摘要：目前，我国的综合国力在不断的加强，为了提高变电站工程质量，适应变电站向智能化方向发展的要求，从工程设计的角度分析了变电站线缆敷设设计优化的若干问题，提出了设计优化方法。根据500kV吴宁变电站的工程实践，分析了与设计优化相关的技术经济问题，验证了此设计优化方法的可行性。
关键词：线缆敷设；设计优化；材料
引言：
线缆敷设设计是民机测试改装的一部分。随着民机向多电的发展日趋明显，加上适航当局对电气线路互联系统（EWIS）的认识越来越深，线缆敷设设计开始迅速进入关注范围，甚至已经成为适航当局的关注重点之一。目前，从设计角度来看，测试改装线缆敷设设计没有统一、明确的规则，而且由于种种原因，大部分设计工作只能在飞机本机设计工作完成后才能介入，导致敷设设计、开孔协调等工作很被动。另一方面，由于国内航空领域测试改装线缆在设计、实施方面刚刚起步，可利用的航空资源有限，导致其也要走一些弯路。本文从“行业规范”、“一体化”、“分阶段设计”和“线缆规划”四个方面来讨论如何更好地完成民机测试改装线缆敷设设计。
1优化敷设路径的布局
(1)开关场电缆敷设路径:对于空气绝缘开关装置(airinsulatedswitchgear，AIS)配电装置，纵向采用相邻两间隔共用1条电缆通道的形式，横向应尽可能只设置1条通道，并且电缆通道尽量靠近断路器后方布置，便于断路器的操作和运行维护;对于气体绝缘开关设备(gasinsulatedswitchgear，GIS)配电装置，纵向可以直接通过设备本体走线槽或底座夹层走线，横向可以仅沿汇控柜平行布置1条电缆通道。合理规划二次设备室的布局，尽量避免布置在开关场的端部。(2)二次设备室电缆敷设路径:在二次设备室位于建筑第1层时，采用电缆沟作为屏柜电缆的进出通道，当光缆或网线较多时可以设置柜顶桥架;在二次设备室位于建筑的第2层及以上时，采用架空活动地板层作为电缆通道，必要时可以在活动地板层设置电缆小支架或吊架，以便于线缆路径的规划和绑扎。主控室或主机房若设置于建筑的第2层，则与其他二次小室之间的电缆敷设通道可以采用竖井或桥架;若电缆光缆较少且高度未超过5m，则建议采用桥架或简易竖井，以减少工程量、便于施工安装。
2行业规范
2007年底，美国联邦航空管理局（FAA）发布FAR25部第123号修正案，使得EWIS正式成为现代民机设计和运营体系中一个重要的独立专业系统[1]；而后，2011年底，我国的CCAR-25也将EWIS设计要求加入到适航审定当中，推进了行业规范的监理与应用。但是，试飞改装线缆却和EWIS不尽相同，具有其特殊性。试飞改装线缆，其作用是为了得到飞机在试飞过程中的加装和改装参数数据，其存在是短期的。对于这些线缆的敷设要求，是必须和原机线缆保持一致，还是可以“从轻发落”，尚有待讨论。假设要求测试改装线缆的设计、安装要求和飞机本体一致，首先，必须从整体来提高测试改装设计的“一体化”程度（详见第2章）。其次，这样会增加设计成本。线缆敷设从设计到安装是一项巨大的工作，包括原理图的设计、接线图的设计、线束安装图和最后的线缆敷设，一环扣一环，如果过于苛刻，需要大量的人力、物力和时间。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆最后，试飞改装设备和线缆的拆除将极为繁琐。试飞结束之后，如果决定将飞机出售给航空公司，那么拆除如此多的按照飞机本体线缆敷设要求而完成的测试改装线缆，也将是一项巨大的工程。所以，对于测试改装线缆的设计和安装，还是需要初步形成行业规则，然后在设计时不断探索，在实践中完成检验，最后正式建立相对完善的试飞改装线缆设计和实施规则，保证飞机圆满完成试飞任务。
3合理选择电缆支架与安装方式
电缆支架按原材料的不同可分为金属支架、复合材料支架、陶瓷支架等几种，对于变电站工程，电缆支架的选用一般需考虑以下几个问题:机械特性、电气性能、化学性能、工程投资、工艺要求。钢制电缆支架机械强度好、工艺简单，但耐腐蚀性能弱，往往需要进行镀锌、刷漆等防腐处理，维护要求高，产品质量外观较差，工程造价一般。这种支架适用于环境条件好、防腐要求和工艺外观要求不高的场合。热固性、阻燃型复合材料电缆支架技术先进、外表光洁，机械比强度和比模量大、耐腐蚀、绝缘性能优良、全寿命周期综合效益高，特别适用于污秽地区、腐蚀性环境场所以及工艺外观要求较高的场合，其良好的工艺外观以及安装便利性为工程质量提供了保证。陶瓷材料电缆支架机械强度、环境耐候性、电气绝缘性能均较高，但自重较大、造价较高、安装运输不便，不适合大量应用于电缆敷设工程，仅在要求非常特殊的条件下应用。
4合理规划线缆安装图和设计图
线缆的安装一般是分区域的，而线缆的制造却是逐根的。如何在一次三维设计中既能实现区域化，又能表达整根线缆的信息，是规划的重点和难点。首先，按照飞机实际情况，根据安装需求，划分安装区域块。假如一根线缆穿过了飞机6个区域块，那么可以在每个区域块都建立一个安装数模，每个安装数模需包含所在区域所有线缆的一部分或多部分甚至整个部分，其不妨称作线束段。这样，当实际安装时，安装人员只需要调出此区域的线缆数模和其他辅助数模，就可以进行安装了；当进行线缆制造时，设计者可以通过三维软件，将每个区域块中同一线缆的线束段连接起来，再重新组成一个数模，然后将其展平，作为生产制造的关键输入。不仅可以保证设计质量，还为之后的安装工艺平台一体化提供了方便，一定程度上化解了由于数模升版所带来的工艺文件更新的连带问题。
5优化电缆沟内防火分隔
为满足电力电缆、控制电缆、双重化继电保护回路电缆隔离敷设的要求，目前普遍采取的方法是在双侧敷设电缆的电缆沟内安装水平防火隔板或垂直防火隔板。在实际施工过程中，防火隔板往往整张运送到变电站现场，施工人员根据现场实际情况进行切割，边缘毛糙，并且采用铁丝绑扎固定，安装松散，不方便拆卸。优化的方法有2种:(1)选用与电缆沟内支架相配套的防火隔板产品，如抽屉式防火隔板;(2)结合电缆敷设方式，采用一体化设计带防火分隔的组合式电缆槽盒。对于AIS智能变电站工程通常采用第1种方法;对于GIS智能变电站工程，通常采用桥架或槽盒作为电缆通道，既给予线缆更好的保护又便于防火分隔。
结语
(1)优化线缆敷设路径布局是智能变电站电缆、光缆敷设工程优化的基础。通过设计优化，500kV吴宁变电缆通道由常规设计的1900m减少为1135m，经济效益显著。(2)合理选择线缆敷设方式是智能变电站电缆、光缆敷设工程优化的核心。在实际工程中，需要根据工程技术和环境条件，按照满足运行可靠、便于维护的要求和技术经济合理的原则选用最佳敷设方式。(3)智能变电站较多采用光缆，可选择槽盒敷设方式以节省工程量。浅埋式地面电缆槽盒可以节省土方、施工便利，显著缩短建设周期。通过合理配置伸缩节，还能有效解决地基沉降对电缆通道产生的破坏。(4)FRP电缆支架技术先进、全寿命周期综合效益高，建议在重污秽地区变电站优先选用。
参考文献：
［1］GB50217—2007电力工程电缆设计规范［S］．北京:中国计划出版社，2008．
［2］浙江省电力公司基建部．变电工程标准化工艺设计［M］．北京:中国电力出版社，2010．
［3］GB50229—2006火力发电厂与变电站设计防火规范［S］．北京:中国计划出版社，2008．
论文作者:王永吉
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/5/9
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