供电电缆在高速公路通信管道中的敷设研究

郑小英

（福建源发电力勘察设计有限公司，福建福州 350000）

0 引言

众所周知，高速公路工程是一项极为复杂的工程，包含了大量野外机电设备、道路监控设备以及信号灯指示设备等用电设备，这为高速公路工程建设增加了很多困难。除此之外，高速公路工程野外机电设备具有分布范围广、分布点位多的特点，而且高速公路的机电设备大多是建设在野外远离配电机房。因此，高速公路机电设备的供电问题逐渐成为制约我国高速公路工程健康稳定发展的重要问题。

1 高速公路通信管道在高速公路工程中的作用

高速公路通信管道敷设是高速公路工程建设中重要的工作之一，更是高速公路主体工程与机电系统、高速公路照明设备、道路监控指示系统等工作系统的重要连接环节。除此之外，高速公路通信管道为各种电缆、光缆的敷设、维修提供了条件，并对高效发挥高速公路的实际作用有着极为重要的意义。高速公路通信管道可以为各种线路以及电缆、光缆提供铺线通道，这在很大程度上为国家资源的统一调配以及经济资源的节约做出了积极的贡献。与此同时，高速公路通信管道是高速公路信息通信、视频监控、收费系统建设的基础设施，不断提高高速公路通信通道的施工质量，可以有力保证干线管道、通信站、高速收费站、高速服务区、高速维修站等工作站点的正常运行。

2 高速公路供电电缆的设计与施工原则

2.1 高速公路供电电缆的设计原则

高速公路供电电缆的施工设计工作，不仅关系高速公路供电电缆的施工质量、高速道路交通的安全、高速公路工程的造价问题，同时还关系高速公路供电电缆的实际敷设工作是否能够正常展开。因此，高速公路供电电缆的设计，不仅要根据施工环境特点制定科学的设计方案，同时还要满足各种电缆、光缆的敷设要求。在进行高速公路供电电缆施工设计时，首先要测算高速公路整体工程用电设备的用电量，然后选择合适的供电电缆缆线。其次，在设计供电电缆时，要考虑后期的维护与检修工作，因此应对供电电缆缆线进行分层、分段设计，避免出现随意敷设的情况。除此之外，高速公路供电电缆的施工设计方案，要避开特殊建筑物以及人流密集地区，避免为后期的工程造成安全隐患[1]。

2.2 高速公路供电电缆的施工原则

高速公路供电电缆的施工，首先要根据电缆敷设方案选择合适的电缆缆线。一般情况下，为了保证高速公路整体工程的安全，要选择硅芯管铜芯电缆。其次，在实际施工时，要对电缆缆线进行严格的敷设前测试，保证供电电缆能够正常使用。除此之外，还应坚持以下施工规范：

第一，供电电缆敷设时尽可能远离工程爆破点位置。第二，供电电缆深埋敷设时要避开含有酸碱腐蚀以及电流电化敷设的区域。第三，供电电缆敷设时要远离白蚁危害的地段。第四，供电电缆深埋之后要在电缆两侧各10cm 的位置增设电缆保护板。第五，当供电电缆敷设于非冻土区域时，电缆外皮到地下构筑物之间的距离要大于30cm 以上。第六，供电电缆深埋敷设时，其外部绝缘层距离地面位置要大于70cm以上。

在保证坚持以上施工规范的同时，还需要对供电电缆采取保护措施，即加设电缆保护管。通常情况下，对供电电缆的保护工作要严格执行以下施工规范:第一，供电电缆保护管的管口位置应保持光滑不能有毛刺，其内壁应保持干燥整洁。第二，为了有效控制供电电缆不受电气干扰，在进行电缆保护管施工时应选择钢管材质的保护管。第三，对于防火以及机械性要求高的场所，应该采用钢管材质的保护管。第四，埋入地下的保护管必须满足耐腐蚀、耐高温以及抗压要求。第五，当供电电缆需要敷设于土壤水分比较大的地区时，供电电缆保护管应选择密封性良好的塑料材质保护管。第六，供电电缆保护管中不能出现过多缆线，每个保护管中只能出现一根电缆。第七，供电电缆保护管的内径不能小于供电电缆的外径，杜绝在进行保护管施工时出现保护管内壁与供电电缆绝缘皮发生摩擦的情况[2]。

3 高速公路通信管道敷设的具体要求

根据建设环境的不同，高速公路通信管道的敷设主要有以下要求：

第一，按照高速公路通信管道工程的实际特点、建设规模以及未来的发展方向，在实际施工时要明确高速公路通信管道的近期建设与未来发展之间的关系，不仅要着眼满足现在的实际需求，还需要能够支持未来的发展规划。与此同时，为了进一步提升高速公路通信管道的使用寿命，在选择管道材料时应选择外径大于40mm，内径大于35mm 的硅芯管材作为通信管道的主要材料。

第二，在高速公路互通结合处以及重点设施位置，要进行通信管道的加固，采用镀锌管对硅芯管进行加固保护，并且采用玻璃钢电缆保护管对供电电缆进行加固保护，以保证通信管道及供电电缆的使用安全。

第三，在通信管道敷设路线上，要每隔1000m 设置缆线分支利用孔，以保证各种机电设备能够有效连接通信管道中的各种光缆、供电电缆以及监控专属缆线。除此之外，在缆线分支利用孔位置，采用直径不低于120mm 的优质镀锌钢管对通信管道中的各种线缆进行加固保护。

第四，当通信管道施工路过高速公路桥梁或者桥梁式通道时，采用线缆保护箱对通信管道内的硅芯管进行保护。

第五，当通信管道通过涵洞时，应采用高空建设方式通过[3]。

4 高速公路远程供电方案

4.1 高速公路常用供电方式

通常情况下，高速公路工程的野外机电设备主要包括微波车辆测速仪、高速公路监控摄像系统、道路信息信号灯指示系统以及特殊天气条件下高速公路能见度检测系统等设备系统。其中，除道路信息信号灯消耗电能较多以外，其他几种设备实际消耗电能较少。与此同时，高速公路野外机电设备大部分是在高速公路沿线进行设计安装的，其具有条形分布的安装特点，并且所有设备均处在同一条直线上。高速公路野外机电设备的供电方式主要有低电压直接供电方式、太阳能发电供电方式、自然风力发电供电方式及远程供电方式等。其中，低压直接供电方式通常采用220V 或者380V 电压进行直接供电，其具有施工复杂、造价昂贵、后期维护难度大的特点。而太阳能发电供电以及风力发电供电会受到野外天气因素的影响，不能保证供电量的持续性，并且后期维护费用高。因此，在高速公路野外机电设备供电方式中，最常用的是远程供电方式。现阶段，为了进一步确保高速公路野外机电设备供电电压的稳定性和可靠性，又出现了交流远程供电和直流远程供电的供电方案。

4.2 交流远程供电方案

高速公路工程中的交流远程供电系统，其工作原理是通过科学利用电压浮动技术将电压与供电电缆线路中的压降进行抵消，以完成对高速公路远端机电设备的供电。交流远程供电系统是由电源发生装置、供电电缆、电源电压转换装置组成。其中,交流远距离供电系统的电源发生装置必须安装在变电所中，内置升压隔离变压器将交流远距离供电系统与供配电网隔离，并输出恒定电源（见图1）。电源发生装置根据供电电缆负载回路电流的变化，科学调节电缆回路的输出电压，以满足负载回路对电压的实际需求。除此之外，按照交流远程供电方式的供电特点，电压可以上升到800V 左右，因此有效降低了供电电缆的线缆截面积。通常情况下，供电电缆截面积在2×6mm2到2×16mm2之间都能满足实际工作要求。

图1 交流远程供电方案

4.3 直流远程供电方案

高速公路工程中的直流远程供电系统与交流远程供电系统不同，其是以220V 交流电压为基础供电电源，通过近端电力设备进行升压，将220V 电压调节成为400～800V 的直流电压，经过普通供电电缆或者新型复合光缆将电能输送到远端，然后科学地利用电源逆变器把400～800V 电压调节转换成220V 交流电压对高速公路不同机电设备进行有效供电。一般情况下，直流远程供电系统是由近端局部电力调节设备、电能输送缆线和远端电压调节设备三个组成部分构成。除此之外，高速公路收费站或者高速公路服务区的220V 用电设备以及380V 用电设备经过电压转换、整流以及滤波等方法将电压调节提升到330～600V 的直流电压，通过供电电缆与高速公路远端用电设备进行连接，而高速公路远端用电设备经过电压转换为合适的供电电压，为高速公路各种用电设备进行供电。直流供电系统直流电压的升高，有效降低了供电电缆的截面积，一般采用2×10mm2或者2×16mm2的供电电缆。

5 高速公路供电电缆敷设的注意事项

在高速公路通信管道中进行供电电缆敷设时，不仅要对高速公路沿线的用电设备进行科学的测量，在保证满足高速公路用电设备用电需求的同时，选择合适的供电电缆，还要充分考虑供电电缆的导体材质、供电电缆的截面积等因素，进一步降低线路发生电气火灾的风险。

5.1 供电电缆导体材料的选择

由于供电电缆的敷设是在高速公路通信管道之中，其敷设环境相对固定，并且对供电电缆回路的安全性要求较高，因此在选择供电电缆导体材料时一定要选择导电性能好的材料。在众多金属导体材料中，导电性能最好的为银材质的导体，其次是铜和铝。但是银导体材料的造价太高不适合广泛应用，除在特殊工作以及特殊用途情况下选择银芯电缆之外，一般情况下会选择铜芯电缆或者是铝芯电缆。而铜芯电缆与铝芯线缆相比，铜芯电缆具有机械强度大、容易延展、导电性能强的特点，因此在高速公路供电电缆的选择中一般选择铜芯电缆。

5.2 供电电缆的线缆截面积选择

在选择供电电缆时要充分考虑线缆的截面积，以保证供电电缆的使用安全。高速公路供电电缆的线缆截面积在选择时应符合以下几个要求。

第一，供电电缆通过负载电流时，供电电缆的线芯温度不能过高，否则会损害供电电缆的塑料绝缘层。通常情况下，聚氯乙烯塑料的持续工作最高温度是75℃，而交联聚乙烯塑料的长期持续工作最高温度是90℃。因此，在选择供电电缆时不仅要考虑线缆的截面积，还要考虑其绝缘层的材质。

第二，高速公路供电电缆通过短路电流时，不能超过其所允许的短路电流强度。

第三，高速公路供电电缆的电压损失要控制在相关标准允许的范围之内。

第四，高速公路供电电缆一定要有足够的机械强度，并且供电电缆在通信管道进行敷设时，要根据供电电缆截面积的不同采用适合的敷设方式，一般采用穿缆方法或者缆线牵引方法。牵引敷设应按照相关工作规范，一定要在穿管之前进行供电电缆穿管敷设最大长度的测算。与此同时，在通信管道中严禁出现两条供电电缆的组装接头。除此之外，还要在野外设备缆线分支利用孔部位进行供电电缆的加固，采用两根直径不低于110mm 的镀锌钢管对供电电缆进行保护，以保证供电电缆的安全使用。

5.3 供电电缆敷设施工的相关要求和规范

供电电缆在通信管道中进行敷设时，不仅要选择质量优良的电缆缆线，还要符合相关电缆缆线的敷设要求和规范。第一，敷设高速公路供电电缆时要考虑高速公路工程的整体规划，电缆缆线的敷设要做到引出方向一致、弯度一致、相互间的距离一致。第二，供电电缆敷设时要尽可能避开有腐蚀性杂质的土壤层。第三，尽量减少高速公路供电电缆与其他建筑设施的交叉，尤其是要尽量避开热力管道或者通信光缆。第四，高速公路供电电缆的敷设要选择深埋地下70～100cm，同时要注重对供电电缆的保护，在供电电缆周围要铺设软体保护层。第五，当供电电缆需进行弯曲时，其弯曲的半径不能小于自身缆线外径的25 倍，尽可能保护供电电缆不受损坏。

6 结语

供电电缆在高速公路通信管道中进行敷设，是一项极为复杂且重要的工作，其工作质量直接关系高速公路系统的正常运转。因此，深入研究高速公路通信管道供电电缆的敷设，对进一步提升我国高速公路工程的建设质量有着极为重要的意义。高速公路施工建设单位要从实际工作角度出发，积极研究高速公路通信管道敷设工作，大力促进我国高速公路工程的健康稳定发展。