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當我們要敷設一段電纜時,
需要多大的牽引力呢?
首先,我們先重溫一道初中物理題:
要拉動木塊,
所需要的力為:
F= μ · G
μ : 摩擦系數
G: 重力
咱們把小木塊換成電纜:
那么牽引力就呼之欲出了:
F= μ · W · L
μ : 摩擦系數
W: 電纜單位重量(N/m)
L: 電纜長度 (m)
是的,就是這么簡單,
最最最基礎的物理知識!
如果電纜敷設有坡度,
則要考慮電纜重力分量的影響,
F = WLμcosθ1 + WLsinθ1
當電纜水平彎曲牽引的時候,
計算公式又不一樣:
更多的牽引方式牽引力計算公式,
可詳見:
《城市電力電纜線路設計技術規(guī)定》DLT5221-2016
那是不是我們的牽引力足夠大?
就可以牽引無限長的電纜呢?
當然不行,
因為電纜本身能否承受的拉力是有限的!
電纜能夠承受的最大牽引力,
和敷設方式有關,
上述規(guī)范同樣給出了答案:
以800mm2銅芯皺紋鋁護套電纜為例:
采用牽引頭電纜的允許牽引力為:
800*70=56kN
上表中提到了不同的牽引方式,
主要分牽引頭和鋼絲網套。
電纜的牽引頭是安裝在電纜端部,用作牽引電纜的一種金具,能夠承受牽引電纜時的牽引力,具有和電纜端部相同的密封性能。制作方式為剝開電纜后用牽引頭與線芯壓接,因此其牽引力主要由線芯承受,能承受較大的牽引力,一般在出廠時由廠家制作完成。電纜線芯材質不同,電纜允許的牽引力也不同,具體如上表所示(注意單位是N/mm2)。主要用于110kV及以上電纜。 鋼絲網套是由細鋼絲繩編織而成,套在電纜端部的護層上,總牽引力必須小于護層允許牽引力(因此上表允許牽引力和電纜護層材質有關),當無牽引頭且敷設牽引力較小或輔助牽引,一般用于35kV及以下電纜的敷設。
既然電纜能承受的牽引力有限,
那么我們就要控制牽引力的大小,
由上可知,
一段電纜牽引力的大小主要與:
電纜的長度和摩擦系數有關。
1、電纜盤長
首先電纜盤長不能太長,
如果電纜盤長太長,
就需要在中間增加電纜輸送機。
如果電纜頭部的絞磨是在端部提供牽引力,
那么電纜輸送機則是在中間,
通過履帶夾緊電纜提供向前的輸送力。
咱們在之前的文章:
由于是大長度,大截面電纜,
電纜的牽引力就靠大型的電纜輸送機傳輸。
電纜輸送機要解決的核心問題是:
各個輸送機的同步問題!
如果輸送機不統(tǒng)一速率,
快的快、慢的慢,
則很容易造成電纜的擠壓破壞。
因此線路要配置控制箱,
保證所有輸送機同步運行。
2、摩擦系數
為了減少電纜與接觸面的摩擦系數,
同時也是保護電纜,
會在電纜沿線布置滑車。
不同接觸面的摩擦系數如下圖所示:
在工程實踐中,
敷設電纜的難點往往不在牽引力上,
而在于電纜側壓力的控制上!
根據公式,
側壓力和牽引力的相互關系為:
以800mm2銅芯皺紋鋁護套電纜為例:
S(銅芯面積)=800mm2
D(電纜外徑)=100mm
電纜允許的牽引力為:
800*70=56kN
假設按20D即2m的轉彎半徑,
則電纜承受的側壓力為:
56kN/2m=28kN/m
我們查看規(guī)范中對電纜側壓力的要求:
皺紋鋁護套電纜允許側壓力最大值才2~3kN。
遠遠小于按最大允許牽引力、2m轉彎半徑
計算得到的側壓力。
通過上文我們可以得出一些
非常適用的結論:
1、如同腰部是人類的“軟肋”一樣,
側壓力是電纜的“軟肋”,
電纜側面如果受力較大,
可能會導致金屬護套變形、主絕緣變形,
導致電纜永久損傷。
因此敷設電纜時要重點關照。
2、電纜敷設時的
20D轉彎半徑要求是最低要求,
而不是滿足20D就萬事大吉了!
尤其是在已經牽引了很長一段電纜,
又遇到大轉角時。
(此時的牽引力最大)
3、通過上一條我們也可以啟發(fā)我們:
如下圖所示,
把牽引機放在哪端接頭井比較合適?
4、對于大長度電纜,
路徑條件非常重要,
如果路徑筆直,
則適合大長度電纜,
如果路徑彎曲,
則電纜敷設會有很大困難。
這也是為什么
大長度電纜適合用于隧道敷設的原因。
最后,
咱們同樣以一道物理題結束,
感受一下如果轉彎半徑過小時、
電纜承受的巨大側壓力:
如上圖所示:
滑輪承受的壓力是多少?
通過簡單的受力分析可知,
滑輪承受到的壓力是2mg。
咱們把木塊替換成電纜,
則滑輪承受的壓力為2T,
根據力的相互性,
電纜承受到的壓力也為2T,
通過這么案例我們驚奇的發(fā)現!
如果利用滑車對電纜進行180度大轉彎,
電纜受到的側壓力將是牽引力的
2倍!