淺談電力電纜敷設(shè)施工方法

1、引 言

從技術(shù)角度來講，在具體敷設(shè)電纜時，控制電纜所受到的牽引力是保證敷設(shè)質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。同時，牽引力的大小也決定了電纜敷設(shè)施工的方案。如果牽引力過大，超過電纜允許承受的張力，將造成電纜內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷，影響電纜運(yùn)行壽命，甚至無法投運(yùn)送電。如果牽引力過小，小于電纜受到的摩擦力，電纜將卡在敷設(shè)途中，無法敷設(shè)到位，可能要增加電纜接頭數(shù)量。本文主要分析了電力電纜敷設(shè)施工方法，最后就牽引力監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計進(jìn)行探討。

2、電纜敷設(shè)施工機(jī)械

在電纜敷設(shè)施工中用于牽引電纜到安裝位置的機(jī)械稱為牽引機(jī)械，用它替代人的體力勞動和確保敷設(shè)施工質(zhì)量。常用牽引機(jī)械有卷揚(yáng)機(jī)，輸送機(jī)和電動滾輪。

1)卷揚(yáng)機(jī)。卷揚(yáng)機(jī)又稱牽引車。按牽引動力不同，有電動卷揚(yáng)機(jī)、燃油機(jī)動卷揚(yáng)機(jī)和汽車卷揚(yáng)機(jī)等。電纜敷設(shè)牽引應(yīng)選用與電纜最大允許牽引力相當(dāng)?shù)木頁P(yáng)機(jī)，不宜選用過大動力的牽引設(shè)備，以避免由于操作不當(dāng)而拉環(huán)電纜。一般水平牽引力為30kN的卷揚(yáng)機(jī)以滿足牽引各種常規(guī)電纜的需要。電纜敷設(shè)牽引常選用電動機(jī)功率為7.5kW的慢速電動卷揚(yáng)機(jī)，牽引線速度為7m/min。

2)輸送機(jī)。輸送機(jī)又稱履帶牽引機(jī)，是以電動機(jī)驅(qū)動的中型電動機(jī)械。它用凹型橡膠帶加緊電纜，用預(yù)壓彈簧調(diào)節(jié)對電纜的壓力(以不超過電纜允許側(cè)壓力為限)，使之對電纜產(chǎn)生一定推力。按水平推力大小輸送機(jī)有5kN、6kN和8kN等品種供選用。

3)電動滾輪。是一種小型牽引機(jī)械，其滾筒由電動機(jī)同步驅(qū)動，給予電纜向牽引方向的一定推力。一般電動滾輪的牽引攤力有0.5-1.0kN。

3、電纜敷設(shè)質(zhì)量控制

3.1 電纜彎曲半徑

在電纜路徑上水平或垂直轉(zhuǎn)向部位，電纜會受到彎曲。一般情況下，電纜在其結(jié)構(gòu)和材料上，允許存在不小于一定半徑范圍的彎曲，這對電纜性能不會產(chǎn)生影響。但是，過小的彎曲半徑將損傷電纜的絕緣層或護(hù)層。因此，在電纜敷設(shè)施工過程中，必須對電纜的彎曲半徑進(jìn)行檢測和控制。

電纜最小允許彎曲半徑與電纜外徑、電纜絕緣材料和護(hù)層結(jié)構(gòu)有關(guān)，通常規(guī)定以電纜外徑的倍數(shù)表示的一個數(shù)，作為最小允許彎曲半徑。

3.2 電纜敷設(shè)機(jī)械力控制

敷設(shè)電纜時，作用在電纜上的機(jī)械力有牽引力、側(cè)壓力和扭力。為防止敷設(shè)過程中作用在電纜上的機(jī)械力超過允許值而造成電纜機(jī)械損傷，敷設(shè)施工前必須按設(shè)計施工圖對電纜敷設(shè)機(jī)械力進(jìn)行計算。在敷設(shè)施工中，還應(yīng)采用必要措施以確保各段電纜的敷設(shè)機(jī)械力在允許值范圍內(nèi)。通過敷設(shè)機(jī)械力的計算，可確定牽引機(jī)的容量和數(shù)量，并按最大允許機(jī)械力確定被牽引電纜的最大長度和最小彎曲半徑。

(1)牽引力

牽引力是指作用在電纜被牽引方向上的拉力。如采用牽引端時，牽引力主要作用在電纜導(dǎo)體上，部分作用在金屬護(hù)套和鎧裝上。而沿垂直方向敷設(shè)電纜時，例如豎井和水底電纜敷設(shè)，牽引力主要作用在鎧裝上。

①牽引力計算方法:電纜敷設(shè)時的牽引力，應(yīng)根據(jù)敷設(shè)路徑分段進(jìn)行計算，總牽引力等于各段牽引力之和。②摩擦系數(shù):電纜在各種不同物體上牽引時的摩擦系數(shù)p，可參考如下的表1來選取。電纜的允許牽引力:電纜某受力部位的最大允許牽引力等于該部位材料的最大允許牽引力和受理面積的乘積。

(2)側(cè)壓力

垂直作用在電纜表面方向上的壓力稱為側(cè)壓力。側(cè)壓力主要發(fā)生在牽引電纜時的彎曲部位，例如電纜在轉(zhuǎn)角滾輪或圓弧形滑板上以及海底電纜的入水槽處，當(dāng)敷設(shè)牽引使電纜上要受到側(cè)壓力。盤裝電纜橫置平放，或用簡裝、圈裝的電纜，下層電纜要受到上層電纜的壓力，也是側(cè)壓力。

①側(cè)壓力的計算方法，應(yīng)考慮以下兩種情況。a、在轉(zhuǎn)彎處經(jīng)圓弧形滑板電纜滑動時的側(cè)壓力，與牽引力成正比，與彎曲半徑成反比;b、轉(zhuǎn)彎處設(shè)置滾輪，電纜在滾輪上受到的側(cè)壓力，與各滾輪之間的平均夾角或滾輪間距有關(guān)。②電纜的允許側(cè)壓力。包括滑動允許值和滾動允許值，可根據(jù)電纜制造廠

提供的技術(shù)條件或按下述規(guī)定:i.在圓弧形滑板上，具有塑料外護(hù)套的電纜不論其金屬護(hù)套種類，滑動允許側(cè)壓力為3kN/m;ii.在敷設(shè)路徑彎曲部分有滾輪時，電纜在每只滾輪上所受的壓力(滾動允許值)規(guī)定對無金屬護(hù)套的擠包絕緣電纜為1kN，對波紋鋁護(hù)套電纜為2kN，對鉛護(hù)套電纜為0.5kN。

(3)扭力

扭力是作用在電纜上的旋轉(zhuǎn)機(jī)械力。在電纜敷設(shè)過程中產(chǎn)生由于牽引鋼絲繩和電纜鎧裝及加強(qiáng)層在受力時有退扭作用而產(chǎn)生扭力。敷設(shè)電纜時可采用防捻器消除電纜扭力。

4、電纜敷設(shè)施工方法

機(jī)械施放時，電纜裝好拉線頭，預(yù)放好牽引鋼絲繩，如下圖l所示。將電纜盤和卷揚(yáng)機(jī)分別放置在電纜的起始端和終止端，輸送機(jī)放置在電纜敷設(shè)通道上，即可實施。

5、牽引力監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計

5.1 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

1)張力測量。正確測量牽引鋼絲繩的牽引力是本系統(tǒng)能否正常工作并且發(fā)揮正常功能的

關(guān)鍵，也是本系統(tǒng)最大的一個技術(shù)難點。

2)電纜敷設(shè)長度計米器的設(shè)計。如何正確控制所測得數(shù)據(jù)的精度，機(jī)械物接觸表面的防滑處理是我們需要解決的難題。

3)數(shù)據(jù)傳輸方式的選擇。由于本系統(tǒng)的2個主要設(shè)備張力儀和計米器不在同一個地方，但是計米器測得的電纜長度必須傳給張力儀進(jìn)行顯示、記錄和分析，因此兩個設(shè)備之間實現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)傳輸，是本系統(tǒng)能否正常工作的另一個技術(shù)難點。

5.2 系統(tǒng)的配置

將牽引力測量裝置固定在靠近卷揚(yáng)機(jī)處的鋼絲繩上，牽引力測量儀與牽引力測量裝置問通過信號電纜相連。電纜敷設(shè)長度計米器滾輪放在靠近電纜盤處的位置，并用信號電纜連接計米器測量儀。

牽引力測量儀與計米器測量儀之間通過無線數(shù)傳電臺進(jìn)行通信，實時互傳數(shù)據(jù)，使?fàn)恳y量儀、計米器測量儀兩者都可以實現(xiàn)實時牽引力和電纜敷設(shè)長度的顯示。無線發(fā)射用的天線采用分體式外接形式。

在牽引力測量裝置上設(shè)立數(shù)據(jù)存儲空間和USB接口，自動判斷有效數(shù)據(jù)并進(jìn)行存儲，并通過USB接口與電腦進(jìn)行實時數(shù)據(jù)交換，在電腦上顯示實時曲線。

使用這一方案的好處是:靈活性強(qiáng)?？梢詫恳y量裝置、計米器滾輪擺放在最佳位置(如工井下、輸送機(jī)旁邊等)，實現(xiàn)最好的測量效果。同時牽引力測量儀、計米器測量儀可以放在最適合觀察的位置，無線發(fā)射用的天線采用分體式外接形式，可以放置在適合信號發(fā)射和接收的位置;適應(yīng)性好。由于牽引力測量裝置要與牽引機(jī)、輸送機(jī)等進(jìn)行匹配，這種模塊化的系統(tǒng)方案可以允許對各模塊進(jìn)行單獨改型以及與各種設(shè)備進(jìn)行匹配;全過程牽引力測量。牽引力測量裝置固定在靠近卷揚(yáng)機(jī)處的鋼絲繩上，這樣就可以全程鍘量牽引力的大小;準(zhǔn)確的電纜敷設(shè)長度顯示。電纜敷設(shè)長度計米器滾輪靠近電纜盤處的位置，一方面可以較為準(zhǔn)確的記錄電纜敷設(shè)的長度，另一方面也便于計米器清零，從實際開始敷纜時進(jìn)行計數(shù)。

6、結(jié) 語

介紹了電力電纜的基礎(chǔ)知識以及電纜敷設(shè)的基本原理、施工方法、牽引力計算等，并可以看出敷設(shè)電纜時牽引力控制是施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵點，最后牽引力監(jiān)控系統(tǒng)的方案設(shè)計。