文章编号:1006—2610(2019)03—0075—03
水电站电缆综合治理设计及思考
苑 正 阳 , 孙 摇 帆
(中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司,西安摇 710065)
摘摇 要:主要针对老旧水电站的电缆桥架、电缆敷设优化设计和电缆防火封堵等关键技术问题,以小山水电站电缆
综合改造治理为例,结合工程实际进行分析,采取综合改造措施,使电缆敷设和防火封堵,均满足规范要求,也为后
续新增电缆预留了敷设条件。
关键词:水电站;电缆治理;电缆敷设
中图分类号:TM247;TV74摇 摇 摇 摇 文献标志码:A摇 摇 摇 摇 DOI:10. 3969 / j. issn. 1006-2610. 2019. 03. 020
Design and Thinking on Comprehensive Treatment of Power Cable in Hydropower Station
YUAN Zhengyang, SUN Fan
(PowerChina Northwest Engineering Corporation Limited, Xi'an摇 710065,China)
Abstract: This paper mainly focuses on the key technical problems of cable trays, cable laying optimization design and cable fire-resist鄄
ant sealing of old hydropower stations. Taking the comprehensive treatment of power cable in Xiaoshan Hydropower Station as an example,
through analyzing with engineering practice, comprehensive treatment measures are taken to meet the requirements of the specification in
cable laying and fire-resistant sealing. Meanwhile, the treatment reserves condition for future laying of power cables.
Key words:hydropower station; cable treatment; cable laying
摇 摇 收稿日期:2019-04-20
摇 摇 作者简介:苑正阳(1990- ) ,男,河北省满城县人,助理工程师,
主要从事电气设计工作.
0摇 前摇 言
多数老旧水电站在改造时注重机电设备和保护
系统的升级换代,对于电缆系统改造关注度不高。
由于早期建成的水电站在电缆选型、敷设及防火等
方面要求均与目前实施的新规范存在较大的差异,
加之多次技改使新增电缆、废弃电缆及老电缆混杂
在一起,造成电缆桥架容积率超标,动力控制电缆无
法分离,电缆发热等问题频发
[1]
。 因此,这些投产
时间较长的水电站存在非常大的安全隐患。 本文以
小山水电站电缆治理项目为例提出相关电缆改造项
目的设计思路和注意事项。
1摇 工程概况
小山水电站位于松江河干流,电站总装机容量
160 MW,单机容量为 80 MW。 电站于 1994 年开工,
1997 年 9 月下闸蓄水,12 月份 2 台机组全部并网发
电,投产至今已运行 21 a。
2摇 治理前存在的问题
小山水电站投运以来已进行了多次技术改造,
技改过程中安装的新设备配置了新的电缆,但废弃
的电缆均未从电缆桥架中抽出,造成多处桥架容积
率超标,部分桥架严重倾斜、变形,存在垮塌的危险。
多处电缆桥架内存在动力电缆与控制电缆混杂敷设
的情况,而且控制电缆缺少金属屏蔽层,极易受到强
电的干扰,严重影响电站二次系统的正常工作
[2-4]
。
部分技改后新增盘柜下方未设置电缆桥架,导
致新敷设的盘柜进线电缆长距离悬吊且无固定,既
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影响美观也不满足规范对电缆敷设的要求。 电缆桥
架穿墙孔洞和盘柜下方进线电缆孔洞的封堵不满足
规范要求,全厂电缆均为非阻燃电缆,相关防火措施
不满足现行规范要求。
小山水电站电缆及桥架改造前部分部位现状如
图 1 所示。
图 1摇 小山水电站未改造前电缆桥架及电缆部分现状图
3摇 治理原则
此次改造项目主要以《国网新源公司关于电缆
防火隐患整改工作指导意见(2016 年修订版)》为指
导原则,结合最新规程规范和国家电网公司十八项
电网重大反事故措施,以小山水电站现有电缆桥架
路径为基础,结合现场勘察制定电缆治理方案。
全厂电缆桥架全部拆除,根据原设计图纸和现
场实际情况重新设计电缆桥架。 首先,根据电站具
体的建筑物布置和结构、设备布置、油气水系统的管
路性质的位置进行电缆桥架路径规划。 其次,考虑
电站增容改造的可能性以及动力、控制电缆分层敷
设、容积率不大于 70% 的原则设置合 理的桥架层
数。 最后,综合电缆桥架规划路径和层数等细节问
题完成最终的施工详图。
在电缆选型方面将所有动力和控制电缆更换为
阻燃 A 级电缆,并按规范要求完善全厂的电缆防火
措施。
4摇 改造方法和内容
改造项目与新建项目相对比,不同之处在于进
行设计时,水电站已经建成,所有设备、管路等都安
装运行,必须在现有状态下进行设计。 因此在规划
路径时不仅要避开已有的管路等障碍,还需按照规
范要求避开有可能漏油的区域、变压器等电气设备
的正上方、有爆炸危险的区域等等。 若新增电缆桥
架穿越墙体或楼板等土建结构,需要复核新开的孔
洞对土建结构的影响。 在施工时需要先将桥架内电
缆从桥架中吊起,才可以进行旧桥架的拆除和新桥
架的安装,并且在进行电缆敷设时需要结合电站的
发电和检修计划分阶段进行,一般选在机组大修期
间并结合冬季枯水期进行更换机组自用电和部分公
用系统的电缆,待此部分电缆更换完毕后,就可以通
过厂用系统的投切来更换其余电缆。 在进行电缆敷
设前必须先理清所有电缆并将废旧电缆移除,再将
需要更换的电缆剪断抽出,最后敷设新电缆并使用
电缆扎带与电缆桥架绑扎牢靠。 待全部电缆都敷设
完毕后,就可以制作电缆及桥架穿墙孔洞的防火封
堵和电缆桥架及电缆沟阻火段的设置。
4. 1摇 电缆桥架改造
大部分电缆桥架按照原路径布置,有些不满足
现行规范要求的部位重新布置。 例如:油箱下方不
能设置电缆桥架,改在两机组段中间设置电缆桥架
以增加母线层上下游电缆敷设通道;在电气盘柜或
变压器等电气设备的正上方的电缆桥架全部移开;
每个盘柜孔洞下方至电缆桥架之间均增加垂直布置
的梯级式电缆桥架以解决盘柜至电缆桥架的电缆固
定问题,以此避免电缆长距离悬吊问题,如图 2。
图 2摇 盘柜下方竖直梯级式电缆桥架图
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因水电站投运时间长原设计电缆沟不尽合理,
水轮机层电缆沟积水严重。 虽然多次使用水泵抽排
积水,但效果均不理想。 盘柜进线电缆长期浸泡在
水中,易造成电缆绝缘的水树老化现象,久而久之最
终导致电缆绝缘被击穿
[5-7]
,严重影响电站的安全
运行。 故将水轮机层的电气盘柜由下进线方式改成
上进线或使用明敷电缆槽盒的方式敷设电缆。
户外开关站新增电缆沟一条,用以敷设主厂房
至户外副厂房和油库等部位的动力电缆、控制电缆
和通信光缆等。 以此将开关站各部位电缆与副厂房
电缆分离,方便以后的检修和维护。
4. 2摇 电缆敷设
在电缆选型时,考虑到交联聚乙烯绝缘电缆具
有耐热性强和绝缘性能优等特点,将全厂动力电缆
全部更换为交联聚乙烯绝缘阻燃 A 级电缆,控制电
缆更换为交联聚乙烯绝缘阻燃 A 级铠装电缆。
电缆敷设时优先选择最短路径,同一侧多层桥
架内敷设的电缆,按照电压等级由高至低的顺序排
列。 将动力电缆布置于上层桥架,控制电缆、通信电
缆布置于下层桥架,做到强电至弱电电缆分层布置,
同时抑制强电回路动力电缆对弱电回路控制和信号
电缆的干扰。 对于双电源供电回路的动力电缆使用
不同路径或分层设。 动力电缆敷设时不可堆叠,综
合电缆敷设系数和电站未来增容改造的计划,目前
用以敷设动力电缆的桥架的容积率不应大于 45% ,
敷设控制电缆的桥架的容积率不应大于 60% 。 控
制电缆敷设时需要捆扎并排列整齐,堆叠层数不可
超过 3 层。 对于各条原埋管敷设的电缆因电站投运
时间较长及相关规范的更新等原因,将通过电缆桥
架到各个负荷点的电缆全部采用明敷的形式,这样
不仅降低了施工难度还方便后期运行维护。 在电缆
敷设过程中还需要将印有电缆编号和起终点设备编
号的标识牌布置于电缆的直线段每 20 m、转弯及首
尾处。
4. 3摇 电缆防火封堵
每层电缆桥架底部均需装设耐火隔板,同时在
电缆桥架的分支处和电缆竖井每隔 7 m( 建筑物楼
层)设置防火阻燃段。 所有电缆贯穿的孔洞均使用
防火堵料封堵严密,对盘柜下方和电缆桥架穿墙孔
洞进行封堵时,可在适合位置布置数根两头用防火
堵料封堵严密的镀锌钢管作为穿墙孔洞的预留电缆
孔,以后如有新电缆需要敷设时只需将镀锌钢管从
封堵中取出,再将新增电缆穿过孔洞的防火封堵并
用防火材料将电缆与防火材料之间的缝隙封堵严密
即可,这样在最大程度上对原孔洞的防火封堵的损
坏降至最小。 小山水电站户外开关站规模较小,因
此户外电缆沟在分支处和每隔 60 m 的直线段设置
防火隔断。 以上所有孔洞的封堵和防火隔断的左右
或上下 1. 5 m 内的电缆均需刷防火涂料
[8-10]
。
5摇 结摇 语
老旧水电站存在不同程度的电缆选型、电缆敷
设和防火封堵等不满足现行规程规范要求,电缆桥
架容积率超标等问题,严重危及电站的安全运行。
因此在进行改造时必须重视电缆的综合治理,在进
行电站改造时必须认真察看现场实际情况,因地制
宜地选择合理的改造方案,以满足现行规范要求,保
证电站的可靠运行。
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