.................................................. .................................................. 当我们要敷设一段电缆时, 需要多大的牵引力呢? 首先,我们先重温一道初中物理题: 要拉动木块, 所需要的力为: .................................................. F= μ · G μ : 摩擦系数 G: 重力 咱们把小木块换成电缆: .................................................. .................................................. 那么牵引力就呼之欲出了: F= μ · W · L μ : 摩擦系数 W: 电缆单位重量(N/m) L: 电缆长度 (m) .................................................. .................................................. 是的,就是这么简单, 最最最基础的物理知识! .................................................. .................................................. 如果电缆敷设有坡度, 则要考虑电缆重力分量的影响, F = WLμcosθ1 + WLsinθ1 当电缆水平弯曲牵引的时候, 计算公式又不一样: 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 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: 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。 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。 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。 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。 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: 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。 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。 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。 不同接触面的摩擦系数如下图所示: 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: 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: 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? 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: 如上图所示: 滑轮承受的压力是多少? 通过简单的受力分析可知, 滑轮承受到的压力是2mg。 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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