【摘 要】10 kV电缆是城市配网升级、跨区及园区供电的核心支撑,敷设质量直接影响电网稳定性。文章结合电缆核心性能与工艺局限,从智能设备选型、参数精准优化和路径数字化设计三个维度构建改进方案,打造“防护-监测-应急”三位一体的损伤防控体系。
【关键词】10 kV;电缆敷设;牵引工艺优化;损伤防控技术
引言
由于具有高传输容量性能、绝缘性能好及占用空间较少等优势,10 kV交联聚乙烯电缆被广泛应用于城市网架改造、区域能源和产业园区等领域,是保障供电安全的典型设备之一。而在敷设作业中,牵引技术的效率对电缆寿命和供电安全的影响重大。在进入城市繁华区进行电网改造的过程中,传统敷设技术逐渐显示出其弊端。为此,认真研究并探索有效的敷设牵引技术来提升工程质量,对保障电网安全运行意义重大。
一、10 kV电缆敷设牵引工艺现状与核心问题分析
(一)10 kV电缆核心特性与敷设技术要求
10 kV电力电缆通常由导线、绝缘材料及保护壳体等组成的复合体。常用的有YJV228.7/15、YJLW038.7/15等型号,主导线截面积通常为185 mm2、240 mm2或300 mm2,且应具有足够的抗拉强度、 铜导体抗拉强度需大于200 N/mm2,安装时电缆弯曲半径至少为电缆直径的20倍,以防止绝缘层出现微小裂缝。以YJV228.7/15型电缆为例,若其10 mm厚的绝缘层被划伤,绝缘性能损耗率可能超过40%。而且,由于绝缘层非常脆弱,0.5 mm及以下的损伤都可能导致电场集中和绝缘击穿,因此敷设全过程需实施有针对性的保护措施。
(二)现有牵引工艺类型及应用局限
(1)传统牵引工艺。“钢丝绳+卷扬机”的基本应用主要适用在短距离的拉线直路径敷设,其具有操作方便和设备价格低的特点,但因其拉力完全靠人工观察和经验控制,对于准确性和受力均匀度来说都不精确,很容易出现超拽和力量不均衡现象。“钢丝绳+卷扬机”方式被广泛应用于隧道和电缆管道等狭小空间内依靠人工操作调整电缆位置的拉线施工中,虽提高了劳作效率,但是需要几个人共同操作才能确保力量一致,易造成电缆某处承受较大压力,导致电缆损伤,尤其是在长距离拉线施工中较为突出。
(2)半自动化牵引工艺。使用普通的拉线机械装置结合人工目测牵引,牵引力与速度为敞开式控制,适用于长度中等及以上的线路。这种方式相比以前的方式更为便捷,但因其无法在建设中引入张力回送,所以调整参数效率较慢;对长度大于一定数值的路线的敷设,人力分配牵引力量可能不太准确,缺乏严密的计算,容易造成某一处牵引力量过大而导致线路拉得太紧,甚至绝缘层撕裂的现象。
(三)核心问题及成因解析
(1)张力控制精准度不足。常规和部分自动化生产工艺系统中,缺乏张力调节系统,因而张力的变化范围可能会高达20%,已经超出了电缆承受能力,拉力过大时会引起线芯外形畸变从而影响其电性能;过小时有可能造成线与线的摩擦。缺乏实时监测与精准的计算,同时参数设置主要依赖经验性操作,难以保证操作过程的一致性。
(2)路径适配性欠佳。传统路径设计主要基于二维图纸,缺少对隧道尺寸、障碍点位置、地形起伏的反映,容易导致拐弯、上坡处半径偏小;引线导轮采用定值导轮,难以实现灵活调整,易出现电缆受力增加、绝缘容易刮破等问题。主要是缺少对其路径设计过程进行三维模拟性试验,且辅助器具通用性较强、适应性较差。
(3)损伤防控机制滞后。现有牵引工艺主要采用事后损伤检测手段,安装完成后对绝缘电阻和外观质量的检测以达到排除问题的目的,难对浅的刮痕和深度压力损伤进行鉴别。保护方式主要为橡胶垫、帆布等通用材料,覆盖面及针对性效果有限,难以应对多变的威胁与复杂的环境。未建立系统性的风险管控和实时的监测报警机制,只能事后进行处理,无法事先预防和事中控制。
(4)施工效率与经济性失衡。人工干预工艺的环节较多,工艺参数调整与路径纠偏频繁停机,从而造成了工期延误。个别工程甚至达到12%以上的工程量因破坏不得不返工,造成资源的浪费,其由工艺标准偏低、设备自动化、智能化程度不高,不能保证连续、高效施工造成[1]。
二、10 kV电缆敷设牵引工艺优化方案
(一)智能牵引设备选型与适配优化
(1)核心牵引设备。采用YQ30型变频智能牵引机,其最大拉力为30 kN,适用于10 kV电缆单根截面积在185~300 mm2范围的拉力。其最大牵引速度0~8 m/min,并且可以在该范围内连续无极调节,设定不同阶段牵引速度。


