《消除高压电缆系统安全运行隐患的措施(共18页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《消除高压电缆系统安全运行隐患的措施(共18页).doc（18页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选优质文档-倾情为你奉上消除高压电缆系统安全运行隐患的措施李新平 （重庆渝能泰山电线电缆有限公司 重庆 渝北）摘要:高压交联电缆，由于自身结构、材料和加工工艺的特点，决定在设计和运行电缆系统时要提高系统安全性的措施。在设计中要考虑电缆的弯曲强度、热膨胀收缩的位移、疲劳强度、机械力和电动力等等，另外，还要根据敷设环境和条件根据电缆和附件的特性，增加敷设的特殊装置，以提高系统的安全运行。本文就是围绕上述特性和影响因素，提出相应的提高电缆系统安全运行的措施。关键词:热收缩 敷设方式 伸缩装置 伸缩节 蛇形敷设 垂直敷设 轴向力 电缆弯曲刚度 专心-专注-专业引言对于高压交联电缆，由于自身结构、材料
2、和加工工艺的特点，决定在设计和运行电缆系统时要提高系统安全性的措施。在设计中要考虑电缆的弯曲强度、热膨胀收缩的位移、疲劳强度、机械力和电动力等等，另外，还要根据敷设环境和条件根据电缆和附件的特性，增加敷设的特殊装置，以提高系统的安全运行。本文围绕上述特性和影响因素，提出相应的提高电缆系统安全运行的措施，至于为满足电缆系统的电气性能的必要设计方案不在本章讨论范围之内。在较长的电缆系统中需要增加中间接头，安装中间接头的接头井，要考虑接头井长度宽度和高度，以便满足吸收电缆收缩给中间接头带来的破坏；直埋电缆要考虑电缆的敷设尺寸和形状，以满足吸收电缆收缩带来的机械应力；在大跨度敷设的的桥上敷设要考虑电缆
3、的震动疲劳和桥梁伸缩等的影响，提出相应的对应措施；对高落差敷设的电缆系统，要考虑高落差对电缆影响。一、影响高压电缆系统运行安全的因素1、电缆本固有特性交联聚乙烯电缆主绝缘，是以聚乙烯为基料，在添加交联剂等添加剂的基础上，进入挤塑机中加热、内挤出成型，进入硫化管内，在220380下进行高温硫化，生成交联聚乙烯主绝缘。随后连续冷却。交联聚乙烯电缆在这种工艺条件下生产出来，必定残余一定的应力。电缆制造厂家是通过脱气来消除部分应力，但由于绝缘材料特性所决定，不可能无限制地脱气，只能在一定的必要范围内进行8。故在电缆与附件的绝缘配合上要考虑谨慎。随着负荷电流变化及环境温度变化，电力电缆会发生热伸缩，其中
4、因线芯的热胀冷缩而产生非常大的热机械力，电缆线芯截面越大，所产生的热机械力就越大;同时线芯和金属护套还会因热胀冷缩的多次循环，而产生蠕变。热伸缩对电力电缆运行构成很大的威胁，会造成运行电缆位移、滑落，甚至损坏电缆及附件（图1、2所示）。图1 高压电缆中间接头典型结构图2 在橡胶应力锥上加弹簧压紧装置示意图2、不同敷设方式存在的隐患（1直埋敷设时，电缆因受到周边土壤的限制，整根电缆无法产生位移，于是线芯将在热机械力的作用下在线路的两个末端产生很大的推力，引起末端位移，从而对电缆附件的安全构成极大威胁。（2）排管敷设时，电缆因不受到横向约束，在热机械力的作用下电缆将产生弯曲变形;电缆随着电缆温度的
5、不断变化，弯曲变形反复出现，使电缆金属护套产生疲劳应变。（3）隧道敷设时，电缆一般均放在支架上，不作刚性固定，故电缆的热伸缩较大，在斜面敷设时易出现滑落现象;在电缆的弯曲处易出现严重位移;电缆随着电缆温度的不断变化，还会反复出现弯曲变形，使电缆金属护套产生疲劳应变，护套破损。（4）竖井敷设时，电缆的自重及热机械力有可能使金属护套产生过分的应变，从而缩短电缆的使用寿命。（5）市政桥梁敷设时，若电缆敷设在桥内排管中，若电缆敷设在桥的箱梁中，则存在与隧道敷设相同的问题，除外敷设在桥梁上的电缆还会受到桥梁伸缩、振动的影响，从而加速电缆金属护套的疲劳损伤。二、消除或减少安全隐患的具体措施1、电缆制造时应
6、采取的措施控制电缆本题热收缩的影响，主要是消除电缆的热应力。必须从控制电缆制造开始，按照国家标准将热收缩控制在一个统一的标准值内，以便作为系统匹配依据。首先，在VCV生产设备选用开始着手。交联管由加热、预冷和冷却三部分组成，从交联度和消除热应力的角度看，加热管和冷却管愈长愈好。但受到客观条件的限制，不可能无穷增大，只能选择经济长度。一般加热管选择在2548米之间，预冷管选择在911米之间，在这种设备下，通过适当地调节工艺就能满足工艺的要求，另外，高压电缆线芯生产出来后必须进行脱气处理，在7085的温度下，脱气处理710天时间，以消除起残余应力和残余气体，从而更好地控制收缩试验的指标。2设计高压
7、电缆系统应采取的应对措施1)理论分析电缆线路的直线部分，金属套在每次热循环时其压缩应变也随之改变，压缩应变由下式决定：（1）式中，和分别为金属套的线膨胀系数和相对环境温度的温升。铝的线膨胀系数为铝导体2410-6-1。如果再引深就可将绝缘的压缩应变进行计算，可取绝缘的热膨胀系数33010-6-1，采用上述公式可以计算出电缆线芯的外屏蔽与铝之间间隙的合理尺寸，从而确保电缆的弯曲半径。在电缆系统的弯曲部分，导体的最大推力会对绝缘施加横向压力：（2）式中，P横向压力，Pa;Fc电缆导体上最大的推力，N；R弯曲半径，m；d导体直径，m。式中电缆导体上最大推力Fc为：（3）式中，导体的松弛因子，一般为0
8、.75，视导体的结构而定；导体的膨胀系数，-1；对铜导体导体为1710-6-1，铝导体2410-6-1，XLPE为33010-6-1；导体最高温度相对于环境的温升，导体的等值弹性模量，N/m2；取决于导体结构和材料，以及导体周围绝缘层对它的约束情况，扭绞系数，退伙程度的不同而导致导体机构的不同，要获得正确的等值弹性模量必须进行实际测试，通常我们取7350106N/m2；导体的界面，m2。对直线敷设的电缆，导体的上的推力对中间接头或连接的终端影响较大，中间接头的压接管和终端的上部金具必须能承受其力量。在电缆系统的拐弯部分，横向压力对压缩弹性模量（40106N/m2）较小的XLPE电缆是非常有危害
9、的，应给于限制。过大的横向压力将会使导体向弯曲部分的外侧位移。根据经验，一般导体允许位移量以绝缘厚度的10%作为其极限值。在正常的90的情况下，导体位移10%时相应的横向压强为0.9MPa。当直埋线路电缆离开地面至终端时，为保持刚性一致，一般用密集排列的电缆夹子将电缆固定在支架上作刚性固定。作这种刚性固定时，直线部分电缆夹子之间的电缆在不发生横向位移的情况下能够承受的最大推力称为临界力Fc。因此电缆的最大推力F必须小于Fc，并应留有适当的安全裕度。Fc可按材料力学中压杆端部各种不同约束情况下临界力的欧拉公式确定。Fc=2EJ/（）F（4）式中：电缆夹子之间的距离，m；E由实验室测定的电缆的等值
10、弹性模量，N/m2；I电缆横截面的惯性矩，m4；弹性模量与惯性矩的乘积EI成为电缆弯曲刚度，整个高压电缆的弯曲刚度是由导体的弯曲刚度加绝缘的弯曲刚度加金属护套弯曲刚度之和得出来的。电缆各部位的参考模量值部位弹性模量kg/mm2导体 Ec750绝缘体 Ei40金属护套Em1100各截面的惯性矩公式截面部位计算公式导体IcDc4/64绝缘体Ii(Di4-Dc4)/64金属护套ImtsDs3/8F电缆的推力；长度因子，0.7。32)具体措施方案针对上述因素的影响在电缆系统设计时就必须采取必要的措施予以克服。(1)电缆及附件。为减少大截面电缆的热伸缩，电缆线芯宜采用分裂导线，不仅能减小线芯的损耗，而且
11、单位面积上产生的热机械力亦比其它形式导线要小。电缆附件设计必须考虑能承受电缆的热机械力而不损坏。(2)电缆金属护套目前有铝护套和铝合金护套两种，它们的性能有较大区别:铝护套与铝合金护套相比可提高电缆的运行性能，故除防腐要求特别高的工程，一般电缆金属护套以选择铝护套为宜。（3）直埋敷设的电缆在临近终端处，如变电站电缆层内，可作蛇形敷设，以吸收变形，减小末端推力:在支架处应作刚性固定，以防止终端因电缆位移而损坏。(4)排管敷设大截面电缆时，为阻止电缆产生弯曲变形可向敷有电缆的排管内填充膨润土。在工井的排管出口处可作扰性固定，在电缆接头的两侧需作刚性固定，以保护电缆接头的安全，同时根据电缆的弯曲半径
12、和伸缩节等因素设计接头工井。(5)隧道内电缆可蛇形敷设，以吸收由热机械力带来的变形，在斜面敷设时电缆需固定，接头两侧电缆亦需作刚性固定，以保护电缆接头的安全。(6)竖井内的大截面电缆可借助夹头作蛇形敷设，并在竖井顶端做悬挂式固定，以吸收由热机械力带来的变形。(7)市政桥梁敷设的电缆必须选用铝护套，以降低桥梁振动对电缆金属护套造成的疲劳应变，敷设方式可参照排管或隧道，需要注意的是，在考虑电缆热伸缩的同时，还需考虑桥梁的伸缩，在桥梁伸缩缝处、上下桥梁处必须采取挠性固定，或选用能使电缆伸缩自如的排架。电缆工井设计DL / T 5221一2005与日本地中送电规程JEAC6021-2000关于工作井尺
13、寸的确定方法的比较A1伸缩节尺寸的设计程序3（1） 按电缆参数（接口、重量、膨胀系数和杨氏模数）与敷设使用条件（电缆线路纵长两固定点之间长度，电缆在管道中的摩擦系数，缆芯导体在一天、一年中温度变化，伸缩节拘束阻力），算出电缆日收缩量（Md）、年收缩量（My），M表达式如下：在时， （5） 时， （6） 式中M管路口的电缆伸缩量（m）；T电缆的温度变化（K）；电缆与管道的摩擦系数，取0.4；g重力加速度，取9.80665（m/s2）;W电缆单位长度的重量（kg/m）;电缆线路纵向工作井长度（m）；K电缆管路口的拘束阻力(反作用力)（N），XLPE电缆取980或0（绞合三芯）；电缆的线膨胀系数（1
14、/）,XLPE电缆2010-6；A电缆导体截面（m2）；E电缆的杨氏模数（N/m2）,XLPE电缆2.941010（单芯）或4.9109（绞合三芯）。（2）采用直通型伸缩节，它分3种型式，需按初拟的形状特征数值，即伸缩节的长度（L）与宽度（F），计算出年间电缆最大伸缩长后的弯曲半径（R）或变形后的伸缩节中心角（），如下公式：1) 等圆弧相连式伸缩节，它的伸缩变位由2个等圆弧吸收，其弯曲转折点不变。2) 细长式伸缩节，它与1）不同的特征是在接头部位一侧含直线段（），它的伸缩变位由图示的3个圆弧吸收。3个等弧相连下垂式伸缩节，它与1）相同的特征是不含直线段，与2）相同的特征是伸缩变位由3个圆弧吸收
15、。计算略。（3）根据电缆横向最大推力的要求和最小弯曲半径的要求，演算R是否满足电缆的允许弯曲半径（R0），如果不满足，就需要对初设的L、F值调整至满足。（4）另外，运用（1）（2）式计算出Md值，连同上述设定的L、F以及电缆金属层外半径（r），来计算电缆热收缩下的金属层最大应变值（）。通常采用Bauer简化如下：式中各项参数单位取mm。对于波纹铝护套取半径平均值。算出的需要补超出容许应变0，铝包护套电缆0=0.3%，不锈钢护套电缆0=0.45%。如果有0，需要重新调整L、F尺寸重新按上述演算直至满足。（5）除上述设定的L、F满足R0、0条件外，还应符合下列一组关系式来确定L、F值。L4FA.2
16、工作井尺寸的确定例示伸缩节形状特征采取上述等圆弧相连式伸缩节型时，其工作井内电缆配置示例的断面图3。（1） 工作井的高度，H=h1+h2+h0，式中h1、h2分别为最上层、最下层的电缆接头中轴线至顶层、地板的间距，h0为各层电缆中轴线间距，他们应按接头型类特点考虑安装制作的需要而定，一般在240600mm。算出的H不满足1800mm情况，也至少取1800mm左右。此外，按所需F尺寸，要结合管路口与接头盒的部位逐一核算，往往比上述计算H值还需大一些。（2） 工作井的宽度在满足伸缩节尺寸、扣除支架臂长并考虑接头与墙壁之间余留适当的位移量，以及作业活动所需600800mm以上宽度，可确定工作井总宽(
17、B)尺寸。一般情况，工作总宽最小尺寸不小于表中推荐值。表电缆工作井总宽度（B）的最小尺寸（mm）电缆规格双排单排电压kV绝缘芯数直通式绝缘式直通式绝缘式66XLPE319001300单1600120066充油31800190013001300单1500180012001300154充油XLPE单1800210013001500275充油单1900220013001500注：所示B值含有标准宽800mm的通道。（3） 工作井长度（L1）按工作井平面基础特征的两种情况，例示如下： A形，图3上部所示式中FM为伸缩节最大宽度；R2为设计弯曲半径，它比R0宜稍大，如XLPE三芯电缆R2=1.2R0；为
18、接头长度；为调整值（裕度）；= +”，其推荐值见表3。 B形，如图3下部电缆类型或R2 表的推荐值电缆类别”220kV及以下电缆220066kV三芯充油/XLPE300100/0单芯冲油/XLPE20050/0154充油、XLPE200100275kV充油200200排管工井长度计算6排管工井长度S计算示意图见图C.1.计算公式如下:以上式中:Ro 电缆允许最小弯曲半径，m;R1 热伸长后电缆最小弯曲半径，m，参考值R10.8Ro;B0-施工时伸缩弧弧幅，m;B1- 温升后伸缩弧弧幅。m;m热伸缩量，m，当计算R1时，t=250计算，L为相邻工井间电缆距离。当时，热伸缩量m的计算公式为:当时，
19、m的计算公式为：上两式中:t 导体的温升，;一电缆的线膨胀系数，1/0C ;L 电缆长度，mm;一摩擦系数;w 电缆单位长度的重量，N加m;f 电缆的反作用力，N;A 导体截面，mm2;E 电缆的杨氏模量，N/mm2 0蛇形弧轴向力计算用常数见表以上式中未作说明符号全文见图C.1电缆伸缩应变量计算:式中:电缆伸缩应变数量，%:d电缆金属护层外径，mo计算金属护套热应变时，取日夜温差变化。t=25，计算m值用式(D.2-1)或式(D.2-2)计算。注I:式(C.1-6)值较小时，为日本电气技术规程介绍的Bauer简化公式.当C可采用以下非简化公式:注，:简化公式中”c值逐步缩小时，“逐渐增力口。
20、从实验确认CS/4时，调节效能减小。因此在工并中对位移C较小的电缆采用一个伸缩弧方式吸收排管中热伸缩量。伸缩弧弧幅B一般可取0.1S,伸缩弧半径R注3:计算时，先从已知凡求得S, R,，再计算。值参考数据允许值：为铅0.1%,铅合金0.15%,铝0.3%。如果R1或值超过允许值时，可适当放大S，再进行计算。桥梁上敷设伸缩装置的设计DL/T5221-2005 规定：“在桥墩两端或在桥梁伸缩间隙处，应设电缆伸缩弧，用以吸收来自桥梁或电缆本身热伸缩量。”“在桥梁上敷设的电缆应考虑桥梁因受风力和车辆行驶时的震动而导致电缆金属护套出现疲劳的保护措施。”“在桥梁上敷设的110kV 及以上的大截面电缆，宜作
21、蛇形敷设，用以吸收电缆本身的热伸缩量。”“ 在桥梁的伸缩间隙部位的一端，应按桥最大伸缩长度设置电缆伸缩弧，用以吸收桥析的热伸缩。”“在桥梁伸缩间隙处，宜把电缆放入能垂直、水平方向转动的万向铰链架内，用以吸收桥梁的挠角。”在此特别指出，标准规定100米以上的为大跨度的大桥,伸缩量在70毫米必须采用伸缩装置。为避免长距离桥梁敷设可能对电缆带来的危害，经过理论计算与试验研究，分别采用了全程蛇形敷设和设置电缆伸缩弧(大小ofset)、折角吸收装置、加装防震垫等办法，较好地解决了电缆及桥梁的热伸缩及震动等难题7。伸缩装置的设计理念和依据在桥梁上优先考虑蛇行敷设，为了避免出现自由蛇行的现象，在蛇行凸凹变化
22、的过渡电安装固定夹具，桥梁两端构筑支撑托架，承托电缆上落桥的预留弯位，弯位与直位或弯位与弯位的转折点安装转动夹具，电缆上落桥的直线段安装固定夹具。桥架跨度大，即桥体长度大，在桥梁伸缩处，桥体与电缆相对移位比较显著，可能多达1020cm，必须设计特殊伸缩装置才能消除桥梁和电缆的热膨胀的影响。这些特殊装置或用“浮动滑架”型式见图，即电缆图1浮动滑架安装在一连串电缆支座上，支座设计承允许电缆在有限的应力下移动；或用“应力弓”的原理，见图2图2应力弓即将电缆夹具固定在预加应力的柔性弓形型式的装置上，见图3。图3应力弓上夹具位置（图2中夹具放大）设计电缆在浮动滑架或在应力弓上是不作相对运动的，若胀冷缩应
23、力全部由浮动滑架或应力弓吸收。电缆犹如躺在船上，来回移动，或贴在弹弓弧形床上，随着弧形床作弧度大小的摆动。5浮动滑架和应力弓组合方式的设计各种参数的确认名称符号已知参数桥长桥伸缩缝数量辅桥伸缩缝数量主桥伸缩长度M辅桥伸缩长度m电缆沟道长、宽、高电缆的弯曲半径R0待求参数1期伸缩尺寸1.1伸缩宽度F1.2伸缩长度L1.3电缆初始弯曲半径R2.移动后伸缩尺寸2.1移动后的长度F2.2移动后的宽度L2.3移动后伸缩的弯曲半径R2.4移动夹具在滑动板上的移动距离S1伸缩装置1.1初期伸缩尺寸初期伸缩尺寸，首先确定弯曲半径尺寸R0，可以根据电缆的条件决定。根据此弯曲半径，再确定选用的初始弯曲半径R，根据
24、伸缩装置摆放的空间，确定伸缩尺寸，首先考虑伸缩的目标值。（12）R弯曲半径F伸缩宽L伸缩长确认R和F后求出L。1.2移动后伸缩的尺寸确定移动后的伸缩长度:L=L-m/2移动后的伸缩宽:移动后伸缩的弯曲半径：（14）滑动夹具在滑动板上移动的距离：（15）根据上式,可以求出移动后各伸缩尺寸。求出移动后的尺寸后，就可求出滑动部的移动量。算出上述各个尺寸后，再确定滑动板位置、尺寸。2. 浮动滑架浮动滑架根据电缆的摆放方式和电缆尺寸，确定滑动架的尺寸，原则能够在滑动架上安置3排夹具，确保电缆刚性固定，与滑动架不产生相对滑动。浮动滑架一端固定在地基上，另一端要采用滑动轴承支撑，见图4确保与地基能够在桥架伸
25、缩的作用力下与桥面相对滑动。图4浮动滑架的支撑轴承2.蛇行敷设的设计理念和理论依据2.1电缆蛇行设计的计算条件项目代号单位电缆线膨胀系数摩擦系数电缆弯曲刚度EINm2导体的弹性模量EcN/m2绝缘的弹性模量EiN/m2金属护套的弹性模量EmN/m2电缆温度变化t设定的蛇行宽(100200mm)Bmm设计院给定的蛇行节距Lmm2.2计算公式2.2.1轴力：FF=F1+F2 （16） 2.2.2横向位移（17）2.2.3容许应变：（18）上式中：FF轴力；F1位移前的轴力；F2位移后的轴力；线膨胀系数；L蛇行节距的1/2；EA电缆的纵向刚性；m横向位移；容许应变；年收缩量；F伸缩节宽度；KK=；伸
26、缩节的中心角；R伸缩前的弯曲半径。根据上式，计算出横向位移、最大轴力、电缆夹具的数量。桥梁电缆的防振对策电缆桥梁敷设另一个要考虑的环境因素是桥梁振动造成的共振现象。必须要防止电缆与桥梁发生振动的固有频率形成共振。一般情况下100米左右的桥梁的振动频率在0.1Hz左右，不同桥梁的振动频率需要实际测量，根据测量的结果选定电缆支撑间隔，兼顾电缆金属护套应变，选择价格距离。从而避免电缆与桥梁的共振。1）电缆支撑的间隔计算单纯支撑非夹持式支点支撑的电缆固有振动数可按照材料力学公式计算：电缆支撑间隔W电缆单位总量，kg/m；g重力加速度，m/s2；EI电缆弯曲钢度kgm2。振动时的电缆弯曲刚性弹性值，取比
27、变形范围微小且静态变形的值大一位的数值。2）从金属护套应变角度计算间隔距离电缆支撑间隔mW电缆单位总量，kg/m；EI电缆弯曲钢度kgm2。容许应变d电缆外径m根据上述俩个公式计算出电缆支撑间距，选个其中较小的个取整数。蛇形弧横向滑移圣、热伸缩量和轴向力D.1 蛇形弧横向滑移量的计算蛇形弧横向滑移量的计算公式为:式中:m电缆热伸缩量，mm ;B 蛇形弧幅，mm;L 半个蛇形长度，mm ;n 电缆横向滑移量，mm.式(D.1-1)中各符号说明见图D.当时，热伸缩量m的计算公式为当时，m的计算公式为：上两式中:t 导体的温升，;一电缆的线膨胀系数，1/0C ;L 电缆长度，mm;一摩擦系数;w 电
28、缆单位长度的重量，N加m;f 电缆的反作用力，N;A 导体截面，mm2;E 电缆的杨氏模量，N/mm2 0蛇形弧轴向力计算用常数见表蛇形弧轴向计算用常数电缆类型电缆的线膨胀系数1/电缆的反作用力N导体的温升电缆的杨氏模量N/mm2充油16.510-61000单芯5550000三芯5030000交联20.010-61000单芯6530000三芯扭绞60500蛇形弧轴向力计算式见表D.23、垂直敷设所需夹具数量和安装位置的计算垂直敷设示意图见图D.4,D.4.1 垂直敷设顶部一点所需要的夹具计算：式中:N-所需夹具数量，只；F-.夹具对电缆的紧握力，N；L-垂直部分电缆长度，m;W-电缆单位长度重
29、量，N/m；S- 安全系数，取4。A4.2 垂直直线敷设多点固定夹具安装间距计算:式中:L1 夹具安装间距，m;F 夹具对电缆的紧握力，N;w一电缆单位长度重量，N/m;Sf一安全系数，取4D.4.3 垂直蛇行敷设所需夹具计算1上顶部位所需夹具1) 温度上升电缆伸长时:2) 温度下降电缆收缩时:N 1, N2两者取大的数值2 下底部位所需夹具1)温度上升电缆伸长时:3) 温度下降电缆收缩时:N3, N4两者取大的数值。式中:N1N4 所需夹具数量，只:Fa1 温度上升时蛇行弧的轴向力，N;Fa2 温度下降时蛇行弧的轴向力，N;W1 上顶末端夹具分担的电缆重量，N;W2 下底末端夹具分担的电缆重
30、量，N;W 电缆单位长度重量，N/m;L 一个蛇行弧两端的夹具间距，m;F 夹具对电缆的紧握力，N;Sf 安全系数，取4。D.4.4温度变化时电力电缆的轴向力和蛇行弧幅向的滑移量计算1)温度上升电缆伸长时的轴向力Fa1为:2)温度下降电缆收缩时的轴向力Fa2为:4) 滑移量:以上式中:n 向蛇行弧幅向的滑移量，mm;B-一蛇行弧幅宽，mm;a-一电缆的线膨胀系数，1/0C，对充油电缆，取16.5 10-6护，对交联电缆，取20.010-6护;t-温升，:EI一一电缆弯曲刚性. N mm2D.4.5 电缆抗弯刚性计算1)充油铅护套电缆:2)充油铝皱纹护套电缆: 3)交联电缆:以上式中:Ec 导体
31、的杨氏模量，N/mm2，一般取500;Ei 绝缘层的杨氏模量，N/ mm2，一般取400;Em一金属护套的杨氏模量，N/mm2，铝护套取1000013000Ic 导体断面次力矩，dc4/64Ii 绝缘断面次力矩，(di4-dc4)/64Im金属护套断面次力矩tsdm3/8dc导体外径，mm:di绝缘层外径，mm:dm金属护套外径，mm;ds 金属护套平均外径，mm;ts 金属护套厚度，mm.交联高压电缆垂直敷设设计示例1.电缆与环境的基本情况1.1电缆的敷设环境敷设条件如附图所示，其中关键问题是，在整个电缆线路中由65米的垂直电缆竖井，电缆安装需要确保敷设安装及运行投运后不滑动，不因其自身的重
32、力和伸缩力破坏电缆和系统，影响系统的安全运行。1.2电缆的基本参数电缆型号YJLW03 127/220 11000MM2电联外径125mm单位重量20kg/m最小弯曲半径2500mm最大承受的侧压力280kg/m最大牵引力为7000kg2.防止电缆敷设、投入运行后在竖井中滑动的措施2.1设计理念电缆在运行中会出现停电、运行的周期循环，这会导致电缆出线伸缩现象，其伸缩轴向力较大（5吨左右），如果直线敷设会造成电缆和系统损伤。在该工程中有65米的垂直电缆的敷设，如果垂直直线敷设，会造成由于电缆自身重力和热收缩造成电缆滑动和护套损伤现象。我公司对水平敷设的电缆采取蛇行敷设敷设的方式；对65米垂直电缆
33、采取蛇行敷设多点固定的方式。2.2设计依据与工程数据A设定的基本参数表2蛇行敷设的基本参数名称数值蛇形弧幅300mm半个蛇形长度2500mm电缆的杨氏模数2.941010 N/m2铝护套允许应变系数0.3电缆的弯曲钢度9.16108kgmm2B在竖井与水平敷设中蛇形弧横向滑移圣、热伸缩量和轴向力1、蛇形弧横向滑移量的计算蛇形弧横向滑移量的计算公式为:=18 mmm电缆热伸缩量，mm ;B 蛇形弧幅，mm;L 半个蛇形长度，mm ;n 电缆横向滑移量，mm.式中各符号说明见蛇行敷设资料示意图蛇行敷设数据示意图由于在=4.2 K，=2.7mm式中：T电缆的温度变化（K）；电缆与管道的摩擦系数，取0
34、.4；g重力加速度，取9.80665（m/s2）;W电缆单位长度的重量（kg/m）;电缆长度（m）；K电缆管路口的拘束阻力(反作用力)（N），XLPE电缆取980；电缆的线膨胀系数（1/）；A电缆导体截面（m2）；E电缆的杨氏模数（N/m2）,XLPE电缆2.941010（2、半波蛇行长度计算从金属护套允许应变角度计算间隔距离根据电缆铝护套允许应变系数的要求，求出支架长度。电缆支撑间隔mW电缆单位总量，kg/m；EI电缆弯曲钢度kgm2。容许应变d电缆外径m求得2.4 m ，故我们取半波长度为2.5m。蛇形弧轴向力计算式见表D.2C在竖井中垂直敷设所需夹具数量和安装位置的计算要确保在竖井中安装
35、的电缆防止电缆敷设、投入运行后在竖井中不滑动，在做好垂直蛇行(B=300mm,L=2500mm)敷设的同时，必须计算出电缆在竖井中上顶部和下顶部所采用的夹具数量，方可确保电缆不滑动。电缆在竖井中安装示意见图2。上顶末端电缆为5米，下底末端为10米，计算公式如下：1上顶部位所需夹具5) 温度上升电缆伸长时:=5套6) 温度下降电缆收缩时:=7套N 1, N2两者取大的数值上端部位采用7套夹具取2 下底部位所需夹具1)温度上升电缆伸长时:=12套7) 温度下降电缆收缩时:=13套N3, N4两者取大的数值。下底部位所需夹具13套。式中:N1N4 所需夹具数量，套:Fa1 温度上升时蛇行弧的轴向力，
36、N;Fa2 温度下降时蛇行弧的轴向力，N;W1 上顶末端夹具分担的电缆重量，N;W2 下底末端夹具分担的电缆重量，N;W 电缆单位长度重量，N/m;L 一个蛇行弧两端的夹具间距，m;F 夹具对电缆的紧握力，N;Sf 安全系数，取4。温度变化时电力电缆的轴向力和蛇行弧幅向的滑移量计算1)温度上升电缆伸长时的轴向力Fa1为:=395kg2)温度下降电缆收缩时的轴向力Fa2为:=-440kg8) 滑移量:=18mm以上式中:n 向蛇行弧幅向的滑移量，mm;B-一蛇行弧幅宽，mm;a-一电缆的线膨胀系数，1/0C， t 温升0CEI一一电缆弯曲刚性. N mm2图2 垂直敷设示意图3计算结果电缆在65
37、米竖井中安装参数计算结果表3参数名称单位数值蛇行敷设半波长L25000蛇形弧幅B300电缆热伸缩量m2.7蛇形弧横向滑移量n18上端部位采用夹具数量套7下底部位采用夹具数量套13三、结论参考文献1蒋佩南，交联绝缘的生产工艺及其理论基础，广东电缆技术，2006.32.王伟，交联聚乙烯绝缘电力电缆技术基础，西北工业大学出版社；3.日本地中送电规程JEAC6021-2000广东电缆技术2006.34.魏妍萍，北京电力设计院，2500MM2截面电缆的敷设5.利瓦伊尧，电缆的热胀缩及其消减措施，广东电缆技术2002.36. DL / T 5221一2005城市电力电缆线路设计技术规定, 中华人民共和国国家发展和改革委员会发布7. 周韫捷等，远距离跨海大桥高压电缆敷设工程，电网技术 第3O卷第22期 2006年11月8. 华良伟等，生产工艺及烘放处理对XLPE电缆性能的影响，华东电线电缆NO2200