電纜敷設方法及其支架的製作方法

2023-09-21 16:28:40 1

專利名稱：電纜敷設方法及其支架的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電纜敷設方法及其支架。
背景技術：
現有的電力電纜的敷設方式一般分為直埋電纜、穿管敷設、隧道中敷設三種，每迴路三相電纜的一般為分層布置排列形式為水平、垂直及三角排列。 當電纜芯線上流過交流工作電流或故障電流時，就會形成自感及互感交變磁通，即會在自身金屬護套上產生感應電動勢，即自感電勢；另外，也會在相鄰電纜的金屬護套上產生互感應電動勢，即互感電勢。此感應電勢為沿電纜軸線分布的故稱縱感應電動勢，此時，電纜金屬護套若有兩點接地則形成電流，有電流經過電阻時就會發熱，從而造成電能損耗，並減少電纜的載流量，纜運行不得超過一定的環境溫度。為了減少電纜線路的損耗提高電纜的輸送容量，對於單芯電纜的金屬護套的接地方式，除了有鎧裝絲的以外，一般均採用單點接地或交叉互聯接地方式，該感應電勢有時不但會危及人身安全同時還會擊穿外絕緣層。為了防止或減少鋁護套產生的縱感應電動勢形成環流，一般有電纜均分3段，電纜中間段交叉互聯後經護層保護器接地，兩端電纜直接接地(電纜較長時)；電纜一端經護層保護器接地，另一端接地兩種辦法(電纜較短時)。交又互聯法能實現感應電壓在一個整循環段內可以抵消一部分感應電壓，並且每根電纜由於鋁護套有電氣聯繫，又由於整循環段的兩端直接接地，每根電纜的鋁護套又都是一根良好的屏蔽線或回流線，可有效的降低感應電壓。單端直接接地法可以實現有感應電壓而無感應電流，但由於鋁護套相互間無電氣聯繫且只有一點接地，不能起到屏蔽線或回流線的作用。工程設計中一般對於短電纜採用一端直接接地，另一端採用經護層保護器接地；對於長電纜採用均分3段，中間段金屬護套交叉互聯後經護層保護器接地，兩端直接接地。所謂交叉互聯方式，一般把電纜等分成3段，每段的A、B、C三相的鋁護套交叉換位，即A相護套聯至B相，B相護套再聯至C相。各相芯線不動，這樣在一個整循環段中由於護套聯在不同相電流上感應的電壓互差120度，總相量和可以抵消一部分，最好抵消為零。一般排列方式是難以在一個交叉互聯段內使縱感應電壓抵消為零的；一個迴路正三角排列時理論上可以解決縱感應電壓抵消為零的，但往往一個電纜溝或隧道有多個迴路電纜，多個迴路正三角排列布置不合理時縱感應電壓就不能抵消為零，有時反而增大。

發明內容
本發明要解決的技術問題是多迴路敷設時纜鋁護套縱感應電壓較大；現有的電纜布置及排列方式在一個整循環段內交叉互聯後難以、甚至不能實現相互抵消為最小或為零，節能效果差；現有屏蔽線及回流線的布置也難以使回流線或屏蔽線在電纜正常工作時無感應電壓及損耗。
為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是電纜敷設方法，將一組以上的三相電纜沿同心圓的圓周方向布置，使同組的三根電纜不僅位於同一圓周上，且兩兩間的夾角均為120°。因圓心到各電纜的距離是相等的，各回電纜三相電流大小相等，相角120°是平衡系統，故三相電纜之間不會產生感應電壓。屏蔽線或回流線在正常情況下不會產生感應電壓的。
為降低故障情況下各組三相電纜之間的感應電壓，將三相電纜的屏蔽線或回流線布置在前述同心圓的圓心處。將屏蔽線或回流線置於圓心處，屏蔽線或回流線布置在正常工作情況下縱感應電壓為零是不起到作用的，即無感應電壓，也無環流，但一旦發生故障，由於系統短路電流不對稱，就會在屏蔽線或回流線上產生縱感應電壓，從而形成感應電流，感應電流形成的磁通總是阻止原磁通變化的，則可起到良好的屏蔽作用。電纜敷設支架包括支架主體，以及設置在支架主體上的電纜支承座，電纜支承座的個數為3n，n> I ;每三個電纜支承座為一組，所述電纜支撐座沿同心圓的圓周方向設置，且同組的電纜支承座位於同一圓周上，兩兩之間的夾角為120°。將同組的三相電纜放置在同組的電纜支撐座上，即可保證同組的三根電纜不僅位於同一圓周上，且兩兩間的夾角均為120°，使電纜護套的縱感應電壓較小且可以相互抵消到最小或為零(系統電流對稱、排列布置對稱且合理、分段長度均等)。此外，相間有一定間距便於散熱、便於安裝接頭及附件。作為本發明的一種改進方案，支架主體上還設有中心環，中心環位於前述同心圓的圓心處。作為本發明的另一種改進方案，所述同心圓包括內環和外環，內、外環上各設六個電纜支承座，且沿內外環均勻排布。多迴路敷設時需解決分支迴路的接入與接出問題，為保證環形布線的延續性，可採用先分出內環，分支時可內環縮小(或內環不縮外環加大)，將內環電纜穿出外環，再沿隧道上下兩側分出；這種排布，不僅美觀，而且同一支架上能排布四組三相電纜，支架的利用率大。本發明的優點是結構簡單、成本低、縱感應電壓值最小，在一個整循環段內縱感應電壓相互抵消的儘可能小，甚至為零，節能效果要好。回流線或屏蔽線在電纜正常工作時無感應電壓，從而無感應電流，電纜事故時利用回流線上的感應電壓形成回流有效降低相鄰電纜縱感應電壓。在減少護套感應電壓的同時，不能減少電纜的載流量，可應用於電纜溝、電纜隧道、頂管或盾構中、同樣迴路數佔用空間可與常規敷設方式相當，以減少隧道或電纜溝的土建費用，減少與地方規劃及相鄰其它地下設施的的矛盾、便於施工安裝，便於運行檢修。電纜支架及夾具採用不鏽鋼或高強度複合材料及鋁合金，可有效降低磁損及渦損(複合材料)。


圖I是本發明的結構示意圖。圖2是單芯電纜金屬護套感應電壓理論計算模型圖。圖3是本發明的使用狀態結構示意圖(設置在頂管內)。圖4是本發明的使用狀態結構示意圖(設置在隧道內的結構一)。圖5是本發明的使用狀態結構示意圖(設置在隧道內的結構二)。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步說明。如圖I所示，本發明電纜敷設支架包括支架主體1，以及設置在支架主體I上的十二個電纜支承座2和中心環3，每三個電纜支承座2為一組，所述電纜支撐座2沿同心圓的圓周方向設置，且同組的電纜支承座2位於同一圓周上，兩兩之間的夾角為120° ;中心環3位於前述同心圓的圓心處；所述同心圓包括內環和外環，內、外環上各設六個電纜支承座2，且沿內、外環均勻排布。使用時，可同時將四組三相電纜安放在將待敷設的電纜5放置在電纜敷設支架上；同組的電纜放置在位於同一圓周且夾角為120°的電纜支承座4上；而電纜5的屏蔽線或回流線均布置在中心環的圓心處。因圓心到各電纜的距離是相等的，各回電纜5三相電流大小相等，相角120°是平衡系統，故理論上屏蔽線或回流線在正常情況下不會產生感應電壓的。推導過程如下如圖2所示，首先推導單芯電纜金屬護套與各相電纜線芯之間的中心距離P-表示單芯電纜的金屬護套與三相單芯電纜A、B、C平行的導體。A、B、C—一個迴路內的三相單芯電纜。四根導體相互間的中心線距離以比率表示，即線芯AB、BC、和CA之間的中心距分別為S、mS、nS ;導體P與線芯A、B、C之間的中心距分別為D、PD、YD0導體P與線芯電流 IA間的磁通按電工原理為PA = 2*10E-4IA*ln(D/GMRP)韋 / 公裡。式中GMRP-導體P的幾何平均半徑。其單位和D相同。導體P與線芯電流IB的磁通為(j5PB = 2*10E_4IB*ln(3D/GMRP)韋 / 公裡。導體P與線芯電流IC的磁通為(j5PB = 2*10E_4IC*ln(rD/GMRP)韋 / 公裡。導體P與A、B、C三相線芯間的磁通總和為(j5P = 2*10E-4[IA*ln(D/GMRP)+IB*ln(PD/GMRP)+IC*ln(rD/GMRP)]韋 / 公裡 (公式I)假設導體P逐漸移近至線芯A，甚至和A同心，幾乎成為A相的金屬護套。此時 ^D = S, rD = nS，又按照圓周和圓周內任一點的幾何平均距離即是它的半徑的法則，有D =GMRP = GMRS,於是(公式I)式可改寫為(j5P = 2*10E-4[IBln ( ^ D/GMRs) +ICln (rD/GMRs)]韋 / 公裡GMRs——金屬護套的幾何平均半徑。現假定三相線芯電流是平衡的，即Ia = I
權利要求
1.電纜敷設方法，其特徵是，將一組以上的三相電纜沿同心圓的圓周方向布置，使同組的三根電纜不僅位於同一圓周上，且兩兩間的夾角均為120°。
2.根據權利要求I所述的電纜敷設方法，其特徵是，將三相電纜的屏蔽線或回流線布置在前述同心圓的圓心處。
3.實現權利要求I所述方法的電纜敷設支架，其特徵是，包括支架主體，以及設置在支架主體上的電纜支承座，電纜支承座的個數為3n，n > I ;每三個電纜支承座為一組，所述電纜支撐座沿同心圓的圓周方向設置，且同組的電纜支承座位於同一圓周上，兩兩之間的夾角為120°。
4.根據權利要求3所述的電纜敷設支架，其特徵是，支架主體上還設有中心環，中心環位於前述同心圓的圓心處。
5.根據權利要求4所述的電纜敷設支架，其特徵是，所述同心圓包括內環和外環，內、外環上各設六個電纜支承座，且沿內外環均勻排布。
全文摘要
本發明公開了一種電纜敷設方法及其支架，將一組以上的三相電纜沿同心圓的圓周方向布置，使同組的三根電纜不僅位於同一圓周上，且兩兩間的夾角均為120°。本發明結構簡單、成本低、縱感應電壓值最小，在一個整循環段內縱感應電壓相互抵消的儘可能小，甚至為零，節能效果要好。
文檔編號H02G3/04GK102623935SQ201210077978
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月22日 優先權日2012年3月22日
發明者徐藝, 李有勝, 李超 申請人:徐藝, 李有勝, 李超