（南京供电公司配电运检室）
摘要：随着社会经济的发展，电力电缆以其优越的性能而被广泛使用，电缆的敷设和安装关系着电网的安全运行，特别是敷设中经过弯道时，电缆所受到的侧压力问题我们应给予足够重视。本文通过介绍侧压力概念、计算方法及XLPE电力电缆施工中降低侧压力方法及实际应用等，为施工人员在电缆敷设工作提供借鉴。
关键词：电力电缆 侧压力 降低方法
引言
随着社会经济的发展，电力电缆以其优越的性能而被广泛使用，近几年电力电缆使用率更是成倍增长，在南京市区，电力电缆长度已超越架空线长度，因此降低电缆故障率，提高电缆供电可靠性尤为重要。电缆的敷设和安装关系着电网的安全运行，但是敷设中经过弯道时电缆所受到的侧压力问题常常被施工人员忽略，给电缆安全运行带来隐患，本文通过介绍侧压力概念、计算方法及XLPE电力电缆施工中降低侧压力方法及现场应用等，为施工人员在电缆敷设工作提供借鉴。
1 侧压力的概念
1.1 概述
电缆在制造、运输和敷设安装施工中总要受到牵引力的作用，特别是过弯道时电缆外侧被拉伸，内侧被挤压，此时，作用在电缆上与其本体呈垂直方向的压力，称为侧压力。侧压力主要发生在牵引电缆时的弯曲部分。在有弯道的电缆沟、隧道或竖井内敷设电缆时，由于电缆材料和结构特性的原因，电缆能够承受一定的侧压力，但有一个的限度。
电缆在过弯道的敷设工程中，常常忽略这个侧压力的要求。一般不核算侧压力的大小，过弯道也不采取降侧压力的措施。这样在弯曲夹角较小的电缆沟、隧道或深井内敷设电缆。
极易发生超侧压力标准的电缆敷设。
电缆受到超标侧压力的作用，结构遭到伤害，绝缘和护套被挤伤，导致形变，护套开裂。自容式充油电缆当受到过大的侧压力时，会导致油道永久变形。尤其是高电压电缆，绝缘的抗电强度大幅下降，护套绝缘电阻变低，甚至失去绝缘的作用。像这样敷设的电缆，往往会在竣工试验中，被试验电压所击穿。更可怕的是被侧压力挤伤的电缆避过试验，而在送电投运不久，发生绝缘击穿、短路接地事故。
因此，我们从事电缆敷设工程的人员，要特别重视侧压力作用在电缆上带来的危害。在有弯道或较深的竖井内敷设电缆。一定要核算作用在电缆上的侧压力大小。对有可能超侧压力的弯道沟壁或深井采取降低侧压力的措施。
1.2 侧压力的规定要求
电缆侧压力的允许值与电缆结构和转角处设置状态有关。电缆允许侧压力包括滑动允许值和滚动允许值，可根据电缆制造厂提供的技术条件计算；无规定时，电缆侧压力允许值应满足规定。
2 侧压力的分析与计算
2.1 牵引力的计算公式
（1）敷设电缆的三种典型路径，其牵引力计算公式如下：
水平直线敷设T=WL（公式-1）
水平转弯敷设T2=T1e（公式-2）
斜坡直线敷设上行时T=WL(cos+sin)（公式-3）
下行时 T=WL(cos sin)（公式-4）
竖井中直线牵引上引法的牵引力为T=WL（公式-5）
以上式中T——牵引力，N；T1——弯曲前牵引力，N；
T2——弯曲后牵引力，N；——摩擦因数；
W——电缆每米重量，N/m；L——电缆长度，m；
——转弯或倾斜角度，rad。
（2）在靠近电缆盘的第一段，计算牵引力时，需将克服电缆盘转动时盘轴孔与钢轴间的摩擦力计算在内，这个摩擦力可近似相当于15m长电缆的重量。
（3）电缆在牵引中与不同物材相接触称为摩擦，产生摩擦力。其摩擦因数的大小对牵引力的增大影响不可忽视。电缆与各种不同接触物之间的摩擦因数按照规定选取
2.2侧压力的计算公式
（2）侧压力的计算。
1）在转弯处经圆弧形滑板电缆滑动时的侧压力，与牵引力成正比，与弯曲半径成反比，计算公式为
p=T/R（公式-6）
式中p——侧压力，N/m；T——牵引力，N；R——弯曲半径，m。
2）转弯处设置滚轮，电缆在滚轮上受到的侧压力，与各滚轮之间的平均夹角或滚轮间距有关。每只滚轮对电缆的侧压力计算公式为
p≈2Tsin( /2)（公式-7）
其中sin( /2)≈0.5s/R，则p≈Ts/R
式中p——侧压力，N/m；T——牵引力，N；R——转弯滚轮所设置的圆弧半径，m；
——滚轮间平均夹角，rad；s——滚轮间距，m。
3）当电缆呈90°转弯时，每只滚轮上的侧压力计算公式可简化为
p=T/2(n1)
计算出每只滚轮上的侧压力后，可得出转弯处需设置滚轮的只数。
2.3侧压力计算实例
假设电缆沿水平转弯并设置滚轮敷设，则侧压力如下：
（1）水平转弯敷设牵引力：T=T1e
（2）转弯处设置滚轮，每只滚轮对电缆的侧压力；p≈2Tsin( /2)
以64/110KV YJLW03-3*800-300m电力电缆水平敷设为例，计算经过两个拐弯的侧压力
（取电缆沟滚轮敷设μ=0.2；W=12.974kg/m；L=300m；电缆外径取93.7mm；最小弯曲半径R=15D=15*93.7=1.4055m.起始拉力取20m电缆自重，弯曲弧度π/2）
1）起始拉力T1=20*12.974*9.8=2.543kN
2）直线段拉力T2=T1+μWL=2.543+0.2*12.974*9.8*300/2/1000= 6.357kN（中间倒盘）
3）经过第一个弯曲时的拉力T3=T2*e= 6.357*1.369=8.703kN.
4）经过第二个弯曲时的拉力T4=T3*e= 8.703*1.369=11.914kN.
5）第两个弯曲段的侧压力P=2Tsin(θ/2).
当第二个弯曲段装设三只滚轮时：
侧压力P=2Tsin(θ/2)=2*11.914*sin(π/8)=9.119kN/m
当第二个弯曲段装设五只滚轮时：
侧压力P=2Tsin(θ/2)=2*11.914*sin(π/16)=4.6486kN/m
当第二个弯曲段装设8只滚轮时：
侧压力P=2Tsin(θ/2)=2*11.914*sin(π/28)=2.6679kN/m < 3kN/m ,符合要求。
即装设4组转弯滑轮即可达到要求。
由此可知，侧压力大小和牵引力、圆弧半径大小、倾斜角度的大小及滚轮间距有关。
3 降低侧压力方法
根据上述侧压力的分析图示和侧压力、牵引力及圆弧半径的计算式。侧压力的允许值，在获知牵引力和过弯道的圆弧半径后，计算过弯道的侧压力。求得侧压力数值后，与允许标准侧压力数值比较。
若计算的侧压力小于标准侧压力数值。则表明电缆过弯道受到的侧压力是允许的，对电缆结构没有伤害。电缆过弯道敷设质量是达到要求的。但如果计算侧压力超标后，可以从力的图示和计算关系式中找到降低侧压力的方法。
方法一：从减小牵引力（阻力）入手
1）电缆敷设起点，选择近弯道一侧。从减少阻力入手，降低侧压力。
2）从减小牵引力的摩擦系数入手，例如：把电缆滑动的接触面改为滚动的接触面等。
3）在电缆进弯道测配置适量的输送机，由输送机提供的推力减小牵引力。
方法二：从加大弯道的弯曲半径入手
在弯道土建设计时放大弯道的弯曲半径。
方法三：改变弯道夹角入手
在弯道土建设计时或土建现场增大夹角。
方法四：改刚性弯道壁为弹性弯道壁
在刚性墙壁上被覆一侧弹性胶皮垫。在弯道刚性墙体上覆一根大的纵向开槽的弹性好的波纹管，电缆过波纹管受力后，利用波距和波幅的变化吸收侧压力从而降低对电缆的侧压力。
方法五：竖井内降低侧压力方法
1）卷扬机钢丝绳负重法，将垂直下竖井的电缆，捆绑在卷扬机放出的钢丝绳上，这样电缆下垂的重量就转移到钢丝绳上，囬轳对电缆产生的侧压力就小了。
2）利用重力在弹性材料做功的原理，在囬轳电缆接触的圆周表面上，被覆适当厚重的胶皮垫，以吸收电缆自重对囬轳的压力，从而降低囬轳对电缆的侧压力。
根据上述分析,日常工作中采取如下方法可达到降低侧压力的目标：
1、减少牵引力；
2、扩大弯道或圆弧半径；
3、扩大弯道或圆弧夹角；
4、在弯道或弧形面上覆盖具有弹性的材料，吸收力作机械功，减少侧压力。
4 大截面电力电缆降低侧压力方法的现场运用
4.1电缆排管内的电缆敷设
排管中电缆敷设前，需要用疏通器对排管进行疏通检查，确保双向畅通。排管中不允许有任何有可能损伤电缆外护套的残留物。在电缆释放过程中电缆外护套上需均匀涂抹一层中性润滑剂，以降低电缆在排管中的摩擦系数。在工井入口处应用波纹聚乙烯管保护电缆，排管口要有喇叭口保护，高压电缆长距离敷设时还需要在电缆线路中间的工井内安装输送机，并与卷扬机采用同步联动控制。
4.2电缆沟内的电缆敷设
电缆沟敷设施工时，需先揭开部分电缆沟盖板。在不妨碍施工人员下电缆沟工作的情况下，可以间隔方式揭开电缆沟盖板，然后在电缆沟底安放滚轮，采用卷扬机和输送机牵引电缆。电缆牵引到位后，用人力将电缆放置在电缆支架上，最后将所有电缆沟盖板恢复原状并回填路面。在电缆引入电缆沟处，应搭建敷设用滚轮支架。在电缆沟内的转弯处，搭建转角滚轮支架，以控制电缆的弯曲半径，防止电缆在牵引时遭受沟边或沟内金属支架的擦伤。
4.3电缆隧道内的电缆敷设
电缆敷设于隧道内，消除了遭受外力破坏的可能性，对于电缆的安全运行十分有利。但隧道建设投资大，建设周期长，需要综合各方面因素进行考虑。
隧道内进行大截面高电压电缆敷设时，一般采用卷扬机钢丝绳牵引和电缆输送机牵引相结合的办法。将电缆大盘和卷扬机分别安放在隧道入口处，在入口处搭建适当的滚轮支架，隧道中每2-3m安放一只滚轮，并根据计算安排一定数量的输送机，以确保电缆的顺利敷设。
当隧道较深时，会存在高落差的实际问题，以南京供电公司的码头变电缆工程为例，过秦淮河河底的盾构隧道埋深超过30m，其两段各有一个30m的竖井，电缆在竖井内敷设时，由于其自身的重力很大，会拖动电缆盘快速转动，因此需要给电缆盘安装可靠的刹车装置，控制其下落速度。在竖井中还需要注意上端90°转弯处电缆因为自重所承受的侧压力，如果侧压力大于电缆所能够承受的最大限度时，需要用尼龙绳将电缆和吊装钢丝绑扎，分担电缆的自重。
4.4电缆敷设工器具的研发
高压单芯电缆在进入隧道或电缆沟时，一般需要搭设阶梯状的滚轮，以保证电缆敷设时的平稳。但是这种阶梯状的滚轮占地面积大，在城市交通压力较大的区域，不宜采用。
2008年，陈德凤劳模工作室发明了高压单芯电缆敷设的专用滚筒组，这种滚筒组占地面积很小，很好地解决了高压单芯电缆进入隧道和电缆沟的问题，同时也适用于电缆在水平状态下的转弯敷设，确保了电缆在敷设中的施工安全和施工质量。
5 结束语
由于电缆敷设工程，不可避免的有侧压力存在。当今高电压、大截面、大长度电缆的敷设工程越来越多。这些工程，往往牵引力或重力都很大。因此电缆敷设施工前，一定要校核侧压力。对校核结果，凡接近或超标的一定要采取降低侧压力的措施。
工程施工的技术人员，在编制方案时，应根据电缆敷设工程现场，灵活应用降低侧压力的规律、选择采用。
参考文献
[1]王光明主编,国网生产技能人员职业能力培训专用数材《配电电缆》,中国电力出版社2014年l月出版.
[2]《电力工程电缆设计规范》.GB50217—2007.
作者简介
孙壮涛；南京供电公司配电运检室，1987年从事电缆工作至今。
论文作者:孙壮涛
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/30
标签：电缆论文; 压力论文; 弯道论文; 牵引力论文; 电缆沟论文; 滚轮论文; 弯曲论文; 《电力设备》2018年第2期论文;