一、概述

近年来，国内电力系统发生了多起电气火灾事故事件，动力电缆着火是其中比较重要的因素，实现动力电缆和控制电缆的分隔显得尤为迫切。目前，变电站的低压动力电缆基本都是和控制电缆共沟或者共桥架敷设，存在较大的火灾隐患，本文以典型54.4mX20.6m（长X宽）户内变电站为案例，设计了一种能够实现动力电缆和控制电缆分隔敷设的新型桥架敷设方式，主要用于kV户内变电站控制电缆和动力电缆的敷设，其它类型变电站也可参照执行。

二、规程要求

1、同一层支架上电缆排列：

GB-第5.1.4的规定“控制和信号电缆可紧靠或多层叠置；除交流系统用单芯电缆情况外，电力电缆的相互间宜有1倍电缆外径的空隙。”

电力工程设计手册“当位置受到限制时，可按表16-40的占积率敷设，但载流量应作校正。”

对于低压动力电缆，多根并行敷设的载流量系数取0.8，托盘上2层敷设的载流量系数取0.55，合计载流量系数为0.44。2层紧靠敷设的电缆载流量很低，还不足原载流量的一半。

2、保护管管径与穿过电缆数量选择：

GB-第5.4.4的规定“每管合穿不多于3根电力电缆或多根控制电缆；管的内径不宜小于电缆外径或多根电缆包络外径的1.5倍，排管的管孔内径不宜小于75mm。”

3、保护管弯头数量：

GB-第5.4.5的规定“每根电缆保护管的弯头不宜超过3个，直角弯不宜超过2个”。

4、电缆夹层中支架离地面的高度：

GB-第5.7.1的规定“电缆夹层的净高不宜小于2m。民用建筑的电缆夹层净高可稍降低，但在电缆配置上供人员活动的短距离空间不得小于1.4m。”

GB-第5.7.3：

电力工程设计手册“支吊架最低一层格架距底一般为mm，但过道处的人孔支架距离不应小于mm”。

5、电缆支架或者桥架的层间距离：

GB-第5.5.2：

6、电缆竖井（非槽盒）的规定：

GB-第5.8.1：

非拆卸式电缆竖井中，应设有人员活动的空间，且宜符合下列规定：

未超过5m高时，可设置爬梯，且活动空间不宜小于mmXmm；超过5m高时，宜设置楼梯，且宜每隔3m设置楼梯平台；超过20m高且电缆数量多或重要性要求较高时，可设置电梯。

7、电缆竖井（槽盒或者钢制）的规定：

GB-第5.8.2：

钢制电缆竖井内应设置电缆支架，且应符合下列规定:

应沿电缆竖井两侧设置可拆卸的检修孔，检修孔之间中心间距不应大于1.5m，检修孔尺寸宜与竖井的断面尺寸相配合，但不宜小于mmXmm；电缆竖井宜利用建构筑物的柱、梁、地面、楼板预留埋件进行固定。

8、电缆支架之间的横向距离：

GB-第6.1.2：

电力工程设计手册规定如下：

9、电缆分隔：

GB-第7.0.2：

与电力电缆同通道敷设的控制电缆、非阻燃通信光缆，应采取穿入阻燃管或耐火电缆槽盒，或采取在电力电缆和控制电缆之间设置防火封堵板材。

GB-第7.0.8：

对同一通道中数量较多的明敷电缆实施防火分隔方式，宜敷设于耐火电缆槽盒内，也可敷设于同一侧支架的不同层或同一通道的两侧，但层间和两侧间应设置防火封堵板材，其耐火极限不应低于lh。

南方电网《变电站电气火灾防控技术要求》（试行）第1.2.2.2：

新建变电站10kV及以上电力电缆（包括出线电缆）应与低压动力电缆、控制电缆和通信电缆分沟敷设。

新建变电站应将低压动力电缆与控制电缆、通信电缆分沟敷设。

新建、扩建变电站直流电源、变压器冷控、消防、应急照明、双重化保护装置系统、公用重要回路的双回路电缆应配置在不同侧或不同层的支架上（优先布置于不同侧）。双回路低压动力电缆应实行防火分隔。

新建、扩建变电站同一防火隔板或防火槽盒内低压动力电缆排列的配置宜符合以下规定：在满足空间和荷载的情况下，除交流系统用单芯低压动力电缆的同一回路可采取品字形(三叶形)配置外，低压动力电缆的相互间宜有1倍电缆外径的空隙；同时在同一防火隔板或防火槽盒内动力电缆的填充率不宜超过40%～50%，且宜预留10%～25%的工程发展余量。

10、防火槽盒的型号：

南方电网《变电站电气火灾防控技术要求》（试行）第1.2.2.2的条文说明：

防火槽盒由托盘和盖板组成。最上层支架的动力电缆防火槽盒宜采用无盖板的，非最上层支架的动力电缆防火槽盒宜采用透气型的。如下图：

槽盒直通单件长度，可按跨距、荷载及施工条件选择，长度不宜超过mm。防火槽盒的宽度和高度参考基本结构参数和设计图如下：

表1防火槽盒基本结构参数

三、桥架敷设现状

1、现状：广东地区的kV变电站基本都是全户内变电站，-1.5m层设置有电缆夹层，夹层中配置电缆桥架，含一次支架和二次桥架。一次支架用于敷设10kV电缆；二次桥架用于敷设/V低压电缆和控制电缆。

2、存在问题：/V低压动力电缆和控制电缆混合敷设，无法满足二者需要进行防火分隔的要求；低压动力电缆之间没有实现1倍电缆外径的距离敷设，动力电缆选型经常忽略载流量的校正。

四、新型电缆桥架敷设

1、低压动力电缆的定义

本新型电缆桥架敷设方案中的低压动力电缆均按以下规定进行释义：

1）主控室交流屏到主控室其它各屏柜的电线（用于屏柜内的打印机、照明电源）不属于低压动力电缆。

2）主控室交流屏到一次设备场地交流电源箱的ACV属于低压动力电缆。

3）主控室交流屏到检修箱的电缆属于低压动力电缆。

4）主控室交流屏到照明箱的电缆属于低压动力电缆。

5）主控室交流屏到消防电源切换箱的电缆属于低压动力电缆。

6）一次设备场地交流电源箱到断路器、隔离开关机构箱的ACV属于低压动力电缆，DC/ACV不属于低压动力电缆。

7）10kV配电室内的二次交流电源箱到各开关柜柜顶小母线的电线（用于柜内照明和温湿度控制器）不属于低压动力电缆。

8）照明箱到户外灯具的电缆属于低压动力电缆，照明箱到户内灯具的电缆不属于低压动力电缆。

2、电缆统计

本次研究针对-1.5m电缆层的桥架，电缆统计包括10kV电缆、低压动力电缆、控制电缆的统计。

1）10kV电缆：馈线柜、电容器柜、站用变柜、接地变柜均有电缆出线，考虑裕度，均按3xmm2电力电缆、外径90mm考虑，总数取64回。

2）低压动力电缆：主要是交流屏至检修箱、照明箱、二次交流箱的V电缆，考虑裕度，大部分按4x25mm2电力电缆、外径30mm考虑，个别大电缆单独考虑其实际外径。

3）控制电缆：DC/V电缆，保护下放，每面开关柜按照1根控制电缆、外径25mm考虑；弱电信号电缆，每面开关柜5根电缆、外径25mm考虑。故，考虑裕度，开关柜可按照每面6根电缆、外径25mm考虑。如果是保护在高压室集中组屏，每面开关柜也需要6根控制电缆，外径25mm考虑。

4）通过二次竖井的电缆统计：动力电缆合计约30根，其中外径70mm的电缆4根（用于站用变低压侧、发电车接入箱电缆），外径45mm的电缆2根（消防水泵切换电缆），外径30mm的电缆约24根（检修箱、动力箱、配电箱），双电源电缆需要分隔敷设。控制电缆合计约根，每根电缆外径取25mm。

3、新型桥架敷设方案

电缆层的空间有限，敷设方案为：10kV电缆独立支架；低压动力电缆、控制电缆共用二次桥架，采用分层和防火槽盒敷设的方式进行分隔。

3.1、电缆层10kV电缆敷设

电缆层10kV电缆独立支架，总体上最低一层托臂距离地面mm，入口处逐步抬升，遇到二次桥架避让；支架横向间距m，支架层间距离mm，具体布置详见附图1《电缆层(-1.5m)一次电缆支架方案》。

要点1：电缆沟进配电楼到支架需要逐步抬高，满足1.5m电缆转弯半径的需求，如图4.3.1-1所示。

图4.3.1-1：电缆进入配电楼断面图

要点2：10kV电缆敷设时，靠近配电楼电缆入口的馈线柜电缆优先敷设在上层支架，为远离入口的馈线柜电缆腾出敷设空间，避免电缆交叉，如图3.1-2所示。

图4.3.1-2：电缆进入开关柜断面图

要点3：为了保证与变低母排连接的接地变电缆的拐弯半径，靠主变室侧的一次支架的立柱离墙距离应接近0mm，接地变电缆埋管标高取-0.2m，一次支架需在此处设置斜向支架，如图4.3.1-3所示。

图4.3.1-3：接地变电缆桥架平断面图

要点4：在一次支架和二次桥架垂直敷设的区域，以不阻碍逃生通道和电缆敷设为原则，彼此避让，如图4.3.1-4、图4.3.1-5所示。

图4.3.1-4：一次支架避让二次桥架断面图3.1-5：二次桥架避让一次支架断面图

3.2、二次桥架电缆敷设

电缆层低压动力电缆、控制电缆共用二次桥架，采用分层布置，通过引用防火槽盒实现二者的分隔。最高一层托臂距离天花板面mm，支架横向间距m，支架层间距离mm，具体布置详见附图2《电缆层(-1.5m)二次电缆桥架方案》。

要点1：为了便于下层控制电缆引接到开关柜，电缆桥架宜避开开关柜二次孔的正下方。

要点2：梳理各区段动力电缆、控制电缆的数量，合理分配电缆的敷设路径，尽量减少动力电缆的敷设路径，给控制电缆留出更多的敷设空间。

要点3：采用防火槽盒实现双回路动力电缆的分隔敷设。受限于电缆层空间，双回路动力电缆均在桥架的最上面一层敷设，通过各自敷设在xmm的防火槽盒内实现分隔，如图4.3.2-1所示。由于双槽盒的使用，两敷设通道连接的地方需要配置专用接口，水平弯通、三通、四通分别如图4.3.2-2、图4.3.2-3、图4.3.2-4所示。

图4.3.2-1：动力电缆在第一层桥架分隔图4.3.2-2：双槽盒水平弯通俯视图图4.3.2-3：双槽盒水平三通俯视图图4.3.2-4：双槽盒水平四通俯视图

要点4：动力电缆专用二次竖井，中间需加装防火板，实现双回路分隔敷设；也可以用两个小槽盒代替。二次竖井的布置如图4.3.2-5所示。

图4.3.2-5：二次竖井布置示意图

要点5：需要限制动力电缆和控制电缆的敷设层数，其中动力电缆最多敷设两层，控制电缆最多敷设三层。动力电缆在电缆层桥架中，不可避免需要多根并行紧凑敷设，载流量校正系数取0.8；部分区域存在两层叠敷的情况，载流量系数0.55：动力电缆若实际载流量不足，将长期过热运行，成为火灾的直接隐患，鉴于远期电缆敷设路径不可控，保险起见，并且保留电缆载流量裕度，大多数动力电缆的载流量校正系数均取0.44；个别动力电缆核实过敷设路径后，可按实际敷设情况取校正系数。

3.3、主控室电缆敷设

电缆出竖井后，经过二次电缆室连接至主控室，同样需要进行动力电缆和控制电缆的分隔。采用动力电缆布置于架高防火槽盒，控制电缆从底部敷设的方式进行分隔敷设，如图4.3.3-1、图4.3.3-2、图4.3.3-3所示。由于防静电地板与地面距离为mm，防火槽盒采用xmm(宽x高)规格，槽盒至地面mm高的空间用于控制电缆的敷设。

图4.3.3-1：二次电缆间敷设俯视图图4.3.3-2：穿墙孔洞电缆敷设断面图图4.3.3-3：二次电缆间电缆敷设断面图

3.4、GIS室电缆敷设

GIS室内的刀闸交流电源为双电源，需要分隔敷设，采用xmm、中间带防火板的防火槽盒实现分隔敷设。具体敷设方式为，GIS室布置xmm的动力沟，xmm防火槽盒放置于其中敷设动力电缆，剩余mm宽电缆沟空间用于敷设视频线缆；控制电缆通过GIS专用二次电缆沟敷设。如图4.3.4-1所示。

图4.3.4-1：GIS室动力电缆分隔敷设平面

四、总结

变电站电缆敷设空间有限，本文的新型桥架敷设方案，通过优化电缆敷设路径，特别是设计双防火槽盒及其专用接口，可有效实现动力电缆和控制电缆的分隔敷设，满足工程需求。

变电站电气设计总论kV两卷变主变压器10kV开关柜细化分析

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