电缆排管合理敷设长度的遗传算法探究

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1、电缆排管合理敷设长度的遗传算法探宄李彩侠（上海衡能电力设计有限公司）摘要：木文针对电缆排管合理敷设长度问题，分析了电缆排管敷设长度的制约因素，探讨了电缆排管敷设度数学模型的建立，并提出了一种优化计算电缆排管合理敷设长度的新算法一一遗传算法，实验结果表明，在实践中，电缆排管合理敷设长度可以根据实际情况适当地放宽边界，有助于确保今后电缆设备的安全可靠运行。关键词：电缆排管；合理敷设；长度；遗传算法在城市电网建设中，电缆排管敷设方式具有优越性。然而，在电网建设工程中，建设单位和运行单位对于电缆排管理敷设度两方意见不一，建设单位认为要对电缆排管敷设长度予以适当地增加，而

2、运行单位则认为要限制对电缆排管敷设长度的过度增加。为了解决这一争议问题，木文通过分析电缆排管敷设长度的制约因素，建立了电缆排管敷设长度的数学模型，明确了相关的边界条件，并通过遗传算法进行了计算，计算结果表明，在实践中，电缆排管敷设长度可以根据实际情况适当地调整，以确保今后电缆设备的安全可靠运行。一、电缆排管敷设长度的制约因素部分国家标准或设计规范对排管敷设长度给予了指导意见：（1）《电力电缆运行规程》中第五节第36条：“电缆工井位置和间距，应根据电缆施工时的允许拉力，可按照电缆的制造长度和地理位置等而定，一般不宜大于200m”；（2）《电力工程电缆设计规范》中规

3、定：“一般在100-200m以上长度的管路，可能出现受牵引张力限制间距而需设有拉线工作井”；（3）《民用建筑电气设计规范》中规定：在“线路转角、分支处应设电缆孔井，在直线段上，为便于拉引电缆也应设置一定数量的电缆人孔井，人孔井间的距离不应大于150mm”；（4）《国家电网公司电缆敷设典型设计技术导则》建议：“工井间距应按计算牵引力不超过电缆容许牵引力来确定，直线段一般不宜大于50m”。国家电网公司2010年颁布的《电力电缆运行规程》中也进一步明确排管敷设长度不宜超过130m。査阅国内外关于电缆排管敷设的文献以及实际设计施工的历史数据，结合现有施工条件与施工状况，

4、确定了决定电力电揽排管间距长度的制约因素（技术）:（1）电缆牵引力与侧压力要求；（2）电缆热伸缩量；（3）非开挖设备的能力；（4）电缆盘最大盘长；（5）电缆工井型式（直线或者转角工井）；（6）周边环境等其他因素。引入层次分析法确定上述制约因素的重要性次序。最终发现电缆工井型式、电缆敷设牵引力与侧压力要求、电缆热伸缩量以及电缆盘长依次为电缆敷设长度的主要制约因素。鉴于B前敷设技术己充分考虑了电缆热伸缩量的余量，结合现场敷设情况，可以确定，本次调研计算的关键因素体现在电缆工井型式、电缆敷设牵引力与侧压力要求以及电缆盘长3方面。二、排管敷设长度数学模型的建立经过简化的

5、包含多转角的电缆排管敷设模型如图1所示。四、算例分析以35kV电压等级的YJV22-3×400mm2交联聚乙烯绝缘电力电缆为例,4个转角都是900的极端情况，相应的计算参数：K=l;=70；q=l；S=400；=/2；L=15；W=189.95；u=0.38；R=2.32；g=9.8；Nl=N2=N3=N4=1.4.1电缆长度的制约条件（1）牵引力制约：T^Tm,其中Tm=kqS=l×70×l×400=28000N.（2）侧压力制约:T/R^Pm,其中Pm=3000N/m,R=20×116=2320mm

6、.4.2GA算法流程（1）变量的编码电缆规格为YJBV22,三芯，截面积400mm2,外径116mm,自重189.65N/m.根据前面的编码规则，按照电压等级I截面积I自重I芯数I转角I类型的次序进行编码，其22位的码串为010

7、001

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13、001.(2)初始种群的生成在GA算法中，随机产生100个大于0小于1000的实数组成一个群体，代表电缆优化长度一些可能解的集合。(3)迭代结果的显示经过50代的遗传变异，迭代进化，个体最终会收敛在最优解上。迭代结果见表1，每隔5代显示一次结果。最终，该条件下的电缆排管敷设长度收敛于103.7

14、591m.4.3计算结果及现场检验计算吋考虑到了以下几种电缆类型：①10kV3×400mm2②35kV3×400mm2③35kVl×630mm2④llOkVl×800mm2⑤220kVl&timeS;1200mm2.根据所得的最低值作为该模式下的排管敷设长度参考(表1).由表1可知，对于纯直线工井方式(四个一组)，电缆排管敷设长度可以适当放宽，但对于多个转角工井连续布置，则电缆排管敷设长度必须趋严控制。从简化设计角度考虑，国家电网规定电缆排管长度不宜超过130m比较合理，但可以根据现场情况作适当调整。建议今后在设计

15、阶段必须对工井的未来用途