敷设充油电缆,准备工作量较大,其中包括托辊的制作与布置、电缆的检查与就位、电缆盘支架的准备、敷设机具的准备、控制与信号系统的设置、施工组织以及现场的清理与检查等。
4.9.4.1 托辊的制作与布置
在牵引电缆的过程中,为了不使电缆直接在地面上拖拉摩擦,除采用人力扛抬电缆外,可借助于托辊的支撑作用进行电缆敷设,这样既省力又方便。托辊的种类如图4-9-4-1所示。使用时视电缆线路路径的具体情况而定。平直段可采用类似B型托辊;在弯曲或者较为复杂的路径上按实际情况可采用加长的A型或B型托辊,以便在前后牵引行动不一致时,后面多牵引的一段电缆搁置在托辊上,而不致因脱辊而损伤电缆。这种情况往往发生在机械牵引和人力配合敷设电缆,或多部机械共同牵引时而发生个别机械失去同步控制的情况。D型托辊一般只适用于电缆敷设的导向。由于敷设电缆时的牵引速度不大,因此,托辊轴与支架之间可采用滑动摩擦。为了减小摩擦力,采用带有滚动轴承的托辊,转动更为灵活。托辊直径一般为90~100mm,短托辊可用木质,长托辊用钢管制作。
图4-9-4-1 托辊(单位:mm)
(a)A型托辊;(b)B型托辊;(c)C型托辊;(d)D型托辊
托辊一般固定在钢支架上,钢支架的结构和形状根据现场的具体情况制作。如在平直段可采用如图4-9-4-2所示的支架;在斜坡段上采用类似图4-9-4-3(a)所示的支架;在竖井井口以及转角等处宜制作如图4-9-4-3(b)所示的转角支架。
安装于水平弯曲段的转角支架应设置适当数量的立式托辊起导向作用,导向托辊的间距应适当减小,以降低对电缆的侧压力。90°转角处的导向托辊布置4~6个即可。在弯曲段较少,且曲率不大的转弯处,可采用图4-9-4-4所示的ZCL型托辊。建筑物、沟道及保护管的进出口,可设置如图4-9-4-5所示的导向环形托辊。在管道口也可设置如图4-9-4-6所示的管口防护喇叭,以免在牵引过程中将电缆刮破。防护喇叭由两半合成,敷设完电缆后可逐个拆除。
图4-9-4-2 平直段托辊支架
(a)成型支架;(b)焊接支架
一般的托辊支架制作成可移动式,便于随时调整托辊间的距离。而有些特制支架,如大于30°的斜坡段支架及竖井口支架等,可做成固定式支架。为便于在同一个路径上敷设多根电缆,固定支架上的托辊应做成可拆结构,在第一根电缆牵引完后可将托辊取下,然后将电缆放入沟槽中,再装上托辊继续敷设第二根电缆。为了安全,托辊轴槽应有防止托辊脱出的结构,参见图4-9-4-3(a)。
在电缆构筑物的土建设计及施工时,应在转角、竖井口及斜坡段等处预埋铁件,便于敷设电缆时安装支架。同时在放置卷扬机的地方亦应预埋固定锚钩。
当电缆沟槽与电缆终端支架在同一平面上时,虽然设计已满足了弯曲半径的要求,但在将电缆穿入终端支架时,很难满足电缆弯曲半径的要求。因此,将终端支架的一边制作成可拆结构,敷设电缆时将一边的活动连接件拆下,把电缆吊起平移入终端支架内,再把拆下来的部件安装好。
水平托辊间的距离,可根据电缆的外径确定;一般为1.5~2m。间距过小,并无什么坏处,但使用托辊过多,准备工作量大,不经济;间距过大,会使电缆的弛度增加,牵引力增大,也容易使托辊支架倾斜。严重时,电缆在牵引过程中会转动,呈螺旋形前进,造成电缆扭转,使电缆绝缘受到损伤。弯曲段应适当减小托辊间距。
图4-9-4-3 特殊托辊支架示意图
(a)斜坡道托辊支架;(b)转角托辊支架
1—支架;2—导向托辊;3—水平托辊;4—电缆;5—托辊槽;6—电缆槽
图4-9-4-4 ZCL型小转角托辊
图4-9-4-5 导向环形托辊
(a)成形托辊;(b)现场制做托辊1—托辊;2—支架
图4-9-4-6 管口防护喇叭
1—防护喇叭;2—管道
托辊支架的高度可根据电缆路径的具体情况进行设计,以使所有的托辊受力一致为原则。还可以设计成高低可调的支架。
当托辊支架放置好以后,应进行全面检查,以使支架牢固、间距符合要求;转角支架的弯曲半径应满足25倍电缆外径的要求;托辊转动应灵活无卡阻现象,并不易从支架上脱落。支架和托辊安装好后,应用卷扬机牵引钢丝绳在托辊上进行全程试验和检查。应该说明,这只是对托辊受力地初步检查,同钢丝绳牵引电缆时的实际受力是不完全一样的。在实际敷设电缆时再作一次调整,此时调整的工作量就小得多了。
4.9.4.2 电缆的检查与就位
(1)电缆的检查。
按规程要求,在施工前应对电缆进行以下检查:
1)检查电缆的型号、规格和长度应符合设计要求。特别是长线路的单芯充油电缆,设计长度与到货的每盘实际长度以及敷设的需要长度不一定吻合,三根(盘)电缆应作适当调配,使三根电缆在三相位置上适得其所。对于短线路电缆,有的是两根或三根卷绕在一个电缆盘上,在敷设时按需要长度截断使用。有时,由于制造的原因使导体、铅护套或绝缘纸上存在着疵点造成自然分段,分段后的长度制造厂已考虑能满足每相敷设长度的要求,并在分段处作了记号。因此,在敷设前必须向生产厂了解清楚电缆应截断的位置记号,以免敷设截断时错口,使三相电缆长度不够或被迫调整各相位置而损伤电缆。
2)外观检查。检查电缆盘的侧板和周板有无被砸坏或者扎破,有无渗漏油现象;拆开周板(有的是竹或柳条编织物),检查电缆外护层有无破损和渗漏油现象。
电缆内出头应无松动,压力油箱至电缆内出头的油管路应无裂纹及机械损伤,油管接头应无渗漏油。
电缆的两端应具有如图4-9-4-7所示的双孔封帽,以便当电缆敷设完后,在牵引端部不必另接压力箱,只要在电缆内出头的双孔封帽接上一只新的压力箱,即可拆除原接的压力箱。特别是对高落差电缆的敷设,可以在高的一端(即内出头处于低压)接上新的压力箱,拆除原压力箱,从而解脱了在下端换接高油压压力箱的困难,同时也减少了在上端利用单孔封帽换接压力箱的麻烦。双孔封帽应在电缆敷设前封焊完成。封焊双孔封帽时,一孔高一孔低,待封焊完毕后再开启另一端压力箱,当油嘴出油时,将电缆盘上压力箱的油管路接到下油嘴,然后再排出封帽内的空气,封堵上油嘴。
3)检查电缆的油压和油样。压力箱的供油阀门应在开启位置,动作应灵活。压力表的指示值与到货时相比应无显著差别(除环境温度的影响外)。所有接头应无渗漏油。
在采用机械牵引电缆时,除了应根据电缆线路的路径验算所需的牵引力及在转角处的侧压力不超过允许值外,还有一个油压问题应引起注意。在确定电缆的侧压力时已将油压这一因素考虑在内了,即当电缆内部的油压力大于一定数值时可以抵御一部分径向外力对电缆的作用。这个油压数值应不低于0.15MPa。为了满足在运输过程中由于温度的变化而引起电缆内部的油压变化在一定范围内,电缆在出厂时已充入一定的油压,这个油压只能保证在最低温度时电缆内部不会产生真空而进气;在最高温度时不会胀破电缆的金属护套而漏油。但这个油压不一定能保证电缆在敷设时的油压要求。有的电厂在采用机械牵引方法敷设电缆时发生过在线路的转角处将电缆压扁的事故,据分析可能与在牵引时没有保持电缆内部一定的油压有关。图4-9-4-8为被压扁的充油电缆截面图。因此,在敷设电缆前应检查压力箱的油压,当施工现场的气温比电缆存放地点低时,这个油压不得低于0.2MPa;当施工现场的气温比电缆存放地点高时,油压可为0.15~0.2MPa。当油压不足时应予以补压。
图4-9-4-7 双孔封帽
1—锥形油嘴;2—闷头;3—空心螺母
图4-9-4-8 充油电缆被压扁后的截面图
电缆的油样试验应符合要求。取油样时应先取压力箱的油样,当符合要求后再取电缆未接压力箱一端的油样,以免将不合格的电缆油充入到电缆内部。向压力箱补充油压前,也必须在压力箱油样试验合格后才能进行。
对于检查中发现的电缆漏油、油压较低或电缆油样不合格等问题,需要逐项经过认真处理,避免给以后的工作造成困难。
(2)电缆就位。
工地存放电缆的仓库距敷设现场有远有近,有平路也有山坡,有的道路不正规,也可能是临时新开辟的道路,因此,工地运输必须慎重。一般电缆盘装在平板车上运输。在较陡的山路上拖运电缆时需用两台拖拉机,电缆盘绑扎要牢固,拖运速度要慢。
施工现场的条件往往不是那么理想,有些施工单位又缺少合适的起吊设备,电缆盘运到现场后的就位有一定困难,以下有三种成熟的经验可以考虑采用:
1)将电缆盘运到现场后用吊车卸下,用人力将其放到千斤顶支架上进行敷设。
3)把电缆盘支架固定在平板拖车上,再将电缆盘吊装于支架上绑扎好,电缆运到现场调整就位后不需吊下来,直接在拖车上施放电缆。
4.9.4.3 电缆盘支架和制动装置的准备
这里主要介绍电缆盘支架的型式、电缆盘轴的选用、制动装置及对这些部件组合使用的要求等。
(1)支架的型式。
由于充油电缆很重,包括电缆盘的重量,有的达三十多吨,因此,要求电缆盘支架坚固,重量轻,有足够的稳定性。支架一般用钢管或型钢制作。电缆盘可用吊车直接吊装在支架上,也可用千斤顶从地面将电缆盘抬起装于支架上。这种装有千斤顶的支架称为千斤顶支架,如图4-9-4-9所示。千斤顶支架比较灵活,实用性强,可用来调整电缆盘距地面的高度和轴的水平度,使电缆盘转动时不会左右窜动。当千斤顶行程较短时,可将两只千斤顶串联使用。在用千斤顶徐徐升起电缆盘时两侧千斤顶的上升速度要协调一致。电缆盘在转动过程中千斤顶不能受力。对于只有1~2回电缆线路且都位于同一点进行敷设时,也可用如图4-9-4-10所示的混凝土支架。此种支架稳定性好,钢材消耗量少。图4-9-4-11为固定于平板拖车上的支架,其中角钢支撑既起到加固电缆盘支架之用,又可作脚手架用。
图4-9-4-9 电缆盘千斤顶轻型支架(单位:mm)
图4-9-4-10 混凝土支架示意图
1—槽钢;2—角钢;3—支持千斤顶用的槽钢;4—混凝土基础;5—基础槽钢
(2)电缆盘轴的选用。
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图4-9-4-11 固定于平板拖车上的电缆支架示意图
1—电缆盘;2—支架;3—拖车;4—千斤顶
电缆盘轴的材料可用厚壁无缝钢管或圆钢制作。轴应有足够的强度和刚度,以避免产生过大的挠度。轴与电缆盘孔之间应有良好的配合,轴径不宜过小,避免电缆盘转动时使轴受到冲击载荷。为了减小轴与支架之间的摩擦力,最好在两侧支架上安装铸铁轴座,其内有润滑槽,在槽内填入润滑脂。为了避免盘与支架的摩擦,在盘轴上盘与轴座间装以200~300mm长的轴套。根据电缆盘的总重量和宽度以及上述的要求选取轴的直径和长度,并进行强度和刚度校核。
(3)制动装置的准备。
在敷设电缆的过程中,由于种种原因,暂停牵引的情况是常有的。正在转动的电缆盘,由于其惯性较大,如不能及时制动,则盘上多施放的一段电缆,容易扭曲而受损伤。另外当电缆的转动速度大于牵引速度时,盘上施放的电缆容易下垂,并与地面摩擦而损坏电缆的外护层。因此,电缆必须安装制动装置。图4-9-4-12为一种简单而有效的盘缘带式人工制动装置,对直径4m以下的电缆盘均适用。制动装置组装好后,需用人力转动电缆盘,进行制动试验,观察效果。要求制动安全可靠,保证在任何情况下都能使电缆盘停止转动。
(4)电缆盘的平衡配重。
图4-9-4-12 电缆盘制动装置
1—千斤顶;2—盘轴;3—电缆盘支架;4—带防滑器的制动带;5—电缆盘;6—制动带;7—制动手柄
电缆盘由型钢焊接而成。侧板和筒径护板,有的用薄钢板焊制,有的用木板镶嵌而成。位于筒径内侧的空心骨架上对称焊接有装置压力箱的支架。电缆出厂时只装置了一只压力箱,另一侧的支架空着,现场敷设电缆前需加装配重块,以保持电缆盘转动的平衡,如图4-9-4-13所示。现场配重后,应转动电缆盘,以观察其自由停止的位置,如不符合要求,需加以调整。
图4-9-4-13 220kV电缆盘结构尺寸(单位:mm)
1—侧板;2—筒径护板;3—压力箱;4—骨架;5—电缆;6—配重块
由于敷设电缆时牵引速度不大,在牵引敷设过程中需用人力转动电缆盘,要求用力均匀,转动速度应配合牵引速度,不可过快或过慢。
4.9.4.4 敷设机具的准备
牵引机具包括履带式牵引机、电动滚筒(电动滑车)、卷扬机等动力机械及牵引头、牵引网套、防捻器、张力计等辅助工器具。根据所采用的电缆敷设方式,选用合适的牵引机具,进行检修、配套、保养,然后运至现场就位。
(1)履带式牵引机和电动滚筒。
履带式牵引机(或称电缆输送机)的电动滚筒(或称电动滑车)的结构如图4-9-4-14所示。表4-9-4-1列出了履带式牵引机的技术参数。
履带式牵引机的最大牵引力为5kN;电动滚筒的推动力为0.5~1.0kN。根据牵引力的计算,选用其合适规格和数量的机具。JSD型履带式牵引机采用双立轴驱动,使输送力和重力分别作用在两个不同的方向上,并配置有牵引胶轮。一般情况下,第一台履带式牵引机距电缆盘15~30m,在电缆牵引首端刚下电缆盘后,即可借助于牵引机上的胶轮将电缆拉到牵引机处。其余各台间距30~50m,视电缆大小而定。在有坡度或转弯处要适当减小两机间距。
在各台履带式牵引机之间适当布置电动滚筒(电动滑车)。现场安装机具后,需进行试验和调整,使履带式牵引机和电动滚筒的线速度保持一致。当履带式牵引机和电动滚筒配合卷扬机进行牵引时,亦应与卷扬机的牵引线速度保持一致。履带式牵引机是通过两侧履带板的压力来实现其牵引作用的,而该压力就是电缆所受的侧压力,因此牵引机安装后,最好用一小段电缆实地调试履带式牵引机的压力,使其不超过电缆的允许侧压力。
表4-9-4-1 履带式牵引机的技术参数
(2)卷扬机。
卷扬机的牵引力是根据计算电缆线路的允许牵引力而定的,通常采用5t慢速卷扬机即可满足牵引充油电缆之用。安装卷扬机时,其底座应加以固定,电气设备外壳及卷扬机底座均应可靠接地,卷筒轴线与钢丝绳牵引方向垂直,钢丝绳的偏斜角不得大于2°~4°,钢丝绳应由卷筒的下方引出,以减少倾覆力矩。牵引钢丝绳的使用安全系数应大于5。
当钢丝绳的出线方向与电缆的敷设方向不在一条轴线上时,可通过转向滑轮进行调整。因此要准备适当数量和规格的滑轮。滑轮转动应灵活,无卡阻现象。
(3)牵引头的准备与连接方法。
牵引头是卷扬机的钢丝绳接到电缆导体上的连接部件。牵引头的作用:①为单芯充油电缆端部的密封套;②牵引头上设置油嘴,便于同压力箱的油管路连接,以保持电缆内部油压;③为卷扬机牵引电缆导体时的过渡件,因此牵引头应能承受大于电缆导体允许的牵引力。牵引头在使用前应在短段电缆上做拉力试验,以免在牵引时滑脱或断裂,必要时需做密封性试验,以免在敷设电缆过程中渗漏油。
图4-9-4-14 电动滚筒(单位:mm)
(a)A型电动滚筒;(b)B型电动滚筒1—支座;2—立辊;3—电动滚筒
图4-9-4-15为牵引头与单芯充油电缆连接的结构图。牵引头与电缆连接时,需先从电缆盘上牵引出一段电缆,并将其端部抬起比邻近电缆高出0.5m,然后进行连接。连接方法如下:1)用合格的电缆油冲洗牵引头各部件。
2)剥除电缆端部一段外护层及加强带,清洁金属护套。
图4-9-4-15 牵引头与单芯充油电缆的连接(单位:mm)
1—牵引梗;2—油嘴;3—塞芯梗;4—导线;5—牵引套;6—铅封;7—牵梗套;8—电缆铅护套
3)关闭电缆盘上压力箱的供油阀门,除去电缆的原有封帽。剥除端部80mm长的金属护套及绝缘纸,用合格的电缆油冲洗电缆端部。
4)拔除油道内150mm长的螺旋管,微开压力箱的供油阀门,冲洗油道后关闭。插入塞芯梗。
5)套上牵引套,并在顶端加上帽罩,用手锤敲击帽罩及塞芯梗,使导线胀开,从而使导线与牵引头内壁卡紧。
6)在牵引头与铅护套连接处搪铅。待铅封冷却后,微开盘上压力箱的供油阀门,冲洗电缆端部,排除牵引头内的油污及空气后,安装油嘴及闷头。
7)旋上牵梗套及牵引梗。
(4)牵引网套的使用。
牵引网套是由细钢丝编织而成。使用牵引网套牵引电缆时,牵引力作用在电缆护层上,由于护层的允许牵引力较小,所以只有在电缆线路不长,经过计算,牵引力小于护层的允许牵引力时才可以单独使用。但一般可作为辅助牵引之用。
使用牵引网套时,将网套缩短,使网套成松弛状,然后套在电缆被牵引的首端,再将网套拉紧,使网套的每根钢丝绳平贴于电缆外护层上,最后用钢丝间隔绑扎2~3处,使网套不致滑脱,如图4-9-4-16所示。
图4-9-4-16 牵引网套
1—电缆;2—钢丝网套
(5)防捻器和张力计的应用。
牵引电缆时,电缆有沿其轴心自转的趋势,电缆愈长,自转的角度亦愈大。同时,用钢丝绳牵引电缆在达到一定张力后,钢丝绳会出现退扭,当卷扬机将钢丝绳收到卷筒上时,将增大扭转电缆的力矩,电缆将受到扭转应力;而且在牵引完毕后,积聚的扭转应力能使钢丝绳弹起,易于伤人。为此,在牵引钢丝绳和电缆端部(牵引头或牵引网套等)之间应装设一只两端能自由转动的如图4-9-4-17所示的防捻器,以便在牵引过程中可及时消除钢丝绳或电缆的扭转应力。
张力计是用来监视敷设电缆时实际的牵引力和侧压力是否超过电缆的允许值的。张力计既可装在卷扬机侧,也可装在牵引头端,这要按牵引力的大小和张力计的种类而定。装在卷扬机侧的张力计还可以设置带有控制接点的仪器,在牵引过程中一旦张力超过允许值,可立即切断控制系统而停止牵引。
图4-9-4-17 防捻器(单位:mm)
1—螺栓;2—平板轴承
(6)备用压力箱。
在敷设电缆过程中,电缆始终应与压力箱连接。当截断电缆时需要备用压力箱进行换接。如有漏油等原因引起油压降低,也要用备用压力箱进行补压。为此敷设电缆前需要准备数只压力箱作备用,还需要准备一些连接用的油管路等。备用压力箱的油样应合格,充入的油压为0.2MPa左右,并预先放置到指定位置。
4.9.4.5 控制、信号系统及施工组织
(1)控制与信号系统的设置。
电动牵引机械的启动和停止需要通过一定的控制元件来实现,特别是当采用履带式牵引机和电动滚筒配合牵引时,要达到同步运行且保持线速度一致,必须设计合理的自动控制系统。而用人力配合牵引时的同步则依靠音响信号来实现。由于参加电缆线路敷设施工的人员较多,牵引机械的启动和停止都需要引起全线路人员的注意和执行。为了统一行动,应该由指挥人员统一发出指令。同时在有些复杂路径上敷设电缆时,难免会有托辊倒伏、电缆脱辊等事故发生,需要就近操作控制开关,一方面迅速切断牵引机械的控制电源停止牵引,另一方面动作于警铃,使电缆盘停止转动并利用制动装置进行制动,全线路人员暂停工作,并用电话(或用其他通信工具)向指挥人员汇报停止敷设的原因。为了满足上述要求,应具备如下两个条件:①在电缆盘、卷扬机及其他关键部位设置遥控开关、电铃、电话等,并派专人操作与监护;②制定统一的指挥信号和行动规则,信号要简单、明确,控制要迅速、可靠。在电缆敷设之前应将控制与信号系统安装调试好,并向所有参加敷设电缆的人员交待清楚。
(2)充油电缆敷设施工的组织工作。
充油电缆的敷设施工需要有良好的组织系统,并且要分工明确,统一指挥,行动一致,才能使敷设工作顺利进行。一般组织分工如图4-9-4-18所示。
图4-9-4-18 组织系统图
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