电缆工程的侧压力验算

陈志锋

（广东电网有限责任公司江门供电局，广东江门529000）

0 引言

在城市化进程中，城市用电量逐年上升，而对城市清洁化的诉求使得城市中的架空输电线路逐渐退出市民的视野之中，电力电缆输电系统得以大力发展。运行经验表明，除了外力破坏外，电缆击穿事故主要由于施工过程中的操作不当引起，施工作业受到设计的影响，因此，电缆工程应严控设计、施工阶段。本文主要介绍在电缆设计阶段如何把控路径的走向，为合理选择电缆路径提供数据支撑，避免给后期维护造成不可逆转的损失。

1 电缆敷设情况分析

110 kV高压电缆常见的敷设方式有电缆隧道、电缆沟、穿管、直埋等，在敷设过程中110 kV高压电缆很容易受到损伤。110 kV高压电缆采用穿管方式进行敷设，在敷设过程中，电缆管道中的混凝土残渣很容易划伤或磨损电缆的外表层，影响高压电缆的安全使用。同时，在敷设过程中，110 kV高压电缆弯曲部位易受到管壁的摩擦和机械损伤从而导致110 kV高压电缆产生扭曲，管壁和电缆线之间发生摩擦损伤。

如果在设计阶段没有充分考虑施工时对电缆的影响，尤其是当电缆路径的转弯半径不足或转弯处的侧压力过大时，管道中的残渣将对电缆的外护套造成致命损伤，并且可能会导致金属护套变形、主绝缘变形，这将给后面的电缆附件制作造成难题，也给后期的运行维护埋下安全隐患。

2 校核方法

在设计阶段可以根据DL/T 5221—2005《城市电力电缆线路设计技术规定》对电缆路径是否合理进行验算，在一般地形起伏不大的情况下，可以近似把路径分为两种情况：水平直线牵引、水平弯曲牵引。

（1）水平直线牵引可以使用以下公式进行计算：

（2）水平弯曲牵引可以使用李芬堡算式进行计算：

或者简易算式（欧拉公式）进行计算：

侧压力：

式中，T为牵引力（N）；T1为弯曲前的牵引力（N）；T2为弯曲后的牵引力（N）；μ为摩擦系数，详见图1；W为电缆单位重量（N/m）；L为电缆长度（m）；R为电缆的弯曲半径（m）；θ为弯曲部分的圆心角（rad）；P为侧压力（N/m）。

3 计算实例

江门某快速通道道路桥梁经过110 kV棠中线12#—13#档，造成110 kV棠中线此档对快速通道安全距离不足（线行下快速通道桥梁建成后距离架空线不足1 m），且棠中线上方有500 kV线路经过，升高棠中线将对500 kV线路安全间距不足，故需对110 kV棠中线12#—13#段进行架空线路入地电缆敷设的迁改。

本工程电缆线路的型号为YJLW03-Z 64/110 1×1200，截面1 200 mm2，单位重量18.76 kg/km，即184 N/m，新建线路路径长约0.58 km，其中架空线路路径长约0.16 km，电缆线路路径长约0.42 km。电缆敷设方式：采用电缆沟、排管敷设，N1-A段为16.7 m埋管；检查井A无角度，长约2 m；A-B段为75 m埋管；转弯井B转角90°，弧长约7 m；B-C段为279.2 m埋管；转弯井C转角90°，弧长约7 m；C-N2段为33.4 m埋管（图1）。

图1 110 kV电缆迁改工程路径图及各种牵引条件下的摩擦系数

由于受到现场位置的制约，施工须从N2塔往N1塔方向敷设，根据《城市电力电缆线路设计技术规定》，波纹铝护套电缆护层容许最大侧压力为3 kN/m；根据电缆的截面可以算出该型号电缆的容许最大牵引力：

3.1 电缆盘出线段

受地形限制，本电缆盘出线段近似认为长度10 m，水平弯曲90°，转弯半径16 m，在滚轮上牵引，因该处为首端，选用上述公式（1）可得：

牵引力：T出线=μWL=0.2×184×10=368 N；

侧压力：P出线=T/R=368/16=23 N/m。

该处的牵引力及侧压力均在容许范围内。

3.2 N2-C段

该段电缆长度33.4 m，水平直线无弯曲，在塑料管内牵引，选用上述公式（1）可得：

该段牵引力：TN2-C=μWL+T出线=0.3×184×33.4+368≈2212N。

该处的牵引力在容许范围内。

3.3 转弯井C

该段电缆长度7 m，水平弯曲90°，转弯半径3 m，在滚轮上牵引，选用上述公式（3）可得：

牵引力：TC=TN2-Ceμθ=2 212×e0.2×1.57≈3 029 N；

侧压力：P出线=T/R=3 029/3≈1 010 N/m。

该处的牵引力及侧压力均在容许范围内。

3.4 C-B段

该段电缆长度279.2 m，水平直线无弯曲，在塑料管内牵引，选用上述公式（1）可得：

该段牵引力：TC-B=μWL+TC=0.3×184×279.2+3029≈18 444N。

该处的牵引力在容许范围内。

3.5 转弯井B

该段电缆长度7 m，水平弯曲90°，转弯半径3 m，在滚轮上牵引，选用上述公式（3）可得：

牵引力：TB=TC-Beμθ=18 444×e0.2×1.57≈25 251 N；

侧压力：P出线=T/R=25 251/3=8 417 N/m。

该处的牵引力在容许范围内，但侧压力8 417 N/m严重超过了规定的3 000 N/m，因此该处的转弯半径不满足设计要求。

3.6 B-A段

该段电缆长度75 m，水平直线无弯曲，在塑料管内牵引，选用上述公式（1）可得：

该段牵引力：TB-A=μWL+TB=0.3×184×75+25251=29392N。

该处的牵引力在容许范围内。

3.7 检查井A

该段电缆长度2 m，水平直线无弯曲，在滚轮上牵引，选用上述公式（1）可得：

牵引力：TA=μWL+TB-A=0.2×184×2+29 392≈29 466 N。

该处的牵引力在容许范围内。

3.8 A-N1段

该段电缆长度16.7 m，水平直线无弯曲，在塑料管内牵引，选用上述公式（1）可得：

该段牵引力：TA-N1=μWL+TA=0.3×184×16.7+29 466≈30 388 N。

该处的牵引力在容许范围内。

综上，按照该设计方案，电缆在转弯井B处侧压力过大，电缆的铝护套将受到严重挤压，给今后的运行埋下安全隐患，因此该设计方案应进行优化。

4 结语

本文通过某一迁改电缆工程实例，校核发现了该工程的设计存在缺陷，一旦按照设计进行施工将引起电缆侧压力过大，严重时将导致电缆的铝护套严重变形，严重影响电缆的安全运行，给电缆的可靠运行埋下重大安全隐患。本文详细介绍了电缆侧压力的计算过程，可为以后运行单位的校核提供参考。