电缆终端塔接地电缆固定装置的研制

周 斌，李 龙，张 健，宋庆彬

（国网浙江省电力有限公司湖州供电公司，浙江 湖州 313000）

0 引言

随着我国城市化发展进程的加快，对电网的供电质量和土地资源的有效利用提出更高要求[1]。相比于架空输电线路，电力电缆不但节约土地，而且受外界环境因素影响较小[2-3]，因此，越来越多的架空输电线路被改造成电力电缆线路[4-6]。

目前，针对电缆终端塔主电缆和接地电缆的安装施工工艺无尚无相关要求，因此，终端塔的建造完成就以电缆线路的正常投运为唯一认证要素。而在对电缆线路实际运行维护过程中发现，由于受热胀冷缩、大风天气和外力加载等自然环境的影响，接地电缆会发生脱落和变形，严重影响电缆的安全稳定运行。

在对接地电缆使用情况调查研究的基础上，以主电缆抱箍为出发点，研制出一种接地电缆固定装置，并对其设计制作过程进行了详细论述。现场使用结果表明，该装置能够有效避免接地电缆受自然因素影响发生脱落和变形，增强了电缆线路运行的安全性。

1 现状调查

1.1 湖州电网电缆终端塔相关基础参数统计

近年来，国网湖州供电公司输电运检室辖区内电力电缆线路条数和公里数逐年增加，2000—2015年3月投运、改造的220 kV、110 kV、35 kV电缆线路已有74条，电缆终端塔共计83基，主电缆和接地电缆数量均为288根，接地电缆截面积在 150～300 mm2，其外径在 40～60 mm。 图 1 是近5年来电缆线路新增条数，由图1可知湖州供电公司辖区内新增电缆线路呈逐年递增趋势。

虽然在数理统计上与架空输电线路相比数据量小，但对变电站分布范围而言，遍布整个湖州地区，其对城市电网的重要性足以引起输电运检室的高度重视，每年因电力电缆线路的存在，输电运检室的工作量也大大增加。

图1 近5年来电缆线路新增条数

1.2 接地电缆脱落和变形现象数理统计

输电运检室有数据支撑的电缆线路接地电缆因变形、脱落需开展检修作业的线路、相别、检修次数及数理统计如表1所示。

由表1可知，随着电缆线路的逐年增加，因接地电缆变形和脱落产生的检修作业次数也在逐年增加，接地电缆发生变形和脱落率也会因电缆线路的投运时间、线路总量的增加而变大，其平均概率约为33.5%。

综上所述，接地电缆发生脱落和变形的情况普遍存在并呈逐年增加趋势，发生接地电缆变形和脱落，极易引起电力电缆中断供电事件的发生，严重影响输电线路安全运行，该问题亟待解决。

2 提出解决方案

2.1 方案的提出

经过相关资料的查阅和调查研究，以主电缆抱箍为启发点，提出3种可行性方案，并根据方案的原理和特征分别命名为抱箍式、抱箍连接式和子母抱箍式，设想图如图2所示。

表1 接地电缆脱落和变形数理统计

方案 1：抱箍式装置（见图 2（a）），该装置为一个大的抱箍，将主电缆和接地电缆同时绑扎在一起，利用主电缆的固定性能确保接地电缆无脱落、变形，原理简单易懂。

方案2：抱箍连接式（见图2（b）），该装置以主电缆抱箍为基础，在主电缆抱箍上打孔，加装一个接地电缆的抱箍，抱箍之间用螺栓连接，将接地电缆固定于主电缆抱箍上。

方案 3：子母抱箍式（见图 2（c）），该装置也以主电缆抱箍为基础，但将接地电缆抱箍内侧的抱箍唇片加长，不破坏主电缆抱箍结构，形成一个子母抱箍，将接地电缆固定。

图2 方案设想

2.2 方案评估和最佳方案确定

针对2.1小节3种设想方案，从实际工作开展过程中较为关注的功能效果、安装工艺要求、安全性、稳定性和经济性5个方面进行全方位对比分析评估，分析评估结果见表2。由表2可知，方案3具有明显优势，因此，最佳方案确定为方案3（子母抱箍式）。

3 设计制作

3.1 材料和参数的确定

（1）子抱箍材料选择。为保证其机械性强，不会在受力时发生变形和损坏，并且在户外长久运行不发生锈蚀等情况，不锈钢和铝质材料为首选。由于钢材料偏硬，容易对接地电缆造成摩擦损伤，因此选择金属性强、质地软、密度小的铝质材料为子抱箍的材料[7]。

（2）子抱箍参数的确定。经现场实际调查得知，湖州电网35～220 kV接地电缆截面积为150～300 mm2，外径 40～60 mm。 主抱箍使用 TGH-1型，固定螺丝间距19 cm。因此，确定子抱箍的参数如下：①子抱箍内唇片长×宽×厚为190 mm×55 mm×12 mm；②外唇片长×宽×厚为120 mm×55 mm×12 mm；③抱箍弯度冲压成半径为17 mm的半圆弧，且内、外侧唇片的螺栓旋入长度可调节；④连接螺杆的长度为150 mm，并加装弹簧用于调节紧固程度和长度。

（3）防锈、防磨损处理。对装置喷防锈漆，同时为防止金属材料对接地电缆有磨损，在子抱箍内侧加装橡胶皮[8]。

3.2 设计图纸

确定了接地电缆子母抱箍的尺寸及外形，绘制成CAD实际加工图纸，如图3所示。

3.3 成品制作

参照设计图纸，联系加工厂家对子母抱箍进行加工制作，工具成品如图4所示。

4 效果检验与巩固措施

4.1 效果检验

2015年10月，经输电运检室审批同意后，在长田变电缆终端塔上安装接地电缆子母抱箍，共计安装9支。图5是安装接地电缆子母抱箍前、后的效果图，图5（a）中的接地电缆只是捆扎在主电缆上，极易随风摆动，长时间会造成接地电缆脱落和变形。图5（b）采用研制的子母抱箍将接地电缆固定在主电缆上。

从安装投运伊始，运维人员密切关注子母抱箍现场运行状况，截止2017年12月，采用子母抱箍固定的接地电缆均未发生脱落和变形，子母抱箍的使用有效避免了接地电缆随风摆动，现场已累计安全运行超过2年。

现场使用情况表明：此处研制的接地电缆子母抱箍设计合理、安装简单、强度大，安装使用后没有发生接地电缆脱落和变形的情况，效果明显，符合输电线路生产实际需求，具有推广使用价值。

图3 子抱箍内、外唇片加工图纸

图4 接地电缆子母抱箍成品

4.2 巩固措施

（1）编制接地电缆子母抱箍的工艺规范、使用规范和维护规程。

（2）接地电缆子母抱箍在安装施工过程中，应严格遵守文献[9]有关规定。

（3）已投运的接地电缆子母抱箍应由线路运维人员定期进行检查，如发现异常，及时对接地电缆子母抱箍进行调整或更换。

（4）结合现场使用情况对接地电缆子母抱箍不断进行改进，以便更好地推广使用。

图5 安装接地电缆子母抱箍前、后效果

5 结语

针对输电线路电缆终端塔接地电缆受自然因素影响发生脱落和变形的情况，从安全、实用和经济的原则出发，研制出接地电缆子母抱箍装置，并对其使用效果进行了现场确认。结果表明，该装置设计合理、安装简单，有效解决了接地电缆脱落和变形的问题，具有推广使用价值[10-11]。