输电电缆线路沿大型桥梁敷设的设计要点分析

摘要：输电线路与河流交叉时，尤其是大型通航河流，线路过河方式往往是工程设计中的重点，而电缆沿大型桥梁敷设拥有独特的优势。现通过比较3种不同的电缆跨越河流的方案可知，输电电缆线路沿大型桥梁敷设是线路过河的最佳选择，重点分析了电缆沿桥梁敷设的设计要点，为同类工程设计提供参考。

关键词：输电电缆线路;跨河大型桥梁;蛇形敷设;offset装置;电缆防火

0 引言

我国城市化进程持续加快，土地资源日渐稀缺，人们对城市景观、环保方面的要求越来越高，导致电力线路走廊空间越来越紧张，城市内的电力建设以电缆线路敷设为主。根据《电力工程电缆设计规范》（GB 50217—2016）的规定，电缆跨越河流宜利用城市交通桥梁。国内外在交通桥梁上敷设高压电缆的先例已有很多，至今没有发生过影响桥梁结构和人身安全的问题。2014年，广东东莞长安新河桥沿人行道敷设了8回220 kV电缆线路;2019年，广东东莞万江银龙桥沿人行道敷设了6回110 kV电缆线路。

1 电缆跨（穿）越河流的3种方案比较

城市中电缆线路过河有3种方式：电缆架空跨越河流、水下电缆穿越河流、电缆沿桥梁敷设跨越河流。

（1）电缆架空跨越河流的优点是工程造价低。缺点在于：施工运维较为不便，需搭设跨越架，采用张力放线方式等，存在施工安全风险，影响通航河流的航道运维;架空线路跨越较大河流时一般采用“耐-直-直-耐”跨越方式，受河道管理限制，线路位于两岸上，架设较长，占用城市地块，影响城市景观;架空与电缆转换需设置电缆终端场，占地较大，浪费宝贵的土地资源。

（2）水下电缆穿越河流一般采用顶管方式，工程造价高，施工难度大，受河床地质影响大，运维不便，线路安全性低，易发生船只抛锚刺穿电缆的事故，且发生安全事故后抢修难度极大，耗时长。

（3）电缆沿桥梁敷设跨越河流具有工程造价低、施工运维便利、不影响城市景观、线路不重复增加交叉跨越等特点。电缆沿桥梁人行道或绿化带敷设，可采用电缆槽盒型式设置活动盖板，盖板上可恢复普通路面，不影响桥梁结构功能及景观。电缆随桥梁敷设，线路与河道的运维互不影响，且工程总造价低。

综上所述，输电电缆线路沿大型桥梁敷设是线路过河的最佳选择，宜在桥梁建设前期设计输电电缆的敷设空间、荷载等。

2 电缆沿桥梁敷设的相关规定

按照《电力工程电缆设计规范》（GB 50217—2016）的规定，利用交通桥梁敷设电缆应符合下列要求：（1）在桥梁上敷设的电缆和附件等重量应在桥梁设计允许承载值之内;（2）电缆和附件的安装，不得有损于桥梁结构的稳定性;（3）在桥梁上敷设的电缆和附件，不得低于桥底距水面高度;（4）在桥梁上敷设的电缆和附件，不得有损于桥梁的外观。

在长跨距的桥桁内或桥梁人行道下敷设电缆，还应符合下列规定：（1）在电缆上采取适当的防火措施，以防外界火源危及电缆;（2）在桥梁上敷设的电缆，应考虑桥梁因受风力和车辆行驶时的震动而导致电缆金属护套出现疲劳的保护措施;（3）在桥梁上敷设的110 kV及以上的大截面电缆，宜作蛇形敷设，用以吸收电缆本身的热伸缩量;（4）在桥梁的伸缩间隙部位的一端，应按桥桁最大伸缩长度设置电缆伸缩弧，用以吸收桥桁的热伸缩;（5）在桥梁伸缩间隙处，宜把电缆放入能垂直、水平方向转动的万向铰链架内，用以吸收桥梁的挠角。

3 电缆沿桥梁敷设的设计要点

3.1    电缆土建设计

电缆宜采用槽盒型式敷设过桥，为保证沿线道路美观，电缆槽盒采用下沉式敷设，其上恢复人行道彩砖或绿化带，为便于电缆线路的运维，槽盒每30 m设置1座检修井。电缆槽盒每30 m应设置一条水平伸缩缝，并采取充填和防渗漏措施，在坡度较大地段，应采取硬固定方式以防电缆滑移。电缆槽盒每20 m设置1个？准100 mm的排水孔，与桥梁专用排水通道连通。电缆敷设完成后，沿线应按电网安健环规定设置标志牌等。

3.2    电缆防震设计

（1）电缆采用蛇形敷设方式。电缆蛇形敷设能够有效吸收电缆热胀冷缩引起的电缆长度变化，防止电缆终端、中间接头因受电缆拉力而损坏，避免电缆的伸长部分集中在电缆盘卷曲的缺陷处，造成电缆绝缘层和金属护套断裂，产生电缆浮起等异常现象。结合电缆土建情况，宜采用水平蛇形敷设设计，水平蛇形敷设一般按波长4～6 m、波幅100～200 mm设计，在每1/2节距处安装电缆固定夹。

（2）有效解决桥面对接处缝隙变化对电缆的影响是沿桥敷设电缆工程的最大技术难点。在紧靠桥面板伸缩缝处设置能吸收桥梁伸缩量专用的伸缩弧（offset）装置，通过电缆伸缩装置形状的变化来吸收桥梁伸缩量，消除因桥面移位、弯曲、错位等对电缆产生的过大张力，防止电缆被破坏性拉断或折断，确保输电线路的运行安全。

3.3    电缆防火设计

电缆防火对于电缆线路的安全运维非常重要。引发火灾的原因主要有过负荷、短路、接触电阻过大以及绝缘损坏、高温烘烤等。沿桥梁敷设的电缆防火主要考虑以下方面：

（1）电缆截面选择合理。交联聚乙烯绝缘电缆在最大工作电流作用下的电缆导体温度，不得超过规定的最高允许值90 ℃，对于计算选出的交联聚乙烯绝缘电缆导体的最小截面积，适当选大一点的电缆截面，在通过电力系统最大短路电流时，电缆导体温度不得超过规定的最高允许值250 ℃。

（2）电缆的外护层材料主要有PE（聚乙烯）、PVC（聚氯乙烯）两种。PE外护层的机械性能、电气性能、防水性能较好，但阻燃性能不佳，适合于直埋、浅沟、穿管敷设。PVC是一种极性材料，具有阻燃性能，较适合明敷于电缆隧道和大通道中。受限于桥梁承重及造价经济性，电缆槽盒敷设过桥不可采用填砂防火措施。根据《关于印发广东电网有限责任公司电缆及附件防火防爆工作指导意见的通知》（广电生部〔2016〕57号）的规定：空气中电缆应使用低烟、低毒阻燃电缆，阻燃性能应符合现行国家标准《电缆在火焰条件下的燃烧试验》（GB/T 18380.3—2001）的B类阻燃等级及以上要求。电缆沿桥梁敷设对电缆的阻燃性能要求较高，建议选用PVC外护套，电缆型号为YJLW02。

（3）电缆线路的防火包括电缆防火和电缆附件防火防爆。在日常运维中，电缆本体故障率较低，大多数故障发生在电缆附件上，如电缆中间接头制作不良，压接头不紧，接触电阻过大，长期运行造成电缆头过热烧穿绝缘。电缆中间接头的压接质量好坏，只能在运行中发现，运行时间越长越容易发生过热烧穿事故，当发生故障时，接地电流大，引起发热，造成火灾，所以建议尽量避免在桥架段设置中间接头，如无法避免，则电缆接头应安装防火防爆装置（如防火隔板、防火盒等），每个电缆接头两侧各3 m范围内的电缆应缠绕防火包带;邻近电缆接头1 m空间范围内的所有电缆均应缠绕防火包带。

（4）电缆进入电缆槽盒时，出入口应做防火封堵措施。防火封堵厚度不小于100 mm。根据有机防火堵料、无机防火堵料、阻火包、防火隔板等封堵材料的性质，按需要单独或组合使用;沿沟道宜设置阻火墙，阻火墻间距不宜大于200 m，阻火墙应保证在可能经受积水浸泡或鼠害作用下仍具有稳固性，可采用适合电缆线路条件的防火堵料、阻火模块、防火封堵板材、耐火砖、砂袋等。

（5）重要线路设置光纤测温监测系统，每相电缆设置1根测温光纤，实时监测记录电缆的全程不间断运行温度，通过对电缆表面温度、环境温度的监测，及时发现电缆运行过程中出现的问题以及运行电缆周围环境的突变情况，系统具备最高温度报警、温升速率报警、平均温度报警、系统故障报警、光纤断裂报警等功能，并能显示、记录测温数据、报警位置等信息。

4 结语

输电电缆线路沿大型桥梁敷设是线路过河的优选方案，设计人员宜在桥梁建设前期设计好输电电缆的敷设空间、荷载等，同时，优化电缆土建设计、电缆防震设计和电缆防火设计，确保电缆线路运行安全与桥梁结构安全。

[参考文献]

[1] 电力工程电缆设计规范：GB 50217—2016[S].

收稿日期：2020-06-23

作者简介：张剑（1985—），男，湖南邵阳人，工程师，从事输电线路电气设计工作。