電纜終端塔接地電纜固定裝置的研制

周 斌，李 龍，張 健，宋慶彬

（國網(wǎng)浙江省電力有限公司湖州供電公司，浙江 湖州 313000）

0 引言

隨著我國城市化發(fā)展進(jìn)程的加快，對電網(wǎng)的供電質(zhì)量和土地資源的有效利用提出更高要求[1]。相比于架空輸電線路，電力電纜不但節(jié)約土地，而且受外界環(huán)境因素影響較小[2-3]，因此，越來越多的架空輸電線路被改造成電力電纜線路[4-6]。

目前，針對電纜終端塔主電纜和接地電纜的安裝施工工藝無尚無相關(guān)要求，因此，終端塔的建造完成就以電纜線路的正常投運(yùn)為唯一認(rèn)證要素。而在對電纜線路實際運(yùn)行維護(hù)過程中發(fā)現(xiàn)，由于受熱脹冷縮、大風(fēng)天氣和外力加載等自然環(huán)境的影響，接地電纜會發(fā)生脫落和變形，嚴(yán)重影響電纜的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

在對接地電纜使用情況調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，以主電纜抱箍為出發(fā)點，研制出一種接地電纜固定裝置，并對其設(shè)計制作過程進(jìn)行了詳細(xì)論述?，F(xiàn)場使用結(jié)果表明，該裝置能夠有效避免接地電纜受自然因素影響發(fā)生脫落和變形，增強(qiáng)了電纜線路運(yùn)行的安全性。

1 現(xiàn)狀調(diào)查

1.1 湖州電網(wǎng)電纜終端塔相關(guān)基礎(chǔ)參數(shù)統(tǒng)計

近年來，國網(wǎng)湖州供電公司輸電運(yùn)檢室轄區(qū)內(nèi)電力電纜線路條數(shù)和公里數(shù)逐年增加，2000—2015年3月投運(yùn)、改造的220 kV、110 kV、35 kV電纜線路已有74條，電纜終端塔共計83基，主電纜和接地電纜數(shù)量均為288根，接地電纜截面積在 150～300 mm2，其外徑在 40～60 mm。 圖 1 是近5年來電纜線路新增條數(shù)，由圖1可知湖州供電公司轄區(qū)內(nèi)新增電纜線路呈逐年遞增趨勢。

雖然在數(shù)理統(tǒng)計上與架空輸電線路相比數(shù)據(jù)量小，但對變電站分布范圍而言，遍布整個湖州地區(qū)，其對城市電網(wǎng)的重要性足以引起輸電運(yùn)檢室的高度重視，每年因電力電纜線路的存在，輸電運(yùn)檢室的工作量也大大增加。

圖1 近5年來電纜線路新增條數(shù)

1.2 接地電纜脫落和變形現(xiàn)象數(shù)理統(tǒng)計

輸電運(yùn)檢室有數(shù)據(jù)支撐的電纜線路接地電纜因變形、脫落需開展檢修作業(yè)的線路、相別、檢修次數(shù)及數(shù)理統(tǒng)計如表1所示。

由表1可知，隨著電纜線路的逐年增加，因接地電纜變形和脫落產(chǎn)生的檢修作業(yè)次數(shù)也在逐年增加，接地電纜發(fā)生變形和脫落率也會因電纜線路的投運(yùn)時間、線路總量的增加而變大，其平均概率約為33.5%。

綜上所述，接地電纜發(fā)生脫落和變形的情況普遍存在并呈逐年增加趨勢，發(fā)生接地電纜變形和脫落，極易引起電力電纜中斷供電事件的發(fā)生，嚴(yán)重影響輸電線路安全運(yùn)行，該問題亟待解決。

2 提出解決方案

2.1 方案的提出

經(jīng)過相關(guān)資料的查閱和調(diào)查研究，以主電纜抱箍為啟發(fā)點，提出3種可行性方案，并根據(jù)方案的原理和特征分別命名為抱箍式、抱箍連接式和子母抱箍式，設(shè)想圖如圖2所示。

表1 接地電纜脫落和變形數(shù)理統(tǒng)計

方案 1：抱箍式裝置（見圖 2（a）），該裝置為一個大的抱箍，將主電纜和接地電纜同時綁扎在一起，利用主電纜的固定性能確保接地電纜無脫落、變形，原理簡單易懂。

方案2：抱箍連接式（見圖2（b）），該裝置以主電纜抱箍為基礎(chǔ)，在主電纜抱箍上打孔，加裝一個接地電纜的抱箍，抱箍之間用螺栓連接，將接地電纜固定于主電纜抱箍上。

方案 3：子母抱箍式（見圖 2（c）），該裝置也以主電纜抱箍為基礎(chǔ)，但將接地電纜抱箍內(nèi)側(cè)的抱箍唇片加長，不破壞主電纜抱箍結(jié)構(gòu)，形成一個子母抱箍，將接地電纜固定。

圖2 方案設(shè)想

2.2 方案評估和最佳方案確定

針對2.1小節(jié)3種設(shè)想方案，從實際工作開展過程中較為關(guān)注的功能效果、安裝工藝要求、安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性5個方面進(jìn)行全方位對比分析評估，分析評估結(jié)果見表2。由表2可知，方案3具有明顯優(yōu)勢，因此，最佳方案確定為方案3（子母抱箍式）。

3 設(shè)計制作

3.1 材料和參數(shù)的確定

（1）子抱箍材料選擇。為保證其機(jī)械性強(qiáng)，不會在受力時發(fā)生變形和損壞，并且在戶外長久運(yùn)行不發(fā)生銹蝕等情況，不銹鋼和鋁質(zhì)材料為首選。由于鋼材料偏硬，容易對接地電纜造成摩擦損傷，因此選擇金屬性強(qiáng)、質(zhì)地軟、密度小的鋁質(zhì)材料為子抱箍的材料[7]。

（2）子抱箍參數(shù)的確定。經(jīng)現(xiàn)場實際調(diào)查得知，湖州電網(wǎng)35～220 kV接地電纜截面積為150～300 mm2，外徑 40～60 mm。 主抱箍使用 TGH-1型，固定螺絲間距19 cm。因此，確定子抱箍的參數(shù)如下：①子抱箍內(nèi)唇片長×寬×厚為190 mm×55 mm×12 mm；②外唇片長×寬×厚為120 mm×55 mm×12 mm；③抱箍彎度沖壓成半徑為17 mm的半圓弧，且內(nèi)、外側(cè)唇片的螺栓旋入長度可調(diào)節(jié)；④連接螺桿的長度為150 mm，并加裝彈簧用于調(diào)節(jié)緊固程度和長度。

（3）防銹、防磨損處理。對裝置噴防銹漆，同時為防止金屬材料對接地電纜有磨損，在子抱箍內(nèi)側(cè)加裝橡膠皮[8]。

3.2 設(shè)計圖紙

確定了接地電纜子母抱箍的尺寸及外形，繪制成CAD實際加工圖紙，如圖3所示。

3.3 成品制作

參照設(shè)計圖紙，聯(lián)系加工廠家對子母抱箍進(jìn)行加工制作，工具成品如圖4所示。

4 效果檢驗與鞏固措施

4.1 效果檢驗

2015年10月，經(jīng)輸電運(yùn)檢室審批同意后，在長田變電纜終端塔上安裝接地電纜子母抱箍，共計安裝9支。圖5是安裝接地電纜子母抱箍前、后的效果圖，圖5（a）中的接地電纜只是捆扎在主電纜上，極易隨風(fēng)擺動，長時間會造成接地電纜脫落和變形。圖5（b）采用研制的子母抱箍將接地電纜固定在主電纜上。

從安裝投運(yùn)伊始，運(yùn)維人員密切關(guān)注子母抱箍現(xiàn)場運(yùn)行狀況，截止2017年12月，采用子母抱箍固定的接地電纜均未發(fā)生脫落和變形，子母抱箍的使用有效避免了接地電纜隨風(fēng)擺動，現(xiàn)場已累計安全運(yùn)行超過2年。

現(xiàn)場使用情況表明：此處研制的接地電纜子母抱箍設(shè)計合理、安裝簡單、強(qiáng)度大，安裝使用后沒有發(fā)生接地電纜脫落和變形的情況，效果明顯，符合輸電線路生產(chǎn)實際需求，具有推廣使用價值。

圖3 子抱箍內(nèi)、外唇片加工圖紙

圖4 接地電纜子母抱箍成品

4.2 鞏固措施

（1）編制接地電纜子母抱箍的工藝規(guī)范、使用規(guī)范和維護(hù)規(guī)程。

（2）接地電纜子母抱箍在安裝施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格遵守文獻(xiàn)[9]有關(guān)規(guī)定。

（3）已投運(yùn)的接地電纜子母抱箍應(yīng)由線路運(yùn)維人員定期進(jìn)行檢查，如發(fā)現(xiàn)異常，及時對接地電纜子母抱箍進(jìn)行調(diào)整或更換。

（4）結(jié)合現(xiàn)場使用情況對接地電纜子母抱箍不斷進(jìn)行改進(jìn)，以便更好地推廣使用。

圖5 安裝接地電纜子母抱箍前、后效果

5 結(jié)語

針對輸電線路電纜終端塔接地電纜受自然因素影響發(fā)生脫落和變形的情況，從安全、實用和經(jīng)濟(jì)的原則出發(fā)，研制出接地電纜子母抱箍裝置，并對其使用效果進(jìn)行了現(xiàn)場確認(rèn)。結(jié)果表明，該裝置設(shè)計合理、安裝簡單，有效解決了接地電纜脫落和變形的問題，具有推廣使用價值[10-11]。