縮短220kV電力電纜豎直蛇形敷設(shè)時(shí)間的研究

1、縮短220kv電力電纜豎直蛇形敷設(shè)時(shí)間的研究 摘 要：本文以太陽(yáng)宮熱電廠接入孫河工程為例，闡述了電纜蛇形敷設(shè)的重要意義，對(duì)兩種蛇形敷設(shè)方式進(jìn)行了分析。通過(guò)傳統(tǒng)電纜敷設(shè)方法和改進(jìn)后的電纜敷設(shè)施工方式的比較，得出使用專(zhuān)用拿彎工具可以大大縮短220kv電纜的豎直蛇形敷設(shè)時(shí)間。 關(guān)鍵詞：蛇形敷設(shè) 專(zhuān)用拿彎工具 一、 引言 城市的快速發(fā)展增加了電力需求。隨著負(fù)荷電流增大，隧道環(huán)境溫度相應(yīng)提升，電力電纜會(huì)發(fā)生熱脹冷縮，因而產(chǎn)生一種電纜內(nèi)部的機(jī)械力，一般這種機(jī)械力稱為熱機(jī)械力。電纜在熱機(jī)械力的作用下將反復(fù)出現(xiàn)彎曲變形，使電纜金屬護(hù)套產(chǎn)生疲勞應(yīng)變，造成電纜本體及其附件的損失，發(fā)生電力故障。為了避免電力電纜在運(yùn)

2、行過(guò)程中因熱應(yīng)力造成損傷一般是采用連續(xù)蛇形敷設(shè)方法。采用蛇形敷設(shè)后，能把電纜的畸變量分散到各個(gè)蛇形弧上，通過(guò)理論分析和試驗(yàn)證實(shí)電纜的畸變量沒(méi)有超過(guò)允許值，且裕度很大。 二、 蛇形敷設(shè)方式比較 蛇形敷設(shè)可分為水平蛇形和垂直蛇形二大類(lèi)，一般是取決于電纜的敷設(shè)空間。水平蛇形需要增加一定的敷設(shè)寬度，垂直蛇形則需增加敷設(shè)的高度。 （一）水平蛇形敷設(shè) 根據(jù)國(guó)外對(duì)電纜熱伸縮的研究，因電纜溫度變化而產(chǎn)生的軸向力除了與電纜本體的抗彎度和因電纜本體重量產(chǎn)生的摩擦力有關(guān)外，還與電纜線膨脹系數(shù)、溫升有關(guān)。敷設(shè)電纜時(shí)按設(shè)計(jì)的蛇形波節(jié)進(jìn)行，蛇形節(jié)距一般取68m、弧幅取1.52倍的金屬護(hù)套平均外徑，在每半個(gè)波節(jié)段用非磁性電

3、纜夾具固定，夾具的間距和蛇形波的最大幅值取決于電纜的線膨脹系數(shù)和溫升。 （二）豎直蛇形敷設(shè) 電纜垂直蛇形敷設(shè)的波形設(shè)計(jì)與水平蛇形設(shè)計(jì)相同，需根據(jù)電纜占用空間、施工方便、軸向力等條件選擇，但要在蛇形弧頂部設(shè)電纜支持金具。蛇形節(jié)距一般取46m、弧幅取1.52倍的金屬護(hù)套平均外徑。然后考慮電纜的固定，在蛇形末端，裝設(shè)約束型夾具；在蛇形弧頂；要在每個(gè)蛇形弧頂把電纜固定于支架上。 （三）兩種蛇形敷設(shè)方式比較 垂直蛇形敷設(shè)和水平蛇形敷設(shè)均是大截面電纜常用的敷設(shè)方式，兩者在實(shí)際工程設(shè)計(jì)和運(yùn)行中均被證明是安全可靠的，但各有自已的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。 1.垂直蛇形敷設(shè)優(yōu)勢(shì) 垂直蛇形敷設(shè)一般采用46m的蛇形節(jié)距，即每46

4、m只需布置一個(gè)支持點(diǎn)，可以大大減少支撐的支架橫擔(dān)數(shù)量，從而節(jié)約工程投資。 垂直蛇形敷設(shè)在支持點(diǎn)之間電纜自然下垂，很大程度避免了這個(gè)問(wèn)題。 采用垂直蛇形敷設(shè)的形式利用的主要是隧道的高度，占用隧道寬度小，因此垂直蛇形敷設(shè)往往能更合理利用隧道內(nèi)的空間。 2.水平蛇形敷設(shè)優(yōu)勢(shì) 水平蛇形的支架布置一般在1m間距，每個(gè)波節(jié)電纜的重量能比較平均地分配在多個(gè)支架上，對(duì)單根支架及橫擔(dān)的受力要求較低。 水平蛇形占用層間距較小，隧道側(cè)墻可敷設(shè)較多回路的電纜。 三、 電纜敷設(shè)的要求 太陽(yáng)宮熱電廠接入孫河工程是北京市重點(diǎn)工程（以下稱太陽(yáng)宮工程）北段盾構(gòu)隧道內(nèi)電纜采用垂直蛇形敷設(shè)，波幅w為80mm，波節(jié)為3米， 即每隔3

5、米用電纜抱箍固定一次，為非接觸品字形單體抱箍固定。對(duì)于大截面電纜而言，負(fù)荷電流變化時(shí)，由于導(dǎo)體的溫度變化而引起膨脹或收縮將產(chǎn)生巨大的機(jī)械力，會(huì)造成電纜蠕動(dòng)。為了保證電纜在蠕動(dòng)時(shí)仍能滿足電纜彎曲半徑要求，需采用蛇形敷設(shè)的方式。 四、 傳統(tǒng)電纜敷設(shè)的施工方法 傳統(tǒng)電纜蛇形敷設(shè)的施工方法為“手扳葫蘆綜合法”，一般所需的工具有：手扳葫蘆，吊裝帶，木塊， 1m長(zhǎng)角鐵等，數(shù)量、規(guī)格根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況而定。 施工時(shí)采用邊敷設(shè)邊拿彎的方式，以從左至右的順序進(jìn)行電纜拿彎固定為例，先將電力電纜從電纜輸送機(jī)上移至電纜支架上，將左側(cè)的電纜固定后用手扳葫蘆、吊裝帶等工具借助電纜隧道支架進(jìn)行電纜拿彎工作后，再利用木塊、1m

6、長(zhǎng)角鐵將電纜的蛇形固定住，待整條地電纜全部完成拿彎固定后，需要等待一段時(shí)間再將固定電纜蛇形的工具拆除。 由于沒(méi)有相應(yīng)的工器具，傳統(tǒng)的電纜垂直蛇形敷設(shè)一般應(yīng)用人力，拿彎的時(shí)間較長(zhǎng)。采用人力彎曲電纜非常困難，且蛇形敷設(shè)波峰波谷的幅值不易精確達(dá)到。 電纜蛇形拿彎過(guò)程大致分為5個(gè)部分：搬運(yùn)電纜人力拿彎測(cè)量調(diào)整電纜固定。 搬運(yùn)電纜：將放纜設(shè)備上的電纜通過(guò)人力方式，放置在電纜支架上。 人力拿彎：使用工具讓電纜在水平或豎直方向上有蛇形彎曲。 測(cè)量：測(cè)量蛇形波幅。 調(diào)整：如果蛇形波幅不滿足設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行調(diào)整直到符合為止。 電纜固定：調(diào)整后需要對(duì)蛇形進(jìn)行固定，防止電纜受到機(jī)械損傷。 五、 改進(jìn)后電纜敷設(shè)的施工方

7、法 （一）專(zhuān)用拿彎工具的介紹 1. 專(zhuān)用拿彎工具的整體設(shè)計(jì) 液壓機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)度滿足電纜蛇形的波幅要求。接口改裝成可與通用的單孔油管配合的型式，可以使用手動(dòng)泵或電動(dòng)泵進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。采用液壓裝置可以使得電纜在蛇形彎曲過(guò)程受力增加的均勻、緩慢，避免了用力過(guò)大、過(guò)快。 2. 頂部金具設(shè)計(jì) 頂部金具與液壓機(jī)構(gòu)采用螺紋連接，可方便更換不同高度的頂部金具，以滿足不同的隧道環(huán)境使用。支撐橫擔(dān)長(zhǎng)度為1300mm，可以配合電纜支架的間距使用，采用可折疊且可拆卸的形式，折疊方式為橫擔(dān)可圍繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，用橫銷(xiāo)及銷(xiāo)孔進(jìn)行固定。折疊簡(jiǎn)單方便，便于搬運(yùn)及上下井口的吊裝。 3. 底部金具設(shè)計(jì) 底部金具采用高強(qiáng)度螺栓與液壓機(jī)構(gòu)連接，螺

8、栓規(guī)格為m12內(nèi)六角型式。與電纜接觸的弧形金具為鍍鎳件，采用合理的長(zhǎng)度及弧角設(shè)計(jì)，要考慮電纜外徑及與蛇形敷設(shè)的波節(jié)、波幅配合。其弧角彎曲程度與電纜金屬護(hù)層的彎曲程度相適應(yīng)，使得接觸面積加大，從而降低了單位面積的受力情況，使得蛇形彎曲平滑、自然，且更好的滿足電纜彎曲半徑要求。 （二）施工方法 利用專(zhuān)用工具進(jìn)行電纜蛇形拿彎工作，主要是將專(zhuān)用拿彎工具放置在電纜的垂直方向上，液壓桿上部橫擔(dān)支撐塊，液壓桿的伸縮控制電纜的波幅，當(dāng)電纜的波幅符合設(shè)計(jì)要求時(shí)，用支撐塊對(duì)波幅進(jìn)行固定。 六、 結(jié)論 電力電纜的熱伸縮和熱應(yīng)力的產(chǎn)生是電纜在運(yùn)行過(guò)程中溫度變化的正常物理現(xiàn)象，我們要給予充分的認(rèn)識(shí)，以蛇形敷設(shè)的方式，吸收變形，減小熱應(yīng)力，保證電纜可靠運(yùn)行。 專(zhuān)用蛇形彎曲工具的研制降低了人工的操作強(qiáng)度，減少蛇形敷設(shè)過(guò)程中的施工用工，節(jié)約電纜敷設(shè)的整體費(fèi)用，降低了電纜在蛇形彎曲敷設(shè)過(guò)程中因受力過(guò)大產(chǎn)生損傷的幾率，保證了電纜的敷設(shè)質(zhì)量，提高了電纜垂直蛇形敷操作的規(guī)范化程度，大大縮短了220kv電力電纜垂直蛇形敷設(shè)的施工時(shí)間。將該專(zhuān)用蛇形彎曲工具改進(jìn)后，對(duì)220kv及以下的電力電纜線路施工具有推廣應(yīng)用價(jià)值。 參考文獻(xiàn)： 1張瀾濤等.220kv超大截面電力電纜敷設(shè)工藝o.電力技術(shù)網(wǎng)，2012.10。 2史傳卿 電力電纜。北京，中國(guó)電力出版社，2004。 3李宗廷等. 電力電纜施工手冊(cè)m. 北京： 中國(guó)