智能变电站综合布线新型槽盒及敷设方式研究
时间：2023-04-09 15:25:04 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
李键
（福建博电工程设计有限公司，福建 福州 350001）
为了保障智能变电站安全、稳定、可靠运行，除需要选择稳定、可靠的电气设备及合理的电气主接线外，站内各类智能辅助控制系统、消防系统、照明系统等各子系统也应能够及时、准确地反映智能变电站内设备运行状态及环境状况。在此背景下，本次研究在分析传统线缆敷设方式存在问题的基础上，对智能变电站各类子系统线缆敷设的综合布线进行合理规划，提出一种综合布线新型槽盒的结构及敷设方式，在满足各类系统供电需求的基础上，提高敷设效率、减少维护和检修工作量，使变电站内综合布线更加合理、美观。
根据变电站建设规模的大小和站内布置方案，传统的照明和监控等系统线缆敷设方式主要为暗敷或者采用简易的槽盒敷设，随着智能变电站的推广应用和日渐严格的消防要求，传统线缆的敷设方式的弊端也逐渐暴露。
1.1 线缆暗敷存在问题
（1）施工材料质量问题。变电站内照明及辅助系统等线管暗敷为隐蔽工程，部分施工单位缺乏质量意识，存在偷工减料行为，例如采用不符合设计要求的线管及附件，出现线管管径不足、管壁太薄及阻燃性能不达标等现象，不能够达到有效保护线缆的效果。
（2）施工工序问题。变电站的站内电气设备基础、接地线众多，除少部分纵向线管可在后期开槽敷设外，其他大部分线管均需提前预埋，即在楼面板、梁和柱子混凝土浇筑前完成预埋工作，因此造成预埋的管线受到后续诸多施工工序的影响，例如线管管口保护措施不到位、楼板混凝土浇筑时易堵塞线管、线管捆扎不到位、混凝土浇筑及振捣时造成管线脱离、破裂等。
（3）人为敷设质量问题。水电班组施工人员的变电站施工经验不足，没有充分理解变电站施工的特殊性，凭经验施工，随意性大，造成管线布置不合理，杂乱无章，转弯过多，管线超长，甚至错埋、漏埋管线；
施工完成后，缺乏“三检”制度，对隐蔽工程存在的质量问题没有及时整改，给后期穿线、换线工作埋下安全隐患。
（4）线管敷设隐蔽后遭受破坏问题。变电站内线管预埋为隐蔽工程，在施工过程中电气施工班组不能完全掌握水电班组的施工情况，在出现电气设备基础变更需要位移、风机孔洞开孔、消防管线安装等情况下，极易出现将已经预埋完成的线管凿穿的情况，不仅造成预埋线管和敷设线缆的报废问题，而且容易引起触电事故。
（5）后期穿线、换线问题。随着变电站运行年限的增长及部分负荷的增大，需要对一些老旧线路、功率不满足需求的回路进行换线，暗敷的线管由于供电路径长、转弯多、存在抽线困难、换线无法实施的情况，因此老旧线路还可能存在抽线过程中断线，导致线缆断裂在管线中无法抽出的问题。
1.2 线缆简易槽盒明敷存在问题
（1）线缆简易槽盒明敷采用低压动力线缆与智能辅助控制系统、通信等信号线缆无间距布置，易导致弱电控制及信号回路传输的信号受到波动、干扰，使采集到的视频出现失帧模糊等现象，影响电子设备、仪器仪表的正常工作，导致信息失误、控制失灵。
（2）应急照明、火灾报警等消防回路线缆与一般照明及动力线缆间无防火措施，不满足“消防线缆独立通道敷设或采取有效防火措施后敷设”的要求，安全隐患大［1］。
为解决上述变电站传统线缆敷设方式存在的问题，本次研究的新型综合布线槽采用明敷、三层布置方式，能够有效解决智能变电站内消防线缆、正常照明和动力线缆及通信和二次线缆敷设防火工序交叉、质量控制难等问题，本次主要研究新型槽盒的结构、材质及敷设方式，提出一种适用于智能变电站综合布线的新型槽盒。
2.1 综合布线新型槽盒材质、结构及分层形式
本次智能变电站综合布线新型槽盒的研究，主要从槽盒的材质和结构出发，具体分析新型槽盒的分层形式和规格组合，在新型槽盒安全稳定、满足设计规范要求的前提下，力求线缆敷设便捷、有序及美观。
2.1.1 新型槽盒及其附件的材质
新型槽盒及其附件的材质在满足防火性能要求的基础上，以遵循轻量化的原则。槽盒外壳选择1.5 mm厚的不锈钢材板材，外表面喷涂防火涂料，耐火性能采用FI级，耐火时间≥90 min；
内部屏蔽隔板、防火隔板、电缆支架选择阻燃V0级的纤维树脂复合材料。外壳防护等级选用IP40级，即能防止固体物质进入槽盒，也具备一定的防水能力。
变电站内除蓄电池室外，不存在腐蚀性环境，变电站内蓄电池室内照明、通风等线路均采用热镀锌钢管暗敷，不设置综合布线槽，因此本次研究的新型槽盒不需要考虑防腐蚀能力。
2.1.2 新型槽盒的结构
新型槽盒采用分层分布结构架设，便于区分线缆种类及规格，层与层之间采用防火隔板分隔。采用模块化连接组成，每段长度为150~200 cm，内部屏蔽板、电缆支架均采用卡扣方式固定在预装固件上。槽盒采用侧面开门的方式，开门方式辅以阻尼式弹簧合页。
2.1.3 智能变电站内线缆分类及线槽分层型式
智能变电站敷设于综合布线槽内的主要线缆按用途可分为正常照明及低压动力用线缆、消防应急照明线缆、火灾报警用线缆、二次信号线缆及通信线缆。
综合布线新型槽盒根据线缆的不同其敷设需求不同，主要采用3层分隔方式：①消防应急照明线缆和火灾报警用线缆等消防负荷用线缆设置独立通道，敷设于槽盒的最上层；
②正常照明及空调、风机等低压动力用线缆属于三级负荷，敷设于槽盒中间层；
③有抗干扰要求的二次控制回路和通信回路等弱电信号回路线缆敷设于槽盒最下层。各隔层间采用防火隔板分隔，中间层和最下层间增设屏蔽隔板，加强信号线缆与低压动力线缆间的屏蔽效果［2］。综合布线新型槽盒隔层布置图综合布线新型槽盒结构图如图1所示。
图1 综合布线新型槽盒隔层布置图综合布线新型槽盒结构图
2.1.4 新型槽盒的标准化尺寸设计
为了实现实现标准化智能变电站内综合布线设计方案及工厂化加工，结合实际变电站规模的大小及不同路径综合布线槽内线缆敷设的数量，按照“同一路径无防干扰要求的线缆，金属槽盒内导线的总截面不宜超过其截面积的40%，且金属槽盒内载流导线不宜超过30根”及“控制、信号等非电力回路导线敷设于同一金属槽盒时，导线的总截面积不宜超过其截面的50%”的原则［3］，本次研究的综合布线新型槽盒分为水平主槽盒和分支槽盒，减少同一个变电站内槽盒规格尺寸种类，同一个变电站内采用一种规格的水平主槽盒与不超过3种规格的分支槽盒的组合。综合布线新型槽盒及对应支架尺寸详见表1。
表1 综合布线新型槽盒及对应支架尺寸（单位：mm）
槽盒内的隔层间距为一般推荐尺寸，隔层采用的阻燃支架组装孔设计为间距可调的通用型支架，组装孔间距按20 mm设置，对于有特殊需求或个别分支线缆数量分布不均衡，需要调整隔层间距时，在支架组装时也能够灵活控制隔层间距。阻燃支架组装示意图（如图2）。
图2 阻燃支架组装示意图（单位：mm）
各电压等级智能变电站内综合布线槽盒尺寸按表2选取。
表2 智能变电站综合布线槽盒尺寸（单位：mm）
2.2 智能变电站综合布线新型槽盒的敷设
根据电网公司智能变电站标准化提升工作方案，以及电气土建接口标准化要求，就建筑电气、消防、暖通、智能辅助、接地等专业需求，对所有电气接口位置进行梳理，形成标准化方案，通过管线综合布置，在平面与立面多维度科学布置管线的走向与路径，确保在各平面上减少交叉、布线科学、施工方便，使同类型电气接口高度统一，美观大方。
2.2.1 敷设原则
（1）智能变电站综合布线新型槽盒的整体方案采用水平主槽盒加竖向分支槽盒的布置方式。
（2）水平主槽盒根据槽盒大小、敷设路径中墙面和梁柱的分布情况，以及动力、照明及消防设备的分布情况，可选择支架安装、吊架安装及膨胀螺栓固定的安装方式，水平主槽盒用于动力照明、火灾报警等总线敷设。
（3）竖向分支槽盒沿柱和墙的拐角处敷设，通过铆钉或结构胶直接固定在墙板上，用于开关、灯具、火灾报警等设备线缆的引下。墙面开关、灯具、火灾报警等设备尽量采用集中布置的方式，减少竖向分支槽盒的引下数量。
（4）结合智能变电站通用设计标准中的配电装置楼建筑设计方案，梳理设备类型和安装需求，确定站内各设备安装高度。
（5）独立施工，各施工式序互不干扰，减少综合布线槽与墙面及地面的交叉，提高装配效率。
2.2.2 综合布线槽盒安装高度
根据变电站内各配电装置室、辅助用房的建筑高度及站内照明灯具、辅助设施的安装高度，结合《火力发电厂与变电站设计防火标准》（GB 50229—2019）及《火灾自动报警系统设计规范》（GB 50116—2013）对变电站的消防要求，确定变电站内各设备安装高度（见表3）。
表3 变电站内设备安装高度标准
根据以上站内不同高度设备的安装，结合各功能房内门窗及风机的布置高度，同时为便于综合布线槽内线缆的更换及维护，变电站内综合布线槽安装高度统一采用3.0 m（各功能房地面至槽盒中心的垂直距离）。对于站内高度不大于3 m的功能房，线槽的高度按线槽顶部低于梁底50~100 mm设置。
对于综合布线槽安装路径中存在风管、母线桥等设备或其他构造物时，应视槽盒距风管、母线桥等设备或其他构造物顶部和底部的距离，以综合布线槽及其他设备安全运行为原则，选择综合布线槽从顶部或底部穿越。
2.2.3 新型综合布线槽安装要求
（1）综合布线槽盒与热水管、蒸汽管同侧敷设时，应敷设在热水管、蒸汽管下方。当敷设有困难时，亦可敷设在热水管、蒸汽管上方，但净距不宜小于1 m。当与水管同侧敷设时，宜将综合布线槽敷设在水管的上方。
（2）10 kV配电装置室、35 kV配电装置室等房间跨度大，并且中间有较大照度和应急照明需求时，需在配电装置室中部增加一定的照明灯具，灯具可直接安装于槽盒底部，槽盒采用吊杆固定于配电室楼板，吊杆采用直径12 mm的热镀锌圆钢制作且带牙，外套灰色直径为20 mm的PVC管，吊杆上端与天花板连接处应带顶盖。在槽盒直线段每2~3 m、槽盒接头处、槽盒首端、终端及槽盒转角处设置吊架或支架。
（3）当水平主槽盒沿墙壁敷设时，竖向分支槽盒从水平主槽盒背侧连接，沿墙壁安装。当水平主槽盒沿楼板顶部敷设时，分支槽盒从水平主槽盒背侧连接，沿楼板顶部安装，根据需要采用吊杆加固。当水平主槽盒贯穿顶部梁柱时，根据需要在背侧采用镀锌方管加固或线槽内采用加强杆加固。
（4）所有水平主槽盒与分支槽盒的连接处均采用防火隔板及有机防火堵料进行防火封堵，并做好封口处理。
（5）各段槽盒不锈钢外壳间采用不小于6 mm2的编织铜带跨接作等电位连接，作等电位连接后的不锈钢槽盒需就近与本层配电箱PE接地铜排可靠连接，接地端子与金属部件间的接地电阻不得大于0.05 Ω。
（6）综合布线槽盒的连接处，不得设在穿楼板或墙壁孔等处。
（7）同一回路的所有相线和中性线，应敷设在同一槽盒内。
（8）除专用接线盒内外，导线在综合布线槽内不应有接头。
（9）站内警卫室、卫生间、资料间、会议室等部分辅助用房设置有吊顶时，其综合布线槽应敷设于吊顶内，要求布线方便且布置美观。
（10）贴墙水平敷设的综合布线槽应避开竖直方向敷设的电缆竖井，综合布线槽应贴着竖井表面敷设，不得占用本期及远期竖直方向敷设的电缆竖井。必要时，可先安装竖直方向的电缆竖井及槽盒，再安装水平方向综合布线槽。
目前，变电站内综合布线方式各式各样，没有统一标准，不利于质量验收，本次研究的智能变电站综合布线新型槽盒布线简洁、直观，便于检查，方便更换及新敷设线缆，有利于实现变电站内综合布线的标准化、模块化及工厂化生产，减少施工工序、提高装配效率、降低运维成本，同时能保证变电站内电气、消防、暖通、智能辅助等设备的可靠运行，对于智能变电站的安全运行及可靠供电的意义重大。
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