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当我们要敷设一段电缆时,
需要多大的牵引力呢?
首先,我们先重温一道初中物理题:
要拉动木块,
所需要的力为:
F= μ · G
μ : 摩擦系数
G: 重力
咱们把小木块换成电缆:
那么牵引力就呼之欲出了:
F= μ · W · L
μ : 摩擦系数
W: 电缆单位重量(N/m)
L: 电缆长度 (m)
是的,就是这么简单,
最最最基础的物理知识!
如果电缆敷设有坡度,
则要考虑电缆重力分量的影响,
F = WLμcosθ1 + WLsinθ1
当电缆水平弯曲牵引的时候,
计算公式又不一样:
更多的牵引方式牵引力计算公式,
可详见:
《城市电力电缆线路设计技术规定》DLT5221-2016
那是不是我们的牵引力足够大?
就可以牵引无限长的电缆呢?
当然不行,
因为电缆本身能否承受的拉力是有限的!
电缆能够承受的最大牵引力,
和敷设方式有关,
上述规范同样给出了答案:
以800mm²铜芯皱纹铝护套电缆为例:
采用牵引头电缆的允许牵引力为:
800*70=56kN
上表中提到了不同的牵引方式,
主要分牵引头和钢丝网套。
电缆的牵引头是安装在电缆端部,用作牵引电缆的一种金具,能够承受牵引电缆时的牵引力,具有和电缆端部相同的密封性能。制作方式为剥开电缆后用牵引头与线芯压接,因此其牵引力主要由线芯承受,能承受较大的牵引力,一般在出厂时由厂家制作完成。电缆线芯材质不同,电缆允许的牵引力也不同,具体如上表所示(注意单位是N/mm2)。主要用于110kV及以上电缆。 钢丝网套是由细钢丝绳编织而成,套在电缆端部的护层上,总牵引力必须小于护层允许牵引力(因此上表允许牵引力和电缆护层材质有关),当无牵引头且敷设牵引力较小或辅助牵引,一般用于35kV及以下电缆的敷设。
既然电缆能承受的牵引力有限,
那么我们就要控制牵引力的大小,
由上可知,
一段电缆牵引力的大小主要与:
电缆的长度和摩擦系数有关。
1、电缆盘长
首先电缆盘长不能太长,
如果电缆盘长太长,
就需要在中间增加电缆输送机。
如果电缆头部的绞磨是在端部提供牵引力,
那么电缆输送机则是在中间,
通过履带夹紧电缆提供向前的输送力。
咱们在之前的文章:
由于是大长度,大截面电缆,
电缆的牵引力就靠大型的电缆输送机传输。
电缆输送机要解决的核心问题是:
各个输送机的同步问题!
如果输送机不统一速率,
快的快、慢的慢,
则很容易造成电缆的挤压破坏。
因此线路要配置控制箱,
保证所有输送机同步运行。
2、摩擦系数
为了减少电缆与接触面的摩擦系数,
同时也是保护电缆,
会在电缆沿线布置滑车。
不同接触面的摩擦系数如下图所示:
在工程实践中,
敷设电缆的难点往往不在牵引力上,
而在于电缆侧压力的控制上!
根据公式,
侧压力和牵引力的相互关系为:
以800mm²铜芯皱纹铝护套电缆为例:
S(铜芯面积)=800mm²
D(电缆外径)=100mm
电缆允许的牵引力为:
800*70=56kN
假设按20D即2m的转弯半径,
则电缆承受的侧压力为:
56kN/2m=28kN/m
我们查看规范中对电缆侧压力的要求:
皱纹铝护套电缆允许侧压力最大值才2~3kN。
远远小于按最大允许牵引力、2m转弯半径
计算得到的侧压力。
通过上文我们可以得出一些
非常适用的结论:
1、如同腰部是人类的“软肋”一样,
侧压力是电缆的“软肋”,
电缆侧面如果受力较大,
可能会导致金属护套变形、主绝缘变形,
导致电缆永久损伤。
因此敷设电缆时要重点关照。
2、电缆敷设时的
20D转弯半径要求是最低要求,
而不是满足20D就万事大吉了!
尤其是在已经牵引了很长一段电缆,
又遇到大转角时。
(此时的牵引力最大)
3、通过上一条我们也可以启发我们:
如下图所示,
把牵引机放在哪端接头井比较合适?
4、对于大长度电缆,
路径条件非常重要,
如果路径笔直,
则适合大长度电缆,
如果路径弯曲,
则电缆敷设会有很大困难。
这也是为什么
大长度电缆适合用于隧道敷设的原因。
最后,
咱们同样以一道物理题结束,
感受一下如果转弯半径过小时、
电缆承受的巨大侧压力:
如上图所示:
滑轮承受的压力是多少?
通过简单的受力分析可知,
滑轮承受到的压力是2mg。
咱们把木块替换成电缆,
则滑轮承受的压力为2T,
根据力的相互性,
电缆承受到的压力也为2T,
通过这么案例我们惊奇的发现!
如果利用滑车对电缆进行180度大转弯,
电缆受到的侧压力将是牵引力的
2倍!