火力发电厂电缆设计优化与施工管理.pdf

2 0 1 2 年第 3 O 卷第 3 期 内 蒙 古 电 力 技 术 I NNER MONGOL I A EL E CT RI C P OW ER 6 9 火力发 电厂 电缆设计优化与施工管理 武利俊 ， 陈凤昊 。 孙新峰 。 林雪欣 神华内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司， 内蒙古 宝日希勒0 2 1 0 2 5 摘要 针对火力发 电厂 电缆设计、 施 工过程 中存在的电缆布置方式不 当、 电缆材料和规格 选型偏保 守、 电缆桥 配置不合适， 以及施 工管理等方面存在的问题 ， 结合神华 内蒙古国华呼伦 贝尔发 电有限公司一期 工程 的实际情况， 通过采取严格控制 电缆长度 、 合理安排 电缆走向、 科 学选取 电缆材质和截面积等手段 ， 对 电缆设计进行 了优化 并提 出了建议。提 出了电缆现场施 工管理的具体措施。 ； 关键词 电缆； 电缆沟； 电缆桥 ； 电缆线芯截 面； 电缆设计 i 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 86 2 1 8 2 0 1 2 0 3 0 0 6 90 4 Ca b l e Op t i mi z a t i o n De s i g n a n d C o n s t r u c t i o n Ma n a g e me n t i n T h e r ma l Po we r Pl a n t Wu L i j u n ， C h e n F e n g h a o ，S u n X i n f e n g ，L i n X u e x i n I n n e r Mo n g o l i a G u o h u a Hu l u n b e i e r P o w e r C o ． ． L t d ． ， I n n e r Mo n g o l i a B a o r i x i l e 0 2 1 0 2 5 Ab s t r a c t I n p o we r p l a n t c a bl e de s i g n a n d c o n s t r u c t i o n pr o c e s s ， e x i s t e d c a bl e a r r a n g e me n t u nd e s e r v e d， c a bl e ma t e r i a l s a nd s p e c i fic a t i o n s s e l e c t i o n c o n s e r v a t i v e ， c a bl e b r i d g e c o n fi g u r a t i o n n o t s u i t a b l e ， a n d c o n s t r u c t i o n ma n a g e me n t p r o b l e ms ． Co mb i n e d w i t h t h e a c t u a l s i t u a t i o n o f t h e fi r s t p h a s e p r o j e c t i n S h e n h u a I n n e r Mo n g o l i a G u o h u a Hu l u n b e i e r P o we r L i mi t e d C o mp a n y ， b y t a k i n g t h e me a s u r e s o f s t r i c t c o n t r o l t h e c a b l e a rra n g e me n t r e a s o n a b l e l e n g t h ， r e a s o n a b l e a rra n g e me n t o f c a b l e di r e c t i o n ， s c i e n t i fic l y s e l e c t i o n o f c a b l e ma t e r i a l a n d c r o s s s e c t i o n a l a r e a ，t h e d e s i g n wa s o p t i mi z e d ，p u t f o r wa r d t h e c a b l e c o n s t r u c t i o n s i t e ma n a g e me n t me a s u r e s ． Ke y wo r d s c a b l e ；c a b l e t r e n c h ；c a b l e b r i d g e ；c a b l e c o r e s e c t i o n ；c ab l e c o n s t r u c t i o n 0引言 火电厂的电缆数量众多且分布范 围很广 ， 为了 满足 防火等安全要求 ， 电缆设计 时往往采用保守方 案。各电厂普遍存在电缆种类多， 耐高温电缆选择 多， 电缆长度余量大， 电缆截面余量大 尤其是动力 电缆普遍高 1 个等级 等问题 ， 直接导致 电厂建设费 用 的增 加 。神华 内蒙古 国华 呼伦 贝尔发电有限公 司 以下简称 国华宝电 一期工程 2 x 6 0 0 Mw机组结 合 工程实 际情况 ， 在 电缆设计 时进行 了优 化与改 进 ， 并制定 了电缆施工现场管理措施 ， 取得 了良好 效果。 1 电缆优化 1 ． 1 电缆敷设方式及路径优化 由于 电缆沟敷易 因地面积水涌人沟 内引起 电 缆绝缘破坏 ， 且存在煤灰沉积到沟内引发火灾事故 [ 收稿 日期】2 0 1 2 - 0 4 - 0 5 [ 作者简介】武利俊 1 9 7 9 一 ， 男， 内蒙古人， 学士， 程师， 从事火电厂安全生产技术管理 作。 7 0 内 蒙 古 电 力 技 术 2 0 1 2 年第3 0 卷第3 期 的隐患 ， 国华宝电一期工程在设计时对电缆沟敷设 方式有所限制 。该工程主厂房及 集控楼内的电气 电缆设计采用 了架空敷设方式 ， 主厂房 内原则上不 挖 电缆 沟 。为 了便 于安装 接线 ， 只在个 别配 电室 集控楼 0 m U P S 交流电源 、 直流系统配 电室 局部 挖设 了电缆沟。 根据本工程设备的实际安装情况 ， 对电缆 的路 径选择进行 了现场分析 ， 确定 了“ 走近路 ， 躲高温 ， 避管道 ” 的原则 。设 计时 ， 将锅炉一次风管道上部 的桥架转移 到了炉前 区 ， 采用普通 电缆 ， 大 幅降低 了设备采购成本 ， 提高了设备的安全可靠性。 1 ． 2 材料优化 1 ． 2 ． 1 耐 高温 电缆 随着科技的进步 ， 目前许多电缆制造商推出了 不 同耐受温度等级的耐高温电缆 ， 材料为氟塑料或 硅橡胶 ， 据介绍使用温度可达 2 5 0℃甚至更高。有 些 电厂主厂房 内的低压 电力 电缆 、 控制 电缆 、 直流 电缆等都采用 了耐高温 电缆 ， 致使工程投资大幅提 高 。另外 ， 耐高 温电缆 目前都 是按企业 标准生产 的 ， 并没有相关的国家标准 ， 其使用寿命 、 阻燃特性 及毒性等参数都难于考核 。本工程按照有关规范 的要求 ， 选择 电缆路径时考虑 了电缆敷设和维护 的 便利性 ， 并且尽量避免 电缆遭受机械性外力 、 过热 、 腐蚀等的危害。 1 ． 2 ． 2耐低 温 电缆 国华宝 电一期工程位于 内蒙古呼伦贝尔地区 ， 冬季气候严寒干旱 ， 最低温度可达 一4 7 q C 。有关规 范要求 ， 一 2 0℃以下环境应按低温条件进行 电缆选 型设计 ， 选用交联聚 乙烯 、 聚乙烯绝缘 、 耐寒橡皮绝 缘 电缆 1 。根据运行经验 以及 电缆厂家的说明 ， 交 联 聚乙烯 、 聚乙烯绝缘 电缆可以在一 4 O一7 0 c IC 条件 下使用 ， 电缆允许敷设在环境较差 的区域 。主厂房 外部 敷设 电缆时 ， 不论是耐低温 电缆或其他电缆 ， 都需要合理安排 电缆敷设时间 ， 在进入冬季之前完 成电缆敷设工作 ， 以免电缆绝缘受到破坏n 。 1 ． 2 - 3 电缆截 面优 化 国家标 准已经将 热控测量 及控制 回路用电缆 的线芯截面下 限从 1 ． 0 m m 。 调整为 0 ． 7 5 mm ， 工程应 用实例表 明新标准能够保证接线端子压接牢 固， 并 且在一些密集接线的机柜 中占据 的空间更小 。另 外 ， 由于热控电缆绝大部分敷设在电缆桥架上 ， 受 外力破坏 的机会极低 ， 只要在拉放 电缆过程 中按照 规定的方法施工 ， 其机械强度能够满足要求。本工 程 D C S 开关量采集 电压为直流 2 4 V， 从安全角度考 虑 ， 开关量信号采用了截面为 1 ． 5 m m 电缆 ； 模 拟量 信号采用了截面为 1 m m 2 电缆 ； 热 电偶补偿 电缆截 面由2 ． 5 m m 更改为 1 ． 5 m m 。 1 ． 2 ． 4电缆 总屏 蔽 国华宝 电一期工程将 电缆 总屏蔽 由铜丝 屏蔽 改为了铜带屏蔽 ， 采购成本降低 了5 ％左右 ， 生产周 期缩短 1 倍 以上 ， 接地性能也得到提高。 1 ． 2 ． 5电缆 绝缘 材料 除脱硫室外部分使用 了聚乙烯电缆 ， 辅助车 间 其他热控电缆都使用了聚氯乙烯电缆， 电气控制电 缆也全部采用了聚氯乙烯电缆。 1 ． 2 ． 6电缆长度 设计 阶段对 电缆长度进行了优化 ， 机敷电缆 以 网络节点间的实际距离为准计算长度 ， 人_T敷设 电 缆则控制了电缆的裕度。采用增 加就地接线 盒或 接人端 子箱 的方式尽 量合并 了电缆 ， 对 于始端 较 近 、 终端相 同的电缆也进行 了合并 。在规程允许的 范围内， 严格控制 了电缆备用芯数量 ， 7 芯及以下 电 缆一般不 留备用芯 。 1 ． 3 阻燃电缆和耐火电缆的选用 国华宝 电一期工程严格按照规程 要求完成 电缆的各项防火措施 ， 并与主体_T程 同时投产。选 择阻燃电缆的类别时 ， 重点明确 了阻燃 电缆的应用 范 围 ， 考虑 了各种类 型阻燃 电缆 的价格差别 ， 通过 技术经济 比较后 ， 最终确定阻燃 电缆的种类。另外 在施工 过程 中还注意 了不将 阻燃 电缆 与非 阻燃 电 缆并列布置在同一电缆通道中。 1 ． 4 电缆桥配置优化 集控楼是整个 电厂的控制 中心 ， 电缆夹层为电 气 、 热控 以及通信 电缆最为集 中的部位 ， 电缆桥架 的布置方式非常重要 。设计 和配置不 当时 ， 经常会 出现 因桥架不够电缆严重溢 出， 或桥架过多导致闲 置无用的情况 。根据 D C S 控制柜 内电缆集 中的特 点以及桥架走 向， 在 电缆桥架设计 阶段通过与热控 专业进行沟通 ， 适当增加 了7 ． 8 m汽轮机房电子间下 夹层电缆桥架 的规格和层数 ， 减少 了电子间后 2 列 电气部 分 的电缆 桥架层 数 ， 使得 电缆敷设更 加合 理 ， 也保证了电缆敷设工作的顺利进行 。 1 ． 5 建议 1 ． 5 ． 1 易发 生漏水 区域 MC C宜采用下进 线沟道布 置 本工程主厂房 内 3 8 0 V MC C开 关柜全部采用 了上进线接线方式 。机组投产后 ， 炉侧 区域偶 尔会 发生漏水现象 。建议今后类似工程 中主厂房零米 2 0 1 2 年第3 0 卷第3 期 武利俊， 等 火力发电厂电缆没计优化与施工管理 7 1 易发生漏水区域 MC C均设计 为下进线沟道布置方 式 ， 避免 因电气盘柜进水导致电气故障。 1 ． 5 ． 2缩减 耐 高温 电缆 的使 用量 除部 分高温管道及高温容器上方 的热控测点 外 ， 火 电厂 电缆 路 径 的环 境 温度 一 般 不 会 超 过 6 5℃。如果 电缆敷设路径的环境温度不超过7 0 ， 可以不使用耐高温 电缆” ， 表 1 为常用电力电缆 的最 高允许 温度 。建议后续工程 中电气 电缆 不采用耐 高温氟塑 料 电缆 ， 而采用交 联聚 乙烯 电缆 ， 直 流 、 U P S系统采用阻燃型电缆 。热控 电缆除高加 、 油枪 及炉顶等高温区域 ， 从就地测点 到就地接线盒使用 耐高温氟塑料 电缆 长度控制在 1 0 k m内 、 火灾报 警系统采用耐火 电缆外 ， 其余 主厂房热控 电缆都可 使用聚乙烯 电缆 。 表 1 常用 电力 电缆的最高允许温度 1 ． 5 ． 3耐低 温 电缆 的使 用 需进 行技 术 经 济比较 交联聚乙烯 、 聚乙烯绝缘 电缆 的最低 工作温度 与本工程最低环境温度只相差 7 q C， 并且敷设时要 求最低 温度不宜低 于 0℃。主厂房外 5 0 0 k V升压 站 、 电除尘 室外 、 输煤栈桥皮带 和脱硫 室外 部分电 缆是 否选 用耐寒电缆 ， 应该 在进行 经济性 、 可靠性 综合分析后确定。 1 ． 5 - 4 其他 建议在 电缆沟内敷设的电缆采用交 联聚乙烯 、 聚乙烯绝缘 电缆 ； 输煤栈桥皮带等处投运后振动较 大且 电缆 为明敷建议 采用耐寒橡皮绝缘 电缆或者 丁晴电缆。 由于市场价格 变化较大， 建议根据电缆桥架材 质价格进行优化设计 。 目前单位长度热镀锌钢桥 架重量与单位长度铝合金桥架重量之 比为 3 - 1 ， 而 价格 比约为 1 2 ． 6 ， 综合 比较采用铝合金桥架费用将 更低。 2 电缆施工管理 2 ． 1 电缆敷设技术管理 2 ． 1 ． 1 电缆 弯曲半 径 敷设 电缆时 ， 电缆的弯曲半径应符合 电缆绝缘 及 构造特性 的要 求 ， 一般不应小 于 电缆外径 的 2 0 倍 。设计 、 采购 电缆桥架时 ， 需 提前考虑 电缆 的弯 曲半径 。 2 ． 1 ． 2 电缆排 列 、 布 置方 式 在同一通道 中位于同侧的多层支架上敷设 电 缆时 ， 电力电缆按电压等 级 由高至低 、 控制和信号 电缆按强 电至弱 电、 通信 电缆按从上到下的顺序排 列 。特别注意交流 电缆应与控制信号 电缆分层布 置 ， 以降低交流 电源对控制信号 的干扰 。若电缆桥 架受通道空间限制 ， 1 k V及以下 电力电缆可与强电 控制和信号电缆配置在同层支架上。 弱 电信号 、 控制 电缆不宜与强 电信号 、 控制 回 路合用同一根电缆 ； 弱电回路的每 1 对往返导线 ， 宜 属于同 1 根控制电缆。 2 ． 1 - 3重要 功能控 制 回路 电缆 双重保护的电流、 电压 回路以及直流电源和跳 闸控制 回路等需要增强可靠性的系统 ， 应采用 2 套 各 自独立的控制 电缆 。 2 ． 1 ． 4电缆敷设 环 境 通 过对 电缆桥架进 行优化 ， 合理调 整桥架路 径 ， 尽量避免将 电缆敷设于高温热风道 、 高温蒸汽 管道及油 管路等交 叉部位或 在其上部 平行敷设 。 通过工程监理 、 设计 、 施 工人员等共 同配合研究制 定改进措施 ， 避免将电缆敷设在环境温度大于6 5℃ 的区域 ， 这样不但可以大大降低耐高温电缆的使用 量 ， 也可降低机组投运后的安全隐患 。 2 ． 2 现场施工管理 2 ． 2 ． 1 施工气象条件 制定并严格执行主厂房外电缆敷设工作进度 ， 尽量避免在严寒天气下施工 。 2 ． 2 ． 2 电缆 采购 与敷设 计 划 根据全厂电缆采购计划 ， 结合现场施工进度分 批进行采购 。施工单位应依据设计院提供的电缆 清册 、 设计变更单及最终版施工 图提前 2 月编制“ 电 缆需求计划单” ， 工程部审核后提交物资部进行采 购 。电缆敷设前 ， 整理 、 统计各 电缆滚筒 中留存 的