電纜彎曲半徑的現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)便測(cè)量

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化的進(jìn)程日益加速，城市電網(wǎng)中電力電纜的使用不斷增加。北京 市三環(huán)路以內(nèi)所有新建輸電線路幾乎全部使用電纜。此外， 城網(wǎng)架空線入地工程也在大范圍內(nèi)實(shí)施。電纜安全運(yùn)行的關(guān)鍵因素是其絕緣的良好程度和內(nèi)部電場(chǎng)分布的均勻性。 電纜彎曲半徑 是電纜敷設(shè)施工及運(yùn)行中保證其絕緣性能的主要指標(biāo)。 所謂彎曲半徑， 是指工程上把彎曲的 電纜近似看做一段圓弧，圓弧所在圓的半徑即為此彎曲電纜的彎曲半徑。如果電纜在敷設(shè)施工或運(yùn)行中彎曲半徑小于規(guī)定值， 會(huì)直接導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)的破壞， 最終致 使絕緣擊穿， 釀成安全質(zhì)量事故。 因此， 工程實(shí)踐中大量存在著對(duì)彎曲半徑進(jìn)行測(cè)量及判斷 的問題。本文就是要尋求一種簡(jiǎn)便且

2、準(zhǔn)確測(cè)量電纜彎曲半徑的方法， 以期正確判斷其符合性， 并 希望能對(duì)電纜敷設(shè)施工做一些預(yù)防性的指導(dǎo)。 由于電纜工程作業(yè)區(qū)狹窄， 要求測(cè)量方法有如 下特點(diǎn)：原理正確，方法簡(jiǎn)便，結(jié)果準(zhǔn)確。1 現(xiàn)狀分析目前工程實(shí)踐中，電纜的最小彎曲半徑規(guī)定值一般有三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：?設(shè)計(jì)值，規(guī)范的施工圖設(shè)計(jì)，都會(huì)明確給出施工時(shí)和運(yùn)行時(shí)的最小彎曲半徑值；?電纜生產(chǎn)廠家提供值；?電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗(yàn)收規(guī)范 (GB50168-92 )中第 條的規(guī)定。較大的電纜彎曲以目測(cè)就可以判定其合格 , 即：觀察曲線形狀，假定其圓心點(diǎn)，自假定 的圓心至最近的電纜本體，用直尺測(cè)量出其距離， 即為電纜彎曲半徑。 如果彎曲較小， 就必 須

3、經(jīng)測(cè)量而得出具體的數(shù)值， 再與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較。 怎樣才能簡(jiǎn)便、 準(zhǔn)確的進(jìn)行測(cè)量？首先 要建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。2 區(qū)別不同現(xiàn)場(chǎng)情況，分別建立數(shù)學(xué)模型2.1 只可于曲線內(nèi)側(cè)量取數(shù)值如圖 1，理論公式為2R = b 2/ (8a) + a/2應(yīng)用此法量取 a、b 兩數(shù)值，即得 R 值?？煞Q其為“弦高法”。內(nèi)M法2.2只可于曲線外側(cè)量取數(shù)值如圖2,理論公式為L(zhǎng) 弧=(n R/90)arcsinL弦/(2R)應(yīng)用此法量取 AB間弦長(zhǎng)L 弦/和弧長(zhǎng)L弧兩數(shù)值，即得 R值?？煞Q其為“弧長(zhǎng)法”。注意：運(yùn)用此公式已知 L弦/和L弧值，不易得出 R值(若已知L弦和R值，則容易得出L 弧值)?？墒褂肊XCEL電子表

4、格的智能計(jì)算功能，多次試選的R值以使L弦和L弧值相符。2.3三點(diǎn)法測(cè)量考慮到取直角和測(cè)量曲線的不方便，在前兩種情況下均采用三點(diǎn)法進(jìn)行測(cè)量(如圖3)。理論公式為R = b 2/2(b 2 - a 2/4) 1/2:實(shí)踐中取AB = BC分別量取AB= b、AC= a的長(zhǎng)度，即得 R值?？煞Q之為“三點(diǎn)法”。93三點(diǎn)法3 準(zhǔn)確性的檢驗(yàn)這三個(gè)理論公式的選用無(wú)疑是正確的。 但是將其應(yīng)用到工程實(shí)踐中， 準(zhǔn)確性如何呢？還 需要實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。筆者在同事的幫助下， 模擬實(shí)際工程情況作了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)： 我們?cè)诘孛嫔戏謩e劃出半徑為 1.8 m、1.4 m、1.2 m的一段弧。選取兩段不同外徑的電纜（ D = 73 mm、8

5、5 mm），并將實(shí) 驗(yàn)電纜彎成以上曲線，安排人員測(cè)量。得出數(shù)據(jù)并計(jì)算，其結(jié)果見表1。表 1 電纜彎曲數(shù)據(jù)Jt=1800測(cè)量癢位葉算村空剛L隹方法U內(nèi)阿0?0«211B100L7S6.913.10.73%1S161o .a燙* Jsirlaifi.s1751.S酬，73.43«152313.&0.741外1901200018731821522.7E 雷方蓬Z申04«K2 ftft31836.51&55.310.81.02*10ACiood1526覘半徑1400艶離n靈安復(fù)設(shè)半輕計(jì)奠半輕fiMtt««*方淮""&

6、quot;11<1內(nèi)20AO222914001400.S0.5O.(Mt12573&.211中20004L5222214站出1412.324 2i#m141323.&讓昶外104020CG1471142«47aas«方法+ 1張拴11436,5141521 + 51*5售1LOO1100202?« 4 Sf£=1200鬪鄧位fit垠»K預(yù)設(shè)弓務(wù)計(jì)«¥&蛀值:巻事方連""內(nèi)ZOQQ28235212Q0121111a.szi121212L中j190044021筠1236.S124

7、5.41255.59.1190+亦1.54«418001 2000127312?120鉞匸申&4£1SK3123.5:1235.51o.m1100110?19冗*«荒直*預(yù)設(shè)半住計(jì)茸爭(zhēng)徑144內(nèi)2000300212510O&1816.716.70.93*方法1773211*5%親設(shè)電L *ZQOO29321201S42,5,1»2319.51,1%二1905P 37,52 + 04«J1$QO井190320001940452轉(zhuǎn)方矗申赫丁1042 店1977,37.加三100010001316袪尸>W計(jì)算半徑帯臺(tái)值«

8、;*內(nèi)200011377.652.21.59%jew1M552能樓設(shè)電+200041222201442.514L9.fi22.91.59%146825.5i.mR-U0C1847 20001們1460251 . 6fi%中錢長(zhǎng)1建豪3 .1442.51 "1459.5171 .lBi10010001879耐部位咸套51杞球算半輕丙20<30547W3E512001181.*13-4L.0311181二 gL/眸t申200C處9裁訃1242.512J5.AO.4£t1J54o.mRs 12001S07'200012B&曲510 10.7$%方法申1左恵i

9、t-lta1242.5L2&7.114.5L.l&t10003Qg1耐對(duì)數(shù)據(jù)表的說明:?測(cè)量部位內(nèi)、中、外是指電纜彎成設(shè)定曲線后，其內(nèi)側(cè)、中部、外側(cè)；?弦長(zhǎng)、弦高、弧長(zhǎng)均為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，預(yù)設(shè)半徑為已知數(shù)據(jù)（R + D/2），計(jì)算半徑、偏差值、偏差率為計(jì)算結(jié)果（偏差率=偏差值 /預(yù)設(shè)半徑）；?方法一平均偏差率為 1.10%，方法二平均偏差率為 1.39%，方法三平均偏差率為 2.05%。4 實(shí)際工作中的推廣在以上實(shí)驗(yàn)中，分別用三種方法對(duì)電纜彎曲半徑進(jìn)行了確定。通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析，可得 出結(jié)論： 需要準(zhǔn)確測(cè)量并計(jì)算電纜彎曲半徑時(shí)， 此三種方法均可以應(yīng)用于工程實(shí)踐。 即使存 在人為的測(cè)量偏

10、差（任何工程測(cè)量都會(huì)存在， 但應(yīng)盡量減?。?，其平均偏差率在工程實(shí)踐中 是完全可以接受的。降低偏差率也有方法：視現(xiàn)場(chǎng)情況，取弦長(zhǎng)盡可能大，則測(cè)量誤差對(duì)最終結(jié)果的影響會(huì) 更小。依照上述公式，測(cè)量出數(shù)據(jù)后手工計(jì)算會(huì)有些煩瑣?？墒褂肊XCEL電子表格的智能計(jì)算功能，能夠輕松解決（因其使用現(xiàn)已相當(dāng)普遍，筆者無(wú)需贅述）。需要說明的是，三種方法適用于不同施工場(chǎng)地情況。如場(chǎng)地情況良好，則第三種方法操 作起來是最簡(jiǎn)單的。遇第二種情況，工程上有專用的卡尺可測(cè)量弦長(zhǎng)（實(shí)際操作中， 用 4.0鐵線也可完成）。在測(cè)量工具的使用上，更可以簡(jiǎn)化為一把卷尺、幾米小白線、幾米鐵線。5 將對(duì)數(shù)值的計(jì)算轉(zhuǎn)化為比較，減少計(jì)算量多數(shù)

11、情況下， 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)彎曲半徑的測(cè)量要由一線施工人員或質(zhì)檢人員來完成，要求每個(gè)施工人員都掌握這幾個(gè)公式， 并能夠正確熟練地進(jìn)行計(jì)算是比較困難的。另外，大多數(shù)情況下，只要知道實(shí)際半徑是否大于控制彎曲半徑就可以了， 而無(wú)須計(jì)算準(zhǔn)確的數(shù)值。 由此， 筆者想 到，能否設(shè)計(jì)一張表格， 使施工人員和質(zhì)檢人員現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量后無(wú)須計(jì)算，而只將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與表格數(shù)據(jù)相比較，就能判斷合格與否。將公式轉(zhuǎn)化，弦高法為：a = R - R2 - （b/2） 21/2;弧長(zhǎng)法為：L弧=（n R/90）arcsinL2 2 1/2弦/（2R）;三點(diǎn)法為：a = b（4 - b /R ）。表2 弦離法現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量電線彎曲半徑對(duì)照表（m）Rb=l

12、b=1.2b=22.2曰膛=0.058同應(yīng)=0.083m槿=0132=0.2402.10.0600.0880.1380.2512.00.0640-0920.1460-2691.90.0670.097D.1S40284L.90.0710.1030J640.3031.70.0750.1090.1740.3251,60.Q800.1170.1870.3511.50.0960.1250,2010.3821.40.0920-1350.2180.4201,30.1000-1470.2380.4691.20,1090.1610.2630.5371.10.1200*1780.2950,6421.00*1340

13、.2000.3391.0000.90*1520.2290,403*0.80,1760.2710522fan.具體到每一個(gè)工程，其電纜的型號(hào)是確定的，則其彎曲半徑控制值R也已經(jīng)確定。若再將三個(gè)公式中的b、L弦、b分別固定，則可求得相應(yīng)的 a控、L弧控、a控值。取多組可能的數(shù) 值，即得一張現(xiàn)場(chǎng)可用來比較的速查表（本文只給出了弦高法的速查表見表2。其它兩種方法的速查表，讀者可自行編制）。應(yīng)用微積分的知識(shí)可知：將三個(gè)公式中的b、L弦、b分別固定后，則相應(yīng)的 a、L弧、a與R成函數(shù)關(guān)系。在各自定義域內(nèi)，其增減關(guān)系：方法一、方法二為單減；方法三為單增。 直觀的圖形分析也可得出這個(gè)結(jié)論。由以上分析，可得出速查表的用法：?方法一：若a測(cè)大于a控，則彎曲半徑不合格，反之則合格。?方法二：若L弧測(cè)大于L弧控，則彎曲半徑不合格，反之則合格。?方法三：若a測(cè)大于a