CN109217184B - 大截面、高落差高压电缆线路高点无接头连续敷设工法 - Google Patents

Abstract

一种高压大截面高落差电缆线路高点无接头敷设工法，在“几”字型落差较小侧放置电缆盘，电缆盘的放线侧放置多功能导向滑动架和第一输送机，在“几”字型落差较大侧放置牵引机，在电缆涵沟、非开挖拉管、狭小工井、电缆桥架、高落差沉井、隧道布置低摩擦滑轮和若干输送机；电缆的敷设方向为从涵沟→拉管→工作井→斜坡涵沟→桥架→斜坡涵沟→沉井→隧道进行敷设。本发明通过电缆涵沟、非开挖拉管、狭小工井、电缆桥架、高落差沉井、隧道组成的“几”字形高落差模型中非开挖拉管、高落差沉井牵引力工程模型计算及减小牵引力的低摩擦滑轮等工器具研制应用，实现了高压电缆线路高落差高点无接头的安全经济敷设。

Description

大截面、高落差高压电缆线路高点无接头连续敷设工法

技术领域

本发明属于电缆敷设领域，具体涉及一种大截面、高落差高压电缆线路高点无接头的敷设工法。

背景技术

近年来，我国城市输配电线路电缆化应用已成显著发展趋势，江苏省已投运的总长度达10万多公里，为全国第一，其中110、220kV电缆线路路径长度已达3809公里，成为城市供电的主要输送形式之一。另一方面，包含无锡在内的全国各城市的高速内环高架公路、城际高铁、城市轻轨等立体交通建设规模均呈快速增长趋势，这种变化导致多振动源、多点大截面、高落差高压电缆线路项目开始不断涌现，该类型电缆线路供电可靠性要求极高，一旦故障抢修耗时长、成本高，造成的社会影响和经济损失巨大。

目前，对于该类大截面、高落差高点电缆线路进行敷设或抢修时，参见附图1，现有技术一般采用的是从高点向低点敷设并在高点处设置电缆接头的方式，即下降敷设法。若采用传统的下降敷设法，需要在电缆高点制作电缆接头(或称中间接头)，一方面受现场环境条件制约无法满足敷设、电缆接头安装的技术要求；另一方面，增加电缆接头数量，大大增加了工程项目成本，按照220kV每只电缆接头11万元人民币计算，通常的10千米一回线路共需要增加21-27只电缆接头，工程成本会增加300多万元，施工工期需延长多达3个月。同时，由于桥架是电缆密集排布区域，而电缆接头是故障高发区，一旦出现故障，易引起该桥架整个通道由于该电缆接头爆炸起火等故障现象造成的事故扩大性火灾，从而扩大事故影响范围。可见，现有技术中所采用的高点带接头下降敷设法成本高、工期长、运维困难、易产生运行隐患。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中大截面、高落差高压电缆线路敷设方法所存在的施工成本高、工期长、运维困难、易产生运行隐患的技术问题。

为此，本发明提供了一种大截面、高落差高压电缆线路高点无接头敷设工法，实现了高压电缆线路高落差高点无接头的安全经济敷设，节省了电缆高点的电缆中间接头，降低了施工成本，消除了安全隐患，提高了供电可靠性。该大截面、高落差高压电缆线路高点无接头敷设工法如下：

步骤(1)，确定大截面、高落差高压电缆线路连续敷设的方向，即沿“几”字型落差较小侧向“几”字型落差较大侧的方向进行连续敷设；

步骤(2)，确定高压电缆敷设的起点位置，所述起点位置位于“几”字型落差较小的一侧，在确定的起点位置处放置电缆盘；

步骤(3)，计算从高压电缆敷设起点位置至终点位置各段通道中，敷设高压电缆所需的牵引力；

步骤(4)，根据步骤(3)所计算的各段通道牵引力，在对应通道内布置相应数量的输送机和/或牵引机；

步骤(5)，根据步骤(3)计算的各段通道牵引力，通过所布置的输送机和/或牵引机牵引完成相应段通道的高压电缆敷设。

优选地，所述步骤(1)中，当高压电缆敷设预定路径包括多个“几”字型高落差段时，沿着所有“几”字型高落差段中落差较小侧向“几”字型落差较大侧的方向进行敷设。

优选地，所述步骤(3)包括计算拉管段敷设过程中所需牵引力，拉管段牵引力计算采用三段模型：将拉管段整体分为入射段、水平段和出射段三部分，每部分所需的牵引力分别如下：

拉管入射段牵引力：T_AB＝9.8Wh(μcosθ₁-sinθ₁)/sinθ₁；

拉管水平段牵引力：T_BC＝9.8μWL_BC＝9.8μW[L-h(ctgθ₁+ctgθ₂)]；

拉管出射段牵引力：T_CD＝9.8Wh(μcosθ₂+sinθ₂)/sinθ₂；

其中，T_AB、T_BC、T_CD分别为入射段、水平段和出射段的牵引力，单位为N；W为电缆单位长度重量，单位kg/m，h为敷设深度，单位m，μ为摩擦系数，θ₁为电缆敷设入射角，θ₂为电缆敷设出射角，L_BC为水平段距离，单位m；L为电缆敷设水平距离，单位m。

优选地，所述步骤(3)还包括计算沉井段敷设过程中所需牵引力，在对沉井内高落差段进行电缆敷设时，采用中间限位、分段弧形垂直下降法。进一步地，所述中间限位、分段弧形垂直下降法包括在沉井内设置至少两处中间限位，将电缆分为上、中、下三部分上弧形段、中间斜直段、下弧形段，每部分所需牵引力由以下公式确定：

上弧形DC段：

中间斜直CB段：

下弧形BA段：

其中，W为电缆单位长度重量，单位kg/m；R为电缆弯曲半径，单位m；μ为滑轮摩擦系数；L_CB为电缆沉井敷设CB段长度，单位m；

为上弧形段DC线段与水平线的夹角；

为下弧形线段AB与水平线的夹角；T_D为D点处的牵引力，T_C为C点处的牵引力，T_B为B点处的牵引力，T_A为A点处的牵引力，单位均为N。

优选地，所述步骤(3)还包括计算上斜坡涵沟段敷设过程中所需牵引力，上斜坡涵沟敷设时，所需牵引力T₁为：

T₁＝9.8WL(μcosθ₃+sinθ₃)；

其中，牵引力T₁单位为N；W为电缆单位长度重量，单位kg/m；μ为滑轮摩擦系数；L为电缆上斜坡敷设长度，单位m；θ₃为上斜坡涵沟倾角。

优选地，所述步骤(3)还包括计算下斜坡涵沟段敷设过程中所需牵引力，下斜坡涵沟敷设时，所需牵引力T₂为：

T₂＝9.8WL(μcosθ₄-sinθ₄)；

其中，牵引力T2单位为N；W为电缆单位长度重量，单位kg/m；μ为滑轮摩擦系数；L为电缆下斜坡敷设长度，单位m；θ₄为下斜坡涵沟倾角。

优选地，所述步骤(2)中，在电缆盘的放线侧安装第一台电缆输送机。进一步地，在电缆盘和第一台输送机之间设置可以180度旋转的导向滑动架，该导向滑动架包括滑动架杆和导向套，导向套外壁两侧底部分别焊接有三个小轴，小轴上装设移动滑轮，导向套套装在滑动架杆上，移动滑轮可沿滑动架杆左右滑移；导向套设有两个竖架体，两竖架体之间设有安装轴，主滑轮安装于安装轴上。所述导向套的两个竖架体上分别设有立轴，立轴上通过轴承安装有限位滑轮。

优选地，在所述步骤(5)中，使用低摩擦电缆敷设滑轮进行电缆输送；该低摩擦电缆敷设滑轮包括主滑轮和轴承，主滑轮内部为空心管状的内腔，轴承设于主滑轮内腔的两端，主滑轮可以轴承为中心轴滚动，主滑轮中部向内凹陷成弧状；该低摩擦电缆敷设滑轮的主滑轮与电缆之间的摩擦系数小于0.1-0.2。

优选地，所述步骤(3)中，从高压电缆敷设起点位置至终点位置各段通道包括顺序随机的涵沟、拉管、工作井、斜坡涵沟、桥架、沉井、隧道。

优选地：在沉井内进行高落差连续敷设时，采用卷扬机和/或输送机敷设，采用单独卷扬机敷设时，卷扬机布置于沉井上端，电缆由高点进入沉井前，钢丝绳一端与电缆牵引头固定，另一端与卷扬机连接，并每隔设定距离用固定装置将电缆与钢丝绳固定一次；采用单独输送机敷设时，沉井内设置限位平台，平台上布置输送机，当电缆由高点进入沉井后，沉井内输送机提供牵引力的同时夹紧电缆，根据实际情况调节输送方向，防止电缆因自身惯性而坠落。进一步地，所述设定距离为5-10米。

优选地，在所述步骤(5)中，在高压电缆敷设过程中，在电缆处于水平段时采用多点挠性固定，在垂直段和水平段过渡转弯处采用刚性固定，还可设置可滑移的高压电缆浮动组合固定装置。

本发明具有以下有益效果：

本发明以电缆涵沟、非开挖拉管、狭小工井、电缆桥架、高落差沉井、隧道组成的“几”字形高落差电缆连续敷设通道为例，针对非开挖拉管段、高落差沉井段建模并计算了牵引力工程计算公式，结合申请人研制的减小牵引力的低摩擦滑轮等工器具，实现了高压电缆线路高落差高点无接头的安全经济连续敷设，节省了高点的电缆接头，降低了工程成本和敷设难度，缩短了工程工期，消除了安全隐患，提高了供电可靠性。

附图说明

图1：现有的大截面、高落差电缆敷设方法示意图；

图2：本发明所述高压大截面高落差电缆线路高点无接头敷设工法的示意图；

图3：电缆拉管段敷设轨迹示意图；

图4：电缆拉管段敷设轨迹简化模型示意图；

图5：高落差沉井连续敷设简化示意图。

图6：输送机布置示意图。

图7：电缆固定方式示意图。

图8：导向滑轮架结构图

图9:实例分析输送机布置图

附图标记说明：1-电缆盘、2-第一输送机、3-低摩擦滑轮、4-第二输送机、5-牵引机、6-多功能导向滑动架、7-拉管段入射角，8-拉管入射段，9拉管过渡段，10拉管水平段，11深度，12-拉管段出射角，13-上弧形段，14-中间斜直段，15-下弧形段；61-滑动架杆、62-导向套、63-竖架体、64-立轴、65-限位滑轮、66-轴承、67-安装轴、68-小轴、69-移动滑轮、71-轴承、72-主滑轮

具体实施方式

下面结合附图对本发明高压大截面高落差电缆线路高点无接头敷设工法作进一步说明。

参见附图2，该无接头连续敷设工法包括以下步骤：

步骤(1)，确定大截面、高落差高压电缆线路连续敷设的方向，由于图2中所示的电缆敷设通道为包括涵洞、非开挖拉管段、狭小工作井、电缆桥架、电缆沉井等复杂、高落差的电缆通道，整个电缆通道呈“几”字型，且电缆桥架左侧通道高度整体高于右侧，即左侧落差较小，右侧落差较大的特点，依据该工法，确定高压电缆线路连续敷设的方向为从左至右，即沿“几”字型落差较小侧向“几”字型落差较大侧的方向进行连续敷设，也即沿涵沟→拉管→工作井→斜坡涵沟→桥架→斜坡涵沟→沉井→隧道进行敷设。

步骤(2)，确定高压电缆敷设的起点位置，在“几”字型落差较小侧确定高压电缆敷设的起点位置，在确定的起点位置处放置电缆盘1，在电缆盘1的放线侧安装第一台电缆输送机2，在电缆盘1和第一台输送机2之间设置可以180度旋转的导向滑动架，在电缆涵沟、电缆桥架、工作井、隧道、沉井内分别布置低摩擦滑轮3和第二输送机4，在“几”字型落差较大侧放置牵引机或卷扬机5。

如图8所示，该导向滑动架包括滑动架杆62和导向套61，导向套61外壁两侧底部分别焊接有三个小轴68，小轴68上装设移动滑轮69，导向套61套装在滑动架杆62上，移动滑轮69可沿滑动架杆62左右滑移；导向套61设有两个竖架体63，两竖架体63之间设有安装轴67，主滑轮72安装于安装轴67上。所述导向套61的两个竖架体63上分别设有立轴64，立轴64上通过轴承66安装有限位滑轮65。

步骤(3)，计算从高压电缆敷设起点位置至终点位置各段通道中，敷设高压电缆所需的牵引力；由于电缆敷设过程中，电缆重量大、造价高、长距离电缆的更换维护周期长，一旦敷设不当，如牵引力及侧压力过大则容易造成电缆敷设损伤。因此，电缆敷设过程中，应尽可能精确地控制牵引力的大小，避免对电缆造成损坏。

步骤(4)，根据步骤(3)所计算的各段通道牵引力，在对应通道内布置相应数量的输送机和/或牵引机；

步骤(5)，根据步骤(3)计算的各段通道牵引力，通过所布置的输送机和/或牵引机牵引完成相应段通道的高压电缆敷设。

以下详细说明所述步骤(3)中如何计算各段电缆通道牵引力大小。其中，对于拉管段，传统方式为在电缆两端施加水平牵引力，牵引力T计算一般采用经验公式：

T＝K*9.8*μWL

其中，牵引力T的单位为N；μ为滑轮摩擦系数；W为电缆单位长度重量，单位kg/m；L为电缆沉井敷设长度，单位m；K为加权系数，K通常会设置的较大，保证有足够的牵引力使电缆能从拉管段引出。

上述拉管牵引力计算方式存在如下问题：首先，由于经验公式中的加权系数较大，并且通过试凑得出，在牵引力设计层面利用率不高，并且实现起来不可控，无法准确地计算出拉管段需要引出的最小的牵引力，效率较低，易造成成本浪费。其次，由于该计算方式忽略了拉管的凹陷结构，只考虑牵引力，未考虑入射、出射段的侧压力等参数；由于侧压力的极限一般比牵引力小很多，所以在牵引力裕度较大时，很容易造成侧压力过大，从而导致拉管中电缆线路损坏。

本工法提出在拉管段进行敷设时，考虑拉管段弧形凹陷结构，计算牵引力时采用分段模型处理。如图3所示，工程中，拉管段可分为入射段、过渡段、水平段、出射段四部分，由于过渡弧线段半径较大，将过渡弧线段近似按照入射段处理，则拉管段敷设轨迹简化为图4所示，其中，入射段AB、水平段BC和出射段CD所需的牵引力如下：

拉管入射段牵引力：T_AB＝9.8Wh(μcosθ₁-sinθ₁)/sinθ₁；

拉管水平段牵引力：T_BC＝9.8μWL_BC＝9.8μW[L-h(ctgθ₁+ctgθ₂)]；

拉管出射段牵引力：T_CD＝9.8Wh(μcosθ₂+sinθ₂)/sinθ₂；

其中，T_AB、T_BC、T_CD分别为入射段、水平段和出射段的牵引力，单位为N；W为电缆单位长度重量，单位kg/m；h为敷设深度，单位m；μ为摩擦系数；θ₁为电缆敷设入射角；θ₂为电缆敷设出射角；L_BC为水平段距离，单位m；L为电缆敷设水平距离，单位m。

进一步地，在对沉井内高落差段进行电缆连续敷设时，为防止电缆由于自身重力而自由下落，采用专用固定装置固定电缆，在沉井上端设卷扬机，全程牵引敷设。电缆由地面进入沉井前，在沉井上端设卷扬机一台，钢丝绳一端与电缆牵引头固定，另一端与卷扬机连接，每隔一段距离(约5m-10m)用固定装置将电缆与钢丝绳固定一次，电缆进入沉井后，利用卷扬机由下向上对沉井内电缆进行反向牵引，保持反向牵引力与电缆自身重力平衡，牵引电缆随钢丝绳一起缓慢进入沉井。

沉井内电缆敷设也可采用增加中间限位、分段弧形垂直下降的方式，通过在沉井内适当位置布置中间限位支架，在中间限位支架上放置电缆输送机，当上游电缆输送机将电缆向下输送至沉井内垂直放置的输送机后，沉井内输送机在输出牵引力的同时将电缆夹紧，从而分解部分牵引力、重力到限位支架上，防止电缆因自身重力而突然坠落，降低敷设难度。

高落差连续敷设也可采用卷扬机、输送机配合控制的方式，可通过在沉井上端设置卷扬机、在沉井平台间入口处顺着电缆方向布置输送机，利用卷扬机和输送机由下向上同时对沉井内的电缆进行反向牵引或输送，控制同步下降的敷设速度。

为了准确控制电缆在沉井内的下降，需准确计算高落差连续敷设的牵引力，为减小工程计算工作量，将电缆下行弧形轨迹由上至下简化为三段折线，如图5所示，则所需牵引力由DC段、CB段和BA段构成；

上弧形DC段牵引力：

中间斜直CB段牵引力：

下弧形BA段牵引力：

其中，W为电缆单位长度重量，单位kg/m；R为电缆弯曲半径，单位m；μ为滑轮摩擦系数；L_CB为电缆沉井敷设CB段长度，单位m；

为上弧形段DC线段与水平线的夹角；

为下弧形线段AB与水平线的夹角；T_D为D点处的牵引力，T_C为C点处的牵引力，T_B为B点处的牵引力，T_A为A点处的牵引力，单位为N，且T_D取经验值或根据前敷设段计算得到。

进一步地，对斜坡涵沟段敷设时，所需的电缆牵引力按下述计算公式进行估算：

上斜坡涵沟敷设时，T₁＝9.8WL(μcosθ₃+sinθ₃)；

下斜坡涵沟敷设时，T₂＝9.8WL(μcosθ₄-sinθ₄)；

其中，T₁，T₂分别为上斜坡和下斜坡敷设时所需牵引力，单位为N；W为电缆单位长度重量，单位kg/m；μ为滑轮摩擦系数；L为电缆上斜坡或下斜坡敷设长度，单位m；θ₃，θ₄分别为上、下斜坡涵沟倾角。

优选地，步骤(4)中，布置相应数量的输送机和/或牵引机时，根据前述非开挖拉管段、沉井带中间限位、斜坡涵沟段所需牵引力工程计算公式，计算得到相应通道内牵引力大小，结合考虑不同通道摩擦力、方向的实际情况，以牵引力、侧压力、弯曲半径不超过标准要求(GB50217-2007电力工程电缆设计规范-附录H-H.0.4；H.0.5)，确定对应通道内需布置的输送机和/或牵引机数量。确定最经济的输送机组合数量和位置来推动输送的敷设方式，输送机优先放置在转弯之前，如图6所示。

进一步地，步骤(5)电缆敷设过程中，如图7所示，在电缆处于水平段时优选采用多点挠性固定，水平方向到垂直方向过渡转弯时宜采用刚性固定，还可设置可滑移的高压电缆浮动组合固定装置。

优选地，电缆在敷设过程中，通过采用多功能导向滑动架和低摩擦电缆敷设滑轮来降低敷设过程中的摩擦阻力。该多功能导向滑轮架可有效减小电缆从电缆盘引出至入井口段因电缆在盘上左右摆动产生的扭力以及摩擦阻力，快速便捷的完成大截面电缆敷设的现场调节要求，提高敷设质量和效率。

如图8所示，多功能导向滑动架6包括滑动架杆61和多功能导向套62，导向套62套装在滑动架杆61上；限位滑轮65通过轴承66安装在立轴64上，立轴64设于导向套62的竖架体63上；两个竖架体63之间设有安装轴67，安装轴67上设有利用轴承71安装的主滑轮72；导向套62外壁两侧底部分别焊接有三个小轴68，小轴68上装设移动滑轮69，移动滑轮69与导向套62表面吻合。

优选地，本申请还包括低摩擦电缆敷设滑轮，该低摩擦电缆敷设滑轮包括主滑轮72和轴承71，主滑轮72内部为空心管状的内腔，轴承71设于主滑轮72内腔的两端，主滑轮72可以轴承71为中心轴滚动，主滑轮72中部向内凹陷成弧状。该低摩擦电缆敷设滑轮可大幅度减小摩擦力，轻易拖动电缆，使主滑轮与电缆之间的摩擦系数基本达到理论值，小于0.1-0.2，更加有效的保护电缆，降低敷设外力功率。该低摩擦电缆敷设滑轮可单独使用，也可配合多功能导向滑动架使用。

使用时，电缆设置在主滑轮72上；随着电缆盘的放线，导向套62可通过移动滑轮69沿滑动架杆61左右滑动，直至调节到井口最佳进入位置，减少电缆受到的扭力。同时，主滑轮72两侧的限位滑轮65确保电缆不会从主滑轮72中脱落，同时不增加电缆摩擦阻力。

下面结合附图9介绍采用本高落差无接头连续敷设工法进行电缆敷设的工程实例，220kV牵引东站工程220kV、2500mm²香江线电缆线路。

根据本工法步骤(1)，确定电缆敷设方向，由图9可见，该工程全段包括隧道段、拉管段、工作井、斜坡涵沟、桥架、沉井、隧道等多种复杂通道，且从左至右，大体呈“几”字形，“几”字形左侧落差较小，右侧落差较大，故选取高落差连续敷设的方向为从左至右：隧道段—拉管段—工作井—上斜坡涵沟—电缆桥架—下斜坡涵沟—沉井—隧道。

根据本工法步骤(2)，确定高压电缆敷设的起点位置为左侧，在左侧地表放置电缆盘。

根据本工法步骤(3)，计算从高压电缆敷设起点位置至终点位置各段通道所需的牵引力。

该工程中，25000mm²单位电缆重量W＝38kg/m，根据经验公式，电缆转盘转动摩擦阻力T₀相当于L₀＝15m的电缆重力，即：

T₀＝9.8WL₀

在隧道内经过L₁＝70m后拉管段左端C点牵引力：

T_c＝9.8μWL₁

拉管段牵引力计算：

经过L₂＝66m拉管段后拉管段右端F点牵引力：

拉管入射段CD，D点牵引力：

T_D＝9.8Wh(μcosθ₁-sinθ₁)/sinθ₁+T_C

拉管水平段DE，E点牵引力：

T_E＝9.8μW[L-h(ctgθ₁+ctgθ₂)]+T_D

拉管出射段EF，F点牵引力：

T_F＝9.8Wh(μcosθ₂+sinθ₂)/sinθ₂+T_E

其中，h＝2m，入射角θ1、出射角θ2，以及摩擦系数μ分别根据工程实际取值；

工作井段牵引力计算：

在工作井内水平直拉L3＝2.2m后的牵引力T1:

T₁＝9.8μWL₃

转弯后牵引力T₂：

垂直提升L₄＝2m到工作井口H点的牵引力：

T_H＝9.8*WL₄+T₂

上斜坡涵沟段牵引力计算：

45度倾角后I点的牵引力：

T_I＝9.8WL_HI(μcosθ₃+sinθ₃)+T_H

60度倾角后J点的牵引力：

T_J＝9.8WL_IJ(μcosθ₄+sinθ₄)+T_I

其中，L_HI、L_IJ为在上斜坡涵沟内敷设的电缆敷设长度，根据工程实际取值；θ₃、θ₄为上斜坡涵沟段的两个倾角；

电缆桥架段牵引力计算：

到达电缆桥架转弯后牵引力T₃：

其中，θ₅为在电缆桥架上的转弯角度

到达电缆桥架另一端时K点的牵引力：

T_K＝9.8WL₆+T₃

其中，电缆桥架长度为L₆＝116m；

下斜坡涵沟段牵引力计算：

经过下斜坡涵沟敷设，到达沉井井口I点牵引力为：

T_M＝9.8*WL₇(μcosθ₆-sinθ₆)+T_K

其中，L₇为在上斜坡涵沟内敷设的电缆敷设长度，根据工程实际选取；θ₆为下斜坡涵沟倾角；

沉井段牵引力计算：

从沉井井口M点到底端P点牵引力计算采用三段式折线模型：

上弧形MN段：

中间斜直NO段：

下弧形OP段：

其中，L_NO为电缆沉井敷设NO段长度，单位m；

为上弧形段MN线段与水平线的夹角；

为下弧形线段OP与水平线的夹角；

转弯后隧道内Q点的牵引力：

其中，电缆弯曲半径选取：弯曲半径R不小于4m，优选控制在不小于3m。

根据上述计算，高落差连续敷设各段牵引力，及输送机放置位置计算结果如下表所示：

牵引力计算、输送机分布表

根据上述技术方案，该高落差电缆连续敷设工程中，根据牵引机功率8kN，乘以系数0.625，参照输出T＝5kN，共需布置6台输送机。据此进行敷设和打弯工作，电缆敷设和打弯外观检查和试验检查均无损伤，各项指标良好，符合技术规范要求。

本发明针对传统高压大截面电缆高点带接头的下降敷设法中存在的需要在高落差高点增加电缆接头，从而增加质量隐患的技术问题，首次创建了一种高落差高点无接头连续敷设工法，通过建模推导了安全、有效、便捷的非开挖拉管、带中间限位的弧形垂直沉井敷设牵引力工程计算公式，结合研制的多功能导向滑动架、低摩擦滑轮，有效的解决了非开挖拉管、带中间限位的弧形垂直沉井无工程牵引力公式，从而无法预估牵引力的问题以及滑轮摩擦系数大导致高点无接头敷设牵引力过大压扁电缆的问题，实现了“几”字型高点无接头敷设工法。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步的非限制性的详细说明，在不脱离本发明技术构思的前提下，本领域技术人员还可对本发明进行若干简单推演或等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围。

Claims (14)

1.一种大截面、高落差高压电缆线路高点无接头连续敷设工法，其特征在于，所述无接头连续敷设工法包括以下步骤：

步骤(1)，确定大截面、高落差高压电缆线路连续敷设的方向，即沿“几”字型落差较小侧向“几”字型落差较大侧的方向进行连续敷设；

步骤(2)，确定高压电缆敷设的起点位置，所述起点位置位于“几”字型落差较小的一侧，在确定的起点位置处放置电缆盘；

步骤(3)，计算从高压电缆敷设起点位置至终点位置各段通道中，敷设高压电缆所需的牵引力；

拉管段牵引力计算采用三段模型：将拉管段整体分为入射段、水平段和出射段三部分，每部分所需牵引力分别如下：

拉管入射段牵引力：T_AB＝9.8Wh(μcosθ₁-sinθ₁)/sinθ₁；

拉管水平段牵引力：T_BC＝9.8μWL_BC＝9.8μW[L-h(ctgθ₁+ctgθ₂)]；

拉管出射段牵引力：T_CD＝9.8Wh(μcosθ₂+sinθ₂)/sinθ₂；

其中，T_AB、T_BC、T_CD分别为入射段、水平段和出射段的牵引力，单位为N；W为电缆单位长度重量，单位kg/m；h为敷设深度，单位m；μ为摩擦系数；θ₁为电缆敷设入射角；θ₂为电缆敷设出射角；L_BC为水平段距离，单位m；L为电缆敷设水平距离，单位m；

步骤(4)，根据步骤(3)所计算的各段通道牵引力，在对应通道内布置相应数量的输送机和/或牵引机；

步骤(5)，根据步骤(3)计算的各段通道牵引力，通过所布置的输送机和/或牵引机牵引完成相应段通道的高压电缆敷设。

2.根据权利要求1所述的大截面、高落差高压电缆线路高点无接头连续敷设工法，其特征在于：

所述步骤(1)中，当高压电缆敷设预定路径包括多个“几”字型高落差段时，沿着所有“几”字型高落差段中落差较小侧向“几”字型落差较大侧的方向进行敷设。

3.根据权利要求1所述的大截面、高落差高压电缆线路高点无接头连续敷设工法，其特征在于：

所述步骤(3)包括计算沉井段敷设过程中所需牵引力，在对沉井内高落差段进行电缆敷设时，采用中间限位、分段弧形垂直下降法。

4.根据权利要求3所述的大截面、高落差高压电缆线路高点无接头连续敷设工法，其特征在于：

所述中间限位、分段弧形垂直下降法包括在沉井内设置至少两处中间限位，将电缆分为上、中、下三部分上弧形段、中间斜直段、下弧形段，每部分所需牵引力由以下公式确定：

上弧形DC段：

中间斜直CB段：

下弧形BA段：

其中，W为电缆单位长度重量，单位kg/m；R为电缆弯曲半径，单位m；μ为滑轮摩擦系数；L_CB为电缆沉井敷设CB段长度，单位m；

为上弧形段DC段与水平线的夹角；

为下弧形AB段与水平线的夹角；T_D为D点处的牵引力，T_C为C点处的牵引力，T_B为B点处的牵引力，T_A为A点处的牵引力，单位均为N。

5.根据权利要求1所述的大截面、高落差高压电缆线路高点无接头连续敷设工法，其特征在于：

所述步骤(3)包括计算上斜坡涵沟段敷设过程中所需牵引力，上斜坡涵沟敷设时，所需牵引力T₁为：

T₁＝9.8WL(μcosθ₃+sinθ₃)；

其中，牵引力T₁单位为N；W为电缆单位长度重量，单位kg/m；μ为滑轮摩擦系数；L为电缆敷设长度，单位m；θ₃为上斜坡涵沟倾角。

6.根据权利要求1所述的大截面、高落差高压电缆线路高点无接头连续敷设工法，其特征在于：

所述步骤(3)包括计算下斜坡涵沟段敷设过程中所需牵引力，下斜坡涵沟敷设时，所需牵引力T₂为：

T₂＝9.8WL(μcosθ₄-sinθ₄)

其中，牵引力T₂单位为N；W为电缆单位长度重量，单位kg/m；μ为滑轮摩擦系数；L为电缆敷设长度，单位m；θ₄为下斜坡涵沟倾角。

7.根据权利要求1所述的大截面、高落差高压电缆线路高点无接头连续敷设工法，其特征在于：

所述步骤(2)中，在电缆盘的放线侧安装第一台电缆输送机。

8.根据权利要求7所述的大截面、高落差高压电缆线路高点无接头连续敷设工法，其特征在于：

所述步骤(2)中，在电缆盘和第一台输送机之间设置可以180度旋转的导向滑动架，该导向滑动架包括滑动架杆(62)和导向套(61)，导向套(61)外壁两侧底部分别焊接有三个小轴(68)，小轴(68)上装设移动滑轮(69)，导向套(61)套装在滑动架杆(62)上，移动滑轮(69)可沿滑动架杆(62)左右滑移；导向套(61)设有两个竖架体(63)，两竖架体(63)之间设有安装轴(67)，主滑轮(72)安装于安装轴(67)上。

9.根据权利要求8所述的大截面、高落差高压电缆线路高点无接头连续敷设工法，其特征在于：

所述导向套(61)的两个竖架体(63)上分别设有立轴(64)，立轴(64)上通过轴承(66)安装有限位滑轮(65)。

10.根据权利要求1所述的大截面、高落差高压电缆线路高点无接头连续敷设工法，其特征在于：

在所述步骤(5)中，使用低摩擦电缆敷设滑轮进行电缆输送；该低摩擦电缆敷设滑轮包括主滑轮(72)和轴承(71)，主滑轮(72)内部为空心管状的内腔，轴承(71)设于主滑轮(72)内腔的两端，主滑轮(72)可以轴承(71)为中心轴滚动，主滑轮(72)中部向内凹陷成弧状；该低摩擦电缆敷设滑轮的主滑轮与电缆之间的摩擦系数小于0.1-0.2。

11.根据权利要求1所述的大截面、高落差高压电缆线路高点无接头连续敷设工法，其特征在于：

所述步骤(3)中，从高压电缆敷设起点位置至终点位置各段通道包括顺序随机的涵沟、拉管、工作井、斜坡涵沟、桥架、沉井、隧道。

12.根据权利要求11所述的大截面、高落差高压电缆线路高点无接头连续敷设工法，其特征在于：

在沉井内进行高落差连续敷设时，采用卷扬机和/或输送机敷设，采用单独卷扬机敷设时，卷扬机布置于沉井上端，电缆由高点进入沉井前，钢丝绳一端与电缆牵引头固定，另一端与卷扬机连接，并每隔设定距离用固定装置将电缆与钢丝绳固定一次；

采用单独输送机敷设时，沉井内设置限位平台，平台上布置输送机，当电缆由高点进入沉井后，沉井内输送机提供牵引力的同时夹紧电缆，根据实际情况调节输送方向，防止电缆因自身惯性而坠落。

13.根据权利要求12所述的大截面、高落差高压电缆线路高点无接头连续敷设工法，其特征在于：

所述设定距离为5-10米。

14.根据权利要求1所述的大截面、高落差高压电缆线路高点无接头连续敷设工法，其特征在于：

在所述步骤(5)中，在高压电缆敷设过程中，在电缆处于水平段时采用多点挠性固定，在垂直段和水平段过渡转弯处采用刚性固定。

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