引起心脏纤维性颤动，对人体不产生他客.
1976（变电站接地安全导则）中认为：发生触电事故3.2对隧道火灾的解决方案（消防系统）
（1）电缆加装难燃轻型封闭式电缆槽盒进行保护，它可以起到阻燃的作用，适用于支架上敷设的电缆线路.槽盒由盖和底板组成，盒缝处有防火像胶制 成的密封橡胶垫，起密封和缓冲的作用，在电缆选出阻止盒内空气流通，达到火始自熄目的.
假设人体直接接触电缆绝缘层，电缆在正常情况下通过绝缘的泄漏电流/全部流过人体，则有/=还有接地的屏蔽层和外护层等，一般不可能直接接触绝缘层，所以是安全可靠的.
（2）采用用燃电缆.
因此，高压电统外表面在正常工作状态是处于同样，高压电缆数设于隧通里也是绝对安全的.
电缆的外护层内加人限燃层，以提高限止延露造价上增加不大.
若电线路发生单相或三相短路接地改障，假地方，如不能采用（1)、（2）点，则用防大包带保护，防 （3）在电缆弯由比较大和采用电缆补偿装置的
设500kV电缆线路最大短路电流为50kA，电缆金火包带一般是以耐燃性优异的橡胶材料为主体，再 属护套为交叉互联接地，以交叉点接地区段为1km涂以难燃性胶料剂或添加无机填充剂面制成，对电左右，这样的感应电压对外护层的绝缘水平来说，是人身安全.
完全能够承受面不发生击穿的.而且若发生故障，生火灾时，可以有效难将火情控制在一个区域内，防 （4）电缆随道内采用防火墙进行阻隔，万一发
综上所述，无论是正常运行或放障状态，即使人逃生通道的下半部分，建议不单独设置照明系统.但 按照电缆在隧道中的敷设断面图，电缆数设于可以隔段留置一只保安电源接口，电源取白随道的电源系统，该电源用以电缆故障时检修电源用.
体偶然触及电缓也不会发生人身伤害事故.因面，在隧道里数设对人身安全设有影响. 可得出如下结论：220kV及以上等级高压电力电缆
4在市政隧道内数设电缆的施工、运行和监 测方案
2.3市政隧道的设施及火灾等事故对高压电线的 影响
经向市政隧道设计单位了解，预留电缆的通道在逃生通道的下方，且用预制水泥板与其他的隧道设施隔开，故市政隧道的设施对电缆没有影响.
4.1电缆的施工方案
由于市政疑道段电现长度较长，合理选择电缆度有较大影响.一般来说，电缆分盘长度越长，电缆 的分盘长度要以有效地降低工程造价，加快施工进接头就感少，接头的减少可以降低工程造价和减少事故率，另外数设电缓时，接头制作要占用相当大的
电缆在逃生通道的下方，即使市政隧道里的路面上发生交通事故而引起火灾及其他的状况，将不会影响到电缆正常运行，所以市政隧道发生火灾等
由于是220kV大截面电缆，南京地区目前对这能无限制的增大，因为如果电缆的盘长越长，感应样的电缆运行经验很少，提请运行部门应对此电缆 进行精心运行维护，对电缆及中间接头作定期检查.对通道内的积水情况进行实时处理.对构架、夹具和防火物质进行及时检查，更换.防惠于未然.
时间.因此，因尽量减少接头数.但是分盘长度也不电压和率引力也就越大，在设计时必须控制感应电压和牵引力不越过允许值.
电压即可达到50V，但在采取一定防护措施，感应 经过计算后，电缆长度达到380m左右，感应电压在100V以下是允许的，这样，从感应电压这一点出发，电缆分盘长度要约达760m，但2500mm² 的电缆重量十分重，难以数设，除从感应电压角度安装和运行时，还应注意电缆的密封防水问题.出发外，还应结合实际的工程，合理的分段，将电缆的牵引力控制在允许值以内.
在此处作一特殊说明，由于道内安装有水喷淋系统，当隧道本体发生火灾后，水喷淋系统会启动，可能会导致电缆通道内积水，所以，在电缆敷设、
4.3电缆的监控方案
电缆在线监测现已作为一个专门的课题，有许多机构在研究.电缆运行时的疆度，是反映电缆运行 状态的一个重要参数，且容易被监测，至于电缆的局放，水树等参数，日前仍处于研究当中，尚未有成熟的监测方案.
缆在整个题道段长约3.2km，故设计建议，电缆段 本工程电缆通道长约3km，加上两端的竖井，电长为280m，分为12段，形成4个交叉互联电气段.
mm的圆型孔润（此方案经与疑道设计部门沟通，己 具体施工方案如下，在汽车道上留置5个D900得到此部门的初步认可），电竣盘放置于孔润上，牵洞穿人逃生通道，再人工（或机械）将电缆置于位逃 引机旋转逃生通道内或是另一孔洞处，将电缆从孔生通道下部的电缆通道内.
推荐采用电缆在线监测温度装置，它可做到实时获取电缆的温度信号，经过收资与了解，目前测温电缆的使用较为成功.测温精度可达到1C以内，测 温定点精度可达1m以内，并将信号传到控制室.
推荐在采用2台光编机，分别引出感温电缆，感温光缆数设在每回线的中间相上，将信号引至南京 供电公司相关部门.在电缆及电缆头非正常升疆后作出自动报警，并制订出预警方案，针对各种不同的情况，作出相应的处理反应，平时进行测温并记录下 数据，积累经验.
绳率引电缆，同时为减轻各部位摩擦引起的张力， 数设电缆时，架构处可布置滑轮，用牵引钢丝中间需使用暖带式电缆输送机.
具体方案见图4.
5结束语
在市政公用盛道里数设220kV及以上等级电力电缆能保证与市政隧道彼此之间的安全运行，同技术日趋成热，故在市政公用随道里数设220kV及 时在市政隧道里数设高压电缆的设计、施工和运行以上等级电力电缆完全可行.
图4电端在隧道里施工方家示意
理，使之能平坦的通行电动车.处理方案有许多种， 电缆数设安装完毕后，在电缆通道上部进行处例如上铺防滑难燃型的像胶垫板.4.2电缆的运行方案
作者简分：
丁水辉（1972-），男，江苏如票人，高级工程师，从事输变电设计工作.
The Feasibility Research on Laying High Voltage Cable of 220 kV and Above in Municipal Tunnel
q-BoDN
(Jiangnu Keneng Electrie Power Enginering Comsulting Co. Lad. Nanjing 210036 China)
n p mg 8uf pau m pg po o a an A 0C Jqo e o Abstract; Coinng be pst siatioo f lying high voge cable n mnicipl tunel he pper aalyes the febiysecurity constuctio peration and so forth A conclusion is made that the prject of laing the high voltage cable of 220kahove in municipal tunnel is feasible.
Key words ;nunicipel munnel ;high voltage ;feasibility
