电缆敷设牵引力和侧压力的计算（专业版）
发布日期：2022-09-26
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|转至：输电趣坛

牵引力的计算和控制


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：


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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：


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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）



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是的，就是这么简单，

最最最基础的物理知识！


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如果电缆敷设有坡度，

则要考虑电缆重力分量的影响，


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F = WLμcosθ1 + WLsinθ1



当电缆水平弯曲牵引的时候，

计算公式又不一样：


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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 


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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：


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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。


01
牵引头

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。


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02
钢丝网套

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。


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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。


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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：

《电缆分盘及大长度电缆（看新闻学知识！）》中，

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。


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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。


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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。



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不同接触面的摩擦系数如下图所示：


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Part02
侧压力的计算和控制


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：


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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：


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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？


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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：




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如上图所示：


滑轮承受的压力是多少？



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通过简单的受力分析可知，

滑轮承受到的压力是2mg。


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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！



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作者： 行业资讯
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