变电站控制电缆展放系统的研制及实施

　　摘要：本文介绍了一种变电站控制电缆展放系统，包括直线滑车、转角滑车的设计，动力机构的选型；现场展放施工前滑车的布置、牵引场、张力场的设置；施工所需的配套机具，以及施工方法等。这是一种全新的电缆展放方法，采用这种方法，工作人员可全天候工作，达到提高生产效率，降低劳动强度的目的。
　　关键词：变电站；电缆展放；研制；实施
　　1前言
　　针对变电站控制电缆人工展放的现状，研制一套人力、机械相结合的展放系统，以改变传统的低效率、工人劳动强度高、受天气影响大的施工方法。通过设计计算及现场试验，确定了系统整体方案，及动力机构、专用滑车及相应配套机具的定型。2009年9月，在500kV国安变电站电缆施工中成功应用，并开发了一牵二的施工方法，2009年11月在500kV水乡变电站电缆施工中采用循环牵引电缆的施工也应用成功。
　　2性能参数
　　(1)展放长度：200m；
　　(2)最大牵引力≦10kN；
　　(3)牵引速度≦35m/min；
　　(4)直线滑车额定负荷：600N
　　(5)施工时直线滑车间距≦10m；
　　(6)施工时直线滑车槽底离电缆沟底距离≧0.5m；
　　(7)容许展放最大电缆直径30mm。
　　3实施方案
　　3.1在需展放电缆的电缆沟两侧设牵引场及张力场，牵引场放置收线机，张力场放置电缆盘，电缆沟每隔10m放置一个直线滑车，在转角处放置两个转角滑车（如图1），直线滑车及转角滑车须同向布置，并用钢钎固定在电缆沟两侧的地上或绑在电缆层架上。
　　3.2人工先展放一条涤纶绳（丙纶绳、尼龙绳、麻绳），并放入滑车中轮内，涤纶绳的一头用张力卸扣、网套与一条涤纶绳和一条电缆连接，另一头进收线机。
　　3.3开始慢速牵引，检查各直线、转角滑车运转是否正常，涤纶绳、电缆等是否正确就位。各部位工作正常后，可以提高牵引速度。接头过每个滑车时，人工把被牵引的一条涤纶绳放入旁边的滑车，一条电缆放入另一旁的滑车。展放过程中，张力场电缆盘操作人员适当控制张力，保证电缆离地。
　　3.4牵引的整个过程都需保证通讯的畅通。
　　3.5电缆展放到位后，用人力把电缆从滑车移出，并放入相应的电缆支架上把上一次被牵引到位的涤纶绳放入中间滑轮，开始下一次的牵引作业。
　　图1现场布置图
　　4变电站控制电缆展放系统配置
　　4.1机具配置表
　　序号 机具名称 规格 数量 备注
　　1 收线机  1台 
　　2 涤纶绳 ∮12 2×300米 
　　3 直线滑车  25个 
　　4 转角滑车  4个 
　　5 四柱滑车  6个 
　　6 钢钎  50支 
　　7 角铁桩  10条 
　　8 船型架  2个 
　　9 电缆线盘架  2个 
　　10 大锤  2把 
　　11 方木块   
　　12 网套 95 2 
　　13 卸扣 1-3t 2个 
　　14 千斤头  8条 
　　15 铁线   
　　16 胶钳  4把 
　　17 活动扳手  5把 
　　18    
　　4.2人员配置
　　(1)指挥：1人
　　(2)牵引场：3人
　　(3)张力场：4人
　　(4)分绳及电缆就位人员：6人
　　5主要机具设计
　　5.1直线滑车设计
　　5.1.1为减少电缆展放的摩檫力，滑车设计成带滚动轴承的滚动摩檫；
　　5.1.2为防止展放时电缆上扬及脱出滑车，滑车上部增加防电缆线脱位的可滚动的∮16薄璧圆钢管，且侧面的挡板加高；
　　5.1.3为增加结构稳定性及减轻整体重量，在垂直的槽钢与滑轮轴端加一条∮20钢管斜撑。
　　5.1.4长度设计为1600mm，可以满足500kV、220kV及以下变电站电缆展放施工需要。
　　直线滑车的结构如图2示：
　　
　　图2直线滑车的结构
　　5.2转角滑车的设计
　　转角滑车需承受电缆的侧向压力，且为符合电缆展放时曲率要求，所以转角滑车设计成双立式滚动机构；为方便电缆取出，双立式滚动机构可沿轴旋转。结构如图3示：
　　图3
　　6相关计算
　　6.1电缆展放电缆不触地时所需张力：
　　按照电缆弧垂、档距、电缆单位长度重力的关系式计算每条电缆水平张力为：
　　
　　式中：——电缆水平张力：N；
　　——电缆单位长度自重力：20N/m；
　　——档距长度：10m；
　　——电缆展放弧垂：0.5m；
　　
　　6.2电缆展放牵引力：
　　
　　式中——牵引力，N；
　　——冲击系数，取
　　——电缆盘出口控制的水平张力：500N；
　　——放线滑车的摩阻系数，1.015；
　　n——滑车的数量；
　　——放线施工段悬点高差累计代数和（自张力场面向牵引绳仰角取“＋”，俯角取“－”）=0（由于滑车间没有高差）。
　　
　　6.3系统动力选择：
　　根据计算牵引力，在考虑余量的基础上，定制收线机，收线机主要参数：
　　（1）、牵引力10000N时，对应的牵引速度：15m/min；
　　（2）、牵引力4000N时，对应的牵引速度：35m/min；
　　（3）、磨筒直径：420㎜；
　　（4）、重量：122㎏（不连电机）；
　　（5）、电机功率：7.5kW；
　　（6）、电机重量：75㎏。转速2900r/min。
　　6.3滑车受力校核
　　6.3.1滑轮轴的受力计算
　　根据施工时滑车布置间距最大为10m，电缆单位长度容许自重力20N/m，电缆队滑车产生的下压力P最大为200N。
　　计算时，滑轮轴的受力可视为一简支梁，受力如下图4所示：
　　图4
　　根据平衡方程，计算得出
　　
　　
　　
　　根据弯矩图得出最大弯矩为。
　　最大正应力：
　　
　　安全系数：n=/20.47=215/20.47=10.5
　　式中：为圆钢φ25的截面模量；
　　代表Q235钢材的抗弯强度设计值。
　　由上面的验算得知，该滑轮轴符合安全要求。
　　滑轮轴的弯矩图如下图5所示：
　　
　　
　　图5
　　6.3.2悬臂槽钢强度校核
　　悬臂槽钢受力可视为一悬臂梁，如下图6所示：
　　
　　图6
　　根据平衡方程，计算得出
　　
　　
　　弯矩图如下图7所示：
　　
　　图7
　　根据受力分析，悬臂槽钢受到的最大弯矩为。
　　最大应力：
　　安全系数：n=/24.39=215/24.39=8.8
　　式中：为为槽钢[6.3的截面模量；
　　代表Q235钢材的抗弯强度设计值
　　由上面的验算得知，该槽钢符合安全要求。
　　7结语
　　这是一种全新的电缆展放方法，是一种新的尝试。从实践效果来看，这种方法可以改变传统的人工展放耗时长、效率低，且受到降雨、降雪等恶劣天气的影响，达到提高展放效率、降低工人劳动强度、全天候的目的。这种人力、机械相结合的展放系统，在电缆展放距离较长、较集中的变电站施工中更有优势。
　　参考文献：
　　[1]新编钢结构设计手册,邱鹤年等主编，中国电力出版社，2005.
　　[2]送电线路施工，朱延庆主编，中国电力出版社，1998.

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