關于電力電纜熱伸縮及預防措施探討

摘 要：隨著人們對電能的需求量不斷的增加，電力系統的電網改擴建工程在不斷的發展，在電網建設當中，對電纜的需求量特別大。電網貫穿于各種環境氣候條件下，環境溫度的影響及負荷電流的變化會直接引起電纜的熱脹冷縮。通常情況下，線芯截面越大所產生的熱機械能越大，在多次循環往復下則會導致線芯和金屬護套之間發生蠕變，從而影響電力電纜的運行安全。目前，大截面電纜的熱伸縮問題已成為當前必須重視的問題。本文就不同敷設條件下電力電纜熱伸縮的特點進行了分析，并進一步闡述了電纜熱伸縮危害的消除措施。

關鍵詞：電力電纜；敷設；熱伸縮

在經濟快速發展的帶動下，我國的國民經濟水平得了進一步的提高，工農業生產水平的提升，使能源的利用達到了所能供給的最大限度。電能已成為目前消耗最高的能源之一，在國民經濟中發揮著非常重要的作用。由于電能是保證人們正常生活及社會穩定的重要因素之一，因此國家對電力能源一直很重視，并經過較長時間的建設，已使國家電網覆蓋全國的各個地區，提供給人們生產和生活的電力支持。電纜以其故障率低、安全、靈活等諸多優點作為電網建設當中的最重要組成部分，為電網的安全運行進行著輸送的任務。雖然電纜有著諸多的優點，但其在不同的外界環境下和自己負荷的情況下對自身壽命也會有很大的影響。電纜的線芯在電纜運行時會因自身的截面大小不同，從而產生不同的熱機械力，同時在熱脹冷縮的情況下還會使線芯和金屬護套發生蠕變，從而影響電纜使用過程中的安全，影響電網的安全運行，所以對于電纜的截面所產生的熱伸縮問題在進行深入的研究，從而保證電網和電纜運行的安全性。

1 不同敷設方式下電纜熱伸縮的特點

電力電纜的敷設方式比較多，常見的有直埋敷設、隧道敷設、排管敷設、豎井敷設等等，在不同敷設方式下電纜也表現出不同的熱伸縮特點：

1.1 直埋敷設是電纜覆設方式中較為常見的一種，按照一定的線路把電纜埋在土壤里，電纜在運行時其線芯還是會根本截面的大小不同而產生大小不一的機械力，但電纜受到土壤的束縛，所以無法發生位移，因此線芯會在熱機械力的作用下對二個末端產生較大的推力，導致末端發生位移，對末端的附件的正常運行會造成較為嚴重的影響。

1.2 排管敷設時，電纜在沒有外力束縛的情況下，電纜在自身負荷及溫度變化下，產生熱機械力，當線芯截面在熱機械力作用下進行熱伸縮，同時這熱伸縮會發生往復的重復，這樣會就導致電纜發生彎曲變形，長期下去，會使電纜的金屬護套在不停的應變過程中老化，與線芯分離。

1.3 隧道敷設時，電纜一般均放在支架上，不作剛性固定，故電纜的熱伸縮較大，在斜面敷設時易出現滑落現象；在電纜的彎曲處易出現嚴重位移；電纜隨著電纜溫度的不斷變化，還會反復出現彎曲變形，使電纜金屬護套產生疲勞應變。

1.4 豎井敷設時，電纜的自重及熱機械力有可能使金屬護套產生過分的應變，從而縮短電纜的使用壽命。

1.5 市政橋梁敷設時分不同的情況，有的在橋內排管，有的在橋箱梁中，還在外覆設在橋梁上的，不同的情況同以上敷設方式所產生的熱伸縮情況是相同的。

2 電纜熱伸縮危害的消除措施

為減少大截面電纜的熱伸縮，電纜線芯宜采用分裂導線，不僅能減小線芯的損耗，而且單位面積上產生的熱機械力比其他型式導線要小，電纜附件設計標準必須考慮能承受電纜的熱機械力而不損壞。所以說交聯電纜附件不是附屬部件，更不是次要的部件，它與電纜是同等重要，必不可少的部件，也是與安全運行密切相關的關鍵產品。直埋敷設電纜時，應測量同地段的土壤溫度，在半徑為3mm的測量范圍內應無其它熱源。

排管敷設電纜時，為阻止電纜產生發熱彎曲變形，可以向敷電纜的排管內填充膨潤土。并在工井的出口處作繞性固定，電纜接頭的兩側需作剛性固定，以保護電纜接頭的安全。

對于大截面電纜而言，在負荷電流變化時，由線芯溫度的變化引起的熱脹冷縮所產生的機械力是十分巨大的。電纜線芯的截面越大，所產生的熱機械力也越大。計算表明，在線芯截面為2000mm2的充油電纜上，最大的熱機械力可達10t左右，如果處理不當，這樣大的機械力對安全運行是一個很大的威脅。因此，不但制造部門在設計大截面電纜及其附件時要充分考慮這一問題，施工部門在敷設大截面電纜線路時也要加以著重考慮。

現在大多采用正弦波形敷設方式，即將電纜在兩個相鄰夾子之間以軸線為基準作交替方向的偏置，形成正弦波形，也稱蛇形敷設。由于電纜在運行時產生的膨脹將為電纜的初始曲率所吸收，所以線路只要稍微增大曲率就能容納其膨脹量，因此不會使金屬護套產生危險的疲勞應力。進行這種敷設時相鄰兩個夾子之間的間距（即半波長）和偏置幅值（即波幅）的最佳值取決于電纜的重量和剛度。

電纜線路運行過程中，作用在電纜上的變形力即為線芯發熱時的膨脹力。由于溫升，線芯產生的膨脹推力計算如公式（1）所示。

隧道內電纜也可做蛇形敷設，以吸收由熱機械力帶來的變形，防止電纜終端因電纜位移而損壞；在斜面敷設時電纜需固定，接頭兩側電纜亦需作剛性固定，以保證電纜頭連接的安全可靠。

公路及橋梁敷設的電纜必須選用鋁護套，以降低橋梁振動對電纜金屬護套造成的疲勞應變，敷設方式可參照排管或隧道。需要注意的是，在考慮電纜熱伸縮的同時，還需考慮橋梁自身的伸縮。在橋梁伸縮縫處、上下橋梁處必須采取繞性固定，或選用能使電纜伸縮自如的排架。當橋梁中有拐角部位時，宜預留一定的電纜熱伸縮余度。經常受到振動的直線敷設電纜，應設置橡皮、砂袋等彈性襯墊。

3 結束語

隨著社會的快速發展，電力系統的正常運行直接關系著社會的安定團結，因此保證電力系統的安全穩定運行是至關重要的，電力電纜是確保電能正常輸出的線路，所以預防電纜故障的發生率是保證線路安全的根本。目前的電纜線路一般都處于較為隱蔽的狀態，一旦出現故障維修起來會較為困難，因此針對電纜方面，不僅在提高其自身生產時的工藝水平，保證其質量，還要確保其施工時的技術管理，使安裝施工符合相關的規范要求，保證電力電纜的安全運行。

參考文獻

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