電纜彎曲半徑的現(xiàn)場簡便測量

1、隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市化的進程日益加速，城市電網(wǎng)中電力電纜的使用不斷增加。北京 市三環(huán)路以內(nèi)所有新建輸電線路幾乎全部使用電纜。此外， 城網(wǎng)架空線入地工程也在大范圍內(nèi)實施。電纜安全運行的關(guān)鍵因素是其絕緣的良好程度和內(nèi)部電場分布的均勻性。 電纜彎曲半徑 是電纜敷設(shè)施工及運行中保證其絕緣性能的主要指標。 所謂彎曲半徑， 是指工程上把彎曲的 電纜近似看做一段圓弧，圓弧所在圓的半徑即為此彎曲電纜的彎曲半徑。如果電纜在敷設(shè)施工或運行中彎曲半徑小于規(guī)定值， 會直接導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)的破壞， 最終致 使絕緣擊穿， 釀成安全質(zhì)量事故。 因此， 工程實踐中大量存在著對彎曲半徑進行測量及判斷 的問題。本文就是要尋求一種簡便且

2、準確測量電纜彎曲半徑的方法， 以期正確判斷其符合性， 并 希望能對電纜敷設(shè)施工做一些預(yù)防性的指導(dǎo)。 由于電纜工程作業(yè)區(qū)狹窄， 要求測量方法有如 下特點：原理正確，方法簡便，結(jié)果準確。1 現(xiàn)狀分析目前工程實踐中，電纜的最小彎曲半徑規(guī)定值一般有三個標準：?設(shè)計值，規(guī)范的施工圖設(shè)計，都會明確給出施工時和運行時的最小彎曲半徑值；?電纜生產(chǎn)廠家提供值；?電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗收規(guī)范 (GB50168-92 )中第 5.1.7 條的規(guī)定。較大的電纜彎曲以目測就可以判定其合格 , 即：觀察曲線形狀，假定其圓心點，自假定 的圓心至最近的電纜本體，用直尺測量出其距離， 即為電纜彎曲半徑。 如果彎曲較小

3、， 就必 須經(jīng)測量而得出具體的數(shù)值， 再與標準值進行比較。 怎樣才能簡便、 準確的進行測量？首先 要建立相應(yīng)的數(shù)學模型。2 區(qū)別不同現(xiàn)場情況，分別建立數(shù)學模型2.1 只可于曲線內(nèi)側(cè)量取數(shù)值如圖 1，理論公式為2R = b2/(8a) + a/2應(yīng)用此法量取 a、b 兩數(shù)值，即得 R 值?？煞Q其為“弦高法”。2.2只可于曲線外側(cè)量取數(shù)值如圖2,理論公式為L 弧=(n R/90)arcsinL弦/(2R)應(yīng)用此法量取 AB間弦長L 弦/和弧長L弧兩數(shù)值，即得 R值。可稱其為“弧長法”。注意：運用此公式已知 L弦/和L弧值，不易得出 R值(若已知L弦和R值，則容易得出L 弧值)?？墒褂肊XCEL電子

4、表格的智能計算功能，多次試選的R值以使L弦和L弧值相符。2.3三點法測量考慮到取直角和測量曲線的不方便，在前兩種情況下均采用三點法進行測量(如圖3)。理論公式為R = b 2/2(b 2 - a 2/4) 1/2:實踐中取AB = BC分別量取AB= b、AC= a的長度，即得 R值。可稱之為“三點法”。33三點法3 準確性的檢驗這三個理論公式的選用無疑是正確的。 但是將其應(yīng)用到工程實踐中， 準確性如何呢？還 需要實驗驗證。筆者在同事的幫助下， 模擬實際工程情況作了一項實驗： 我們在地面上分別劃出半徑為 1.8 m、1.4 m、1.2 m的一段弧。選取兩段不同外徑的電纜（ D = 73 mm、

5、85 mm），并將實 驗電纜彎成以上曲線，安排人員測量。得出數(shù)據(jù)并計算，其結(jié)果見表1。表 1 電纜彎曲數(shù)據(jù)預(yù)設(shè)電金 IEOD1弧卡用謖圭徑1計耳宰控方法W*內(nèi)2000306211B13001786.913 A0.73%18160,09%中200030521171836.51791.44*72.4強1323 j13.So.?a%孫1501200018731&21522*78%L血電方法中Klj弦役2禹1B36.51B55.318. e100010001926預(yù)設(shè)電血400漏量部儻弦欽程離弧妥預(yù)鐵半鉉計算半徑1*方陡:內(nèi)20004202229L4001400.50.50.04413730.211申

6、2000*41522221436.51412.324.2i.est141323.51.64再.1940一2QQQ147J1426a 了頭例方法t 1弦長】5HU1436.5141521.51.5%11001100202預(yù)設(shè)電 蠟半卷 K1200片弦需蠹垃預(yù)設(shè)半您計#+方法M %N內(nèi)200052&23212001211110.32%1212121%中190044021 &S1236*51245.69亠應(yīng)1255.5191.54%10OC20001273127120.16方擡 三+赧畏1弦長2弦最3123.51235-51D.Q81100110C1970預(yù)設(shè)電J!1300測瑩部住弦*弦商J賴設(shè)半徑

7、計箕半徑方注*二內(nèi)2QOO300212519001816.716,70.53%1773271?S*中300029?212Q1842.5162319.5l.lt1S0537 + 52X4%1903300016B51340r 4S方法 三申弦長1SK2弦長31&42.51977.3134.&7.12%100010001935療設(shè)電 ft + S JM4CK;金長強生L穎設(shè)舉徑甘算半徑舷值常豊車2000430223014001377.022.2i*5一、FV.139550.36%中200041222201442+51419.622.91.59%1146935*51.77%外1947 20001485

8、14602Si.&e申藏也1弦長21442.51459.&17L.1B%laoa10001879預(yù)設(shè)電 境半徑R31200弦養(yǎng)壷長預(yù)設(shè)半徑計算半徑偽是車3005J723B512001187,612.41.03%1181191.58%中200050923321242,&1236.85柑0.4612348.50 + 6Miao7 200012651295100.7B%方竝二i |2Sit 311242,51257,114.1.1&%loco10001635對數(shù)據(jù)表的說明:?測量部位內(nèi)、中、外是指電纜彎成設(shè)定曲線后，其內(nèi)側(cè)、中部、外側(cè);?弦長、弦高、弧長均為實測數(shù)據(jù)，預(yù)設(shè)半徑為已知數(shù)據(jù)（R + D/

9、2），計算半徑、偏差值、偏差率為計算結(jié)果（偏差率=偏差值/預(yù)設(shè)半徑）；?方法一平均偏差率為 1.10%，方法二平均偏差率為 1.39%，方法三平均偏差率為 2.05%。4實際工作中的推廣在以上實驗中，分別用三種方法對電纜彎曲半徑進行了確定。通過對數(shù)據(jù)的分析，可得 出結(jié)論：需要準確測量并計算電纜彎曲半徑時，此三種方法均可以應(yīng)用于工程實踐。即使存在人為的測量偏差（任何工程測量都會存在，但應(yīng)盡量減?。淦骄盥试诠こ虒嵺`中是完全可以接受的。降低偏差率也有方法：視現(xiàn)場情況，取弦長盡可能大，則測量誤差對最終結(jié)果的影響會 更小。依照上述公式，測量出數(shù)據(jù)后手工計算會有些煩瑣?？墒褂肊XCEL電子表格的智

10、能計算功能，能夠輕松解決（因其使用現(xiàn)已相當普遍，筆者無需贅述）。需要說明的是，三種方法適用于不同施工場地情況。如場地情況良好，則第三種方法操 作起來是最簡單的。遇第二種情況，工程上有專用的卡尺可測量弦長（實際操作中，用4.0鐵線也可完成）。在測量工具的使用上，更可以簡化為一把卷尺、幾米小白線、幾米鐵線。5將對數(shù)值的計算轉(zhuǎn)化為比較，減少計算量多數(shù)情況下，對現(xiàn)場彎曲半徑的測量要由一線施工人員或質(zhì)檢人員來完成，要求每個施工人員都掌握這幾個公式，并能夠正確熟練地進行計算是比較困難的。另外，大多數(shù)情況下，只要知道實際半徑是否大于控制彎曲半徑就可以了，而無須計算準確的數(shù)值。由此，筆者想到，能否設(shè)計一張表格

11、， 使施工人員和質(zhì)檢人員現(xiàn)場測量后無須計算，而只將實測數(shù)據(jù)與表格數(shù)據(jù)相比較，就能判斷合格與否。將公式轉(zhuǎn)化，弦高法為：a = R - R2 - （b/2） 21/2;弧長法為：L弧=（n R/90）arcsinL22 1/2弦/（2R）;三點法為：a = b（4 - b /R ）。表2弦離法現(xiàn)場測量電線彎曲半徑對照表（m）RZ5A22.2m糧=0.058=0,083務(wù)=0 +132a樓=0.2402.10,0600.0880.1380.2532.00.0640.0920.1460,2681.90.0670.0970,1540-2841.80.071oao30.1640,3031.70.0750.

12、1090.1740.3251.60.0800-1170.1870.3511-50.0960.1250.2010,3821.40.0920.1350.2180.420130.1000.1470.2380.4691.20,10901610,2630.5371,10.1200.1780.29S0.6421.0C.1340.2000.3391,0000.90.1520,2290,4030.80,1760,2710,522具體到每一個工程，其電纜的型號是確定的，則其彎曲半徑控制值R也已經(jīng)確定。若再將三個公式中的b、L弦、b分別固定，則可求得相應(yīng)的 a控、L弧控、a控值。取多組可能的數(shù) 值，即得一張現(xiàn)場可用來比較的速查表（本文只給出了弦高法的速查表見表2。其它兩種方法的速查表，讀者可自行編制）。應(yīng)用微積分的知識可知：將三個公式中的b、L弦、b分別固定后，則相應(yīng)的 a、L弧、a與R成函數(shù)關(guān)系。在各自定義域內(nèi)，其增減關(guān)系：方法一、方法二為單減；方法三為單增。 直觀的圖形分析也可得出這個結(jié)論。由以上分析，可得出速查表的用法：?方法一：若a測大于a控，則彎曲半徑不合格，反之則合格。?方法二：若L弧測大于L弧控，則彎曲半徑不合格，反之則合格。?方法三：若a測大于a控，則彎曲半徑合