電力電纜的敷設方法多種多樣,根據電纜的類型、安裝方式而不同,如直埋、穿管、排管、電纜溝(隧道)、豎井、架空橋架等。
電力電纜採用穿管敷設,在火力發電廠中運用得非常廣泛。但採用該敷設方式時,應考慮其允許的最大管長,且應按不超過電纜允許拉力和側壓力進行計算。
雖然GB 50217 - 2018《電力工程電力設計標準》和DL / T 5221 - 2016《城市電力電纜線路設計技術規定》給出了電纜牽拉力的計算公式,但公式中涉及的參數較多,加上工程中情況多樣,導致參數取值複雜,手工計算在工程中無法推廣執行。目前大多按以往經驗控制管長,1個、2個及3個直角彎時的最大允許管長一般分別按30 m、20 m、15 m左右控制,缺乏規範手冊依據。
電纜受力允許值
最大允許牽引力
電纜最大允許牽引力原則上按電纜受力材料抗張強度的1 / 4計算,該強度乘以材料的截面積為最大牽引力。在以下各種材料時,單芯電纜相應的最大允許牽引力值為:
導體如採用空心結構,如單芯充油電纜,為了不使空心結構變形,導體截面積大於400 mm2,其最大允許牽引力以小於27 kN為宜。
橡塑電纜的主絕緣外面通常都有一層聚氟乙烯外護套,雖然主絕緣的允許牽引強度比外護套小,但後者的截面積和主絕緣截面積相比,比例較大。此外橡塑材料不如金屬材料容易發生永久變形,因此可以全部採用7N / mm2作為允許牽引強度。牽引力同時作用在電纜的不同材料時,允許值只計算其牽引強度較大的一種及其截面積。裝有牽引端時允許拉力只計算導體允許張力。
另外DL / T 5221 - 2016給出了不同電纜敷設方法的最大牽引力,如表1所示。
最大允許側壓力
最大允許側壓力分為滑動允許值和滾動允許值,前者適用於彎曲部分採用弧形板並塗抹潤滑油或鋼管電纜、排管電纜,後者用於角尺滾輪,最大側壓力允許值如表2所示。
摩擦係數
在沒有實測數據時,牽引力計算式中的摩擦係數可參照表3所列數值。
最大允許管長計算
GB 50217 - 2018中對電纜穿管的基本要求:① 每管宜只穿1根動力電纜;② 管的內徑不宜小於電纜外徑的1.5倍。
本文將針對不同截面的 0.6 / 1 kV XLPE三相銅芯電纜,結合ETAP軟體,對敷設時經常遇到的1個、2個以及3個直角彎的拉力情況進行計算,並校驗最大管長。火力發電廠及輸變電工程一般採用鍍鋅鋼管作為保護管,經諮詢施工單位,0.6 / 1 kV XLPE電纜當截面小於95 mm2時,通常採用鋼絲網套敷設方法;截面95 mm2及以上時,通常採用牽引頭敷設方法。民用一般採用PVC管作為穿管敷設時的保護管,電纜截面一般不超過50 mm2。
1個直角彎敷設時最大允許管長計算
1個直角彎敷設路徑如圖1所示。最大允許管長如表4所示。
2個直角彎敷設時最大允許管長計算
2個直角彎敷設路徑如圖2所示。最大允許管長如表5所示。
3個直角彎敷設時最大允許管長計算
3個直角彎敷設路徑如圖3所示。最大允許管長如表6所示。
1個、2個及3個直角彎敷設時的最大允許管長對比,如圖4、圖5所示。
總結及建議
當採用鍍鋅鋼管和PVC管作為電纜保護管的穿管敷設方式時,結合ETAP軟體,針對敷設時經常遇到的1個、2個及3個直角彎的拉力情況進行計算,並對最大允許管長進行校驗,得出結論如下:
a.當只有1個直角彎時,隨著導體截面的增加,由於導體的抗拉能力加強,最大允許管長加大。
b.當有2個或3個直角彎時,隨著導體截面的增加,雖然導體的抗拉能力加強,但直角彎對其影響凸顯。最大允許管長可參考文中提供數據,也可結合計算確定。
c.隨著直角彎數量的增加,最大允許管長逐漸變小。
d.採用牽引頭敷設方法時,最大允許管長對直角彎數量更敏感。
另外,當電纜截面較大、需嚴格控制施工工程量時,建議結合計算來確定最大允許管長。