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电缆敷设牵引力和侧压力的计算(专业版)

 jixinjun 2023-08-03 发布于河南
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Part01
牵引力的计算和控制
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当我们要敷设一段电缆时,

需要多大的牵引力呢?

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首先,我们先重温一道初中物理题:

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要拉动木块,

所需要的力为:

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F= μ · G

μ : 摩擦系数

G: 重力

咱们把小木块换成电缆:

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那么牵引力就呼之欲出了:

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F= μ · W · L

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μ : 摩擦系数

W: 电缆单位重量(N/m)

L: 电缆长度 (m)

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是的,就是这么简单,

最最最基础的物理知识!

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如果电缆敷设有坡度,

则要考虑电缆重力分量的影响,

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F = WLμcosθ1 + WLsinθ1

当电缆水平弯曲牵引的时候,

计算公式又不一样:

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更多的牵引方式牵引力计算公式,

可详见:

《城市电力电缆线路设计技术规定》DLT5221-2016 

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那是不是我们的牵引力足够大?

就可以牵引无限长的电缆呢?

当然不行,

因为电缆本身能否承受的拉力是有限的!

电缆能够承受的最大牵引力,

和敷设方式有关,

上述规范同样给出了答案:

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以800mm²铜芯皱纹铝护套电缆为例:

采用牵引头电缆的允许牵引力为:

800*70=56kN

上表中提到了不同的牵引方式,

主要分牵引头和钢丝网套。

01
牵引头

电缆的牵引头是安装在电缆端部,用作牵引电缆的一种金具,能够承受牵引电缆时的牵引力,具有和电缆端部相同的密封性能。制作方式为剥开电缆后用牵引头与线芯压接,因此其牵引力主要由线芯承受,能承受较大的牵引力,一般在出厂时由厂家制作完成。电缆线芯材质不同,电缆允许的牵引力也不同,具体如上表所示(注意单位是N/mm2)。主要用于110kV及以上电缆。

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02
钢丝网套

钢丝网套是由细钢丝绳编织而成,套在电缆端部的护层上,总牵引力必须小于护层允许牵引力(因此上表允许牵引力和电缆护层材质有关),当无牵引头且敷设牵引力较小或辅助牵引,一般用于35kV及以下电缆的敷设。

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既然电缆能承受的牵引力有限,

那么我们就要控制牵引力的大小,

由上可知,

一段电缆牵引力的大小主要与:

电缆的长度和摩擦系数有关。

1、电缆盘长 

首先电缆盘长不能太长,

如果电缆盘长太长,

就需要在中间增加电缆输送机。

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如果电缆头部的绞磨是在端部提供牵引力,

那么电缆输送机则是在中间,

通过履带夹紧电缆提供向前的输送力。

咱们在之前的文章:

电缆分盘及大长度电缆(看新闻学知识!)》中,

由于是大长度,大截面电缆,

电缆的牵引力就靠大型的电缆输送机传输。

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电缆输送机要解决的核心问题是:

各个输送机的同步问题!

如果输送机不统一速率,

快的快、慢的慢,

则很容易造成电缆的挤压破坏。

因此线路要配置控制箱,

保证所有输送机同步运行。

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2、摩擦系数

为了减少电缆与接触面的摩擦系数,

同时也是保护电缆,

会在电缆沿线布置滑车。

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不同接触面的摩擦系数如下图所示:

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Part02
侧压力的计算和控制

在工程实践中,

敷设电缆的难点往往不在牵引力上,

而在于电缆侧压力的控制上!

根据公式,

侧压力和牵引力的相互关系为:

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以800mm²铜芯皱纹铝护套电缆为例:

S(铜芯面积)=800mm²

D(电缆外径)=100mm

电缆允许的牵引力为:

800*70=56kN

假设按20D即2m的转弯半径,

则电缆承受的侧压力为:

56kN/2m=28kN/m

我们查看规范中对电缆侧压力的要求:

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皱纹铝护套电缆允许侧压力最大值才2~3kN。

远远小于按最大允许牵引力、2m转弯半径

计算得到的侧压力。

通过上文我们可以得出一些

非常适用的结论:

1、如同腰部是人类的“软肋”一样,

侧压力是电缆的“软肋”,

电缆侧面如果受力较大,

可能会导致金属护套变形、主绝缘变形,

导致电缆永久损伤。

因此敷设电缆时要重点关照。

2、电缆敷设时的

20D转弯半径要求是最低要求,

而不是满足20D就万事大吉了!

尤其是在已经牵引了很长一段电缆,

又遇到大转角时。

(此时的牵引力最大)

3、通过上一条我们也可以启发我们:

如下图所示,

把牵引机放在哪端接头井比较合适?

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4、对于大长度电缆,

路径条件非常重要,

如果路径笔直,

则适合大长度电缆,

如果路径弯曲,

则电缆敷设会有很大困难。

这也是为什么

大长度电缆适合用于隧道敷设的原因。

最后,

咱们同样以一道物理题结束,

感受一下如果转弯半径过小时、

电缆承受的巨大侧压力:

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如上图所示:

滑轮承受的压力是多少?

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通过简单的受力分析可知,

滑轮承受到的压力是2mg。

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咱们把木块替换成电缆,

则滑轮承受的压力为2T,

根据力的相互性,

电缆承受到的压力也为2T,

通过这么案例我们惊奇的发现!

如果利用滑车对电缆进行180度大转弯,

电缆受到的侧压力将是牵引力的

2倍!

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