浅谈电力电缆敷设施工方法

1、引　言

从技术角度来讲,在具体敷设电缆时,控制电缆所受到的牵引力是保证敷设质量的关键步骤。同时,牵引力的大小也决定了电缆敷设施工的方案。如果牵引力过大,超过电缆允许承受的张力,将造成电缆内部结构损伤,影响电缆运行寿命,甚至无法投运送电。如果牵引力过小,小于电缆受到的摩擦力,电缆将卡在敷设途中,无法敷设到位,可能要增加电缆接头数量。本文主要分析了电力电缆敷设施工方法,最后就牵引力监控系统方案设计进行探讨。

2、电缆敷设施工机械

在电缆敷设施工中用于牵引电缆到安装位置的机械称为牵引机械,用它替代人的体力劳动和确保敷设施工质量。常用牵引机械有卷扬机,输送机和电动滚轮。

1)卷扬机。卷扬机又称牵引车。按牵引动力不同,有电动卷扬机、燃油机动卷扬机和汽车卷扬机等。电缆敷设牵引应选用与电缆最大允许牵引力相当的卷扬机,不宜选用过大动力的牵引设备,以避免由于操作不当而拉环电缆。一般水平牵引力为30kN的卷扬机以满足牵引各种常规电缆的需要。电缆敷设牵引常选用电动机功率为7.5kW的慢速电动卷扬机,牵引线速度为7m/min。

2)输送机。输送机又称履带牵引机,是以电动机驱动的中型电动机械。它用凹型橡胶带加紧电缆,用预压弹簧调节对电缆的压力(以不超过电缆允许侧压力为限),使之对电缆产生一定推力。按水平推力大小输送机有5kN、6kN和8kN等品种供选用。

3)电动滚轮。是一种小型牵引机械,其滚筒由电动机同步驱动,给予电缆向牵引方向的一定推力。一般电动滚轮的牵引摊力有0.5-1.0kN。

3、电缆敷设质量控制

3.1　电缆弯曲半径

在电缆路径上水平或垂直转向部位,电缆会受到弯曲。一般情况下,电缆在其结构和材料上,允许存在不小于一定半径范围的弯曲,这对电缆性能不会产生影响。但是,过小的弯曲半径将损伤电缆的绝缘层或护层。因此,在电缆敷设施工过程中,必须对电缆的弯曲半径进行检测和控制。

电缆最小允许弯曲半径与电缆外径、电缆绝缘材料和护层结构有关,通常规定以电缆外径的倍数表示的一个数,作为最小允许弯曲半径。

3.2　电缆敷设机械力控制

敷设电缆时,作用在电缆上的机械力有牵引力、侧压力和扭力。为防止敷设过程中作用在电缆上的机械力超过允许值而造成电缆机械损伤,敷设施工前必须按设计施工图对电缆敷设机械力进行计算。在敷设施工中,还应采用必要措施以确保各段电缆的敷设机械力在允许值范围内。通过敷设机械力的计算,可确定牵引机的容量和数量,并按最大允许机械力确定被牵引电缆的最大长度和最小弯曲半径。

(1)牵引力

牵引力是指作用在电缆被牵引方向上的拉力。如采用牵引端时,牵引力主要作用在电缆导体上,部分作用在金属护套和铠装上。而沿垂直方向敷设电缆时,例如竖井和水底电缆敷设,牵引力主要作用在铠装上。

①牵引力计算方法:电缆敷设时的牵引力,应根据敷设路径分段进行计算,总牵引力等于各段牵引力之和。②摩擦系数:电缆在各种不同物体上牵引时的摩擦系数p,可参考如下的表1来选取。电缆的允许牵引力:电缆某受力部位的最大允许牵引力等于该部位材料的最大允许牵引力和受理面积的乘积。

(2)侧压力

垂直作用在电缆表面方向上的压力称为侧压力。侧压力主要发生在牵引电缆时的弯曲部位,例如电缆在转角滚轮或圆弧形滑板上以及海底电缆的入水槽处,当敷设牵引使电缆上要受到侧压力。盘装电缆横置平放,或用简装、圈装的电缆,下层电缆要受到上层电缆的压力,也是侧压力。

①侧压力的计算方法,应考虑以下两种情况。a、在转弯处经圆弧形滑板电缆滑动时的侧压力,与牵引力成正比,与弯曲半径成反比;b、转弯处设置滚轮,电缆在滚轮上受到的侧压力,与各滚轮之间的平均夹角或滚轮间距有关。②电缆的允许侧压力。包括滑动允许值和滚动允许值,可根据电缆制造厂

提供的技术条件或按下述规定:i.在圆弧形滑板上,具有塑料外护套的电缆不论其金属护套种类,滑动允许侧压力为3kN/m;ii.在敷设路径弯曲部分有滚轮时,电缆在每只滚轮上所受的压力(滚动允许值)规定对无金属护套的挤包绝缘电缆为1kN,对波纹铝护套电缆为2kN,对铅护套电缆为0.5kN。

(3)扭力

扭力是作用在电缆上的旋转机械力。在电缆敷设过程中产生由于牵引钢丝绳和电缆铠装及加强层在受力时有退扭作用而产生扭力。敷设电缆时可采用防捻器消除电缆扭力。

4、电缆敷设施工方法

机械施放时,电缆装好拉线头,预放好牵引钢丝绳,如下图l所示。将电缆盘和卷扬机分别放置在电缆的起始端和终止端,输送机放置在电缆敷设通道上,即可实施。

5、牵引力监控系统方案设计

5.1　系统关键技术

1)张力测量。正确测量牵引钢丝绳的牵引力是本系统能否正常工作并且发挥正常功能的

关键,也是本系统最大的一个技术难点。

2)电缆敷设长度计米器的设计。如何正确控制所测得数据的精度,机械物接触表面的防滑处理是我们需要解决的难题。

3)数据传输方式的选择。由于本系统的2个主要设备张力仪和计米器不在同一个地方,但是计米器测得的电缆长度必须传给张力仪进行显示、记录和分析,因此两个设备之间实现有效的数据传输,是本系统能否正常工作的另一个技术难点。

5.2　系统的配置

将牵引力测量装置固定在靠近卷扬机处的钢丝绳上,牵引力测量仪与牵引力测量装置问通过信号电缆相连。电缆敷设长度计米器滚轮放在靠近电缆盘处的位置,并用信号电缆连接计米器测量仪。

牵引力测量仪与计米器测量仪之间通过无线数传电台进行通信,实时互传数据,使牵引力测量仪、计米器测量仪两者都可以实现实时牵引力和电缆敷设长度的显示。无线发射用的天线采用分体式外接形式。

在牵引力测量装置上设立数据存储空间和USB接口,自动判断有效数据并进行存储,并通过USB接口与电脑进行实时数据交换,在电脑上显示实时曲线。

使用这一方案的好处是:灵活性强。可以将牵引力测量装置、计米器滚轮摆放在最佳位置(如工井下、输送机旁边等),实现最好的测量效果。同时牵引力测量仪、计米器测量仪可以放在最适合观察的位置,无线发射用的天线采用分体式外接形式,可以放置在适合信号发射和接收的位置;适应性好。由于牵引力测量装置要与牵引机、输送机等进行匹配,这种模块化的系统方案可以允许对各模块进行单独改型以及与各种设备进行匹配;全过程牵引力测量。牵引力测量装置固定在靠近卷扬机处的钢丝绳上,这样就可以全程铡量牵引力的大小;准确的电缆敷设长度显示。电缆敷设长度计米器滚轮靠近电缆盘处的位置,一方面可以较为准确的记录电缆敷设的长度,另一方面也便于计米器清零,从实际开始敷缆时进行计数。

6、结　语

介绍了电力电缆的基础知识以及电缆敷设的基本原理、施工方法、牵引力计算等,并可以看出敷设电缆时牵引力控制是施工质量控制的关键点,最后牵引力监控系统的方案设计。