电缆弯曲半径的现场简便测量

1、随着经济的发展，城市化的进程日益加速，城市电网中电力电缆的使用不断増加。市三 环路以内所有新建输电线路几乎全部使用电缆。此外，城网架空线入地工程也在大X围内 实施。电缆安全运行的关键因素是其绝缘的良好程度和内部电场分布的均匀性。电缆弯曲半径 是电缆敷设施工及运行中保证其绝缘性能的主要指标。所谓弯曲半径，是指工程上把弯曲的 电缆近似看做一段圆弧，圆弧所在圆的半径即为此弯曲电缆的弯曲半径。如果电缆在敷设施工或运行中弯曲半径小干规定值，矣直接导致其结构的破坏，最终致 使绝缘击穿，酿成安全质量事故。因此，工程实践中大量存在着对弯曲半径进行测量及判断 的问题。本文就是要寻求一种简便且准确测量电缆弯曲半径

2、的方法，以期正确判断其符合性，并 希望能对电缆敷设施工做一些预防性的指导。由干电缆工程作业区狭窄，要求测量方法有如 下特点：原理正确，方法简便，结果准确。1现状分析目前工程实践中，电缆的最小弯曲半径规定值一般有三个标准：设计值，规X的施工图设计，都矣明确给出施工时和运行时的最小弯曲半径值；电缆生产厂家提供值；电气装直安装工程电缆线路施工及验收规X(GB 50168-92)中第条的规 定。较大的电缆弯曲以目测就可以判定其合格，即：观察曲线形状，假定其圆心点，自假定 的圆心至最近的电缆本体，用直尺测量出其距离，即为电缆弯曲半径。如果弯曲较小，就必 须经测量而得出具体的数值，再与标准值进行比较。怎样

3、才能简便、准确的进行测量？首先 要建立相应的数学模型。2区别不同现场悄况，分别建立数学模型2.1只可于曲线内侧取数值如图1,理论公式为R = b2/ (8a) + a/2应用此法量取a、b两数值，即得R值。可称其为“弦高法”。图2外侧法2.2貝可于曲线外侧童取数值如图2,理论公式为L 罠=(nR/90)arcsinL e/(2R)应用此法量取AB间荻长L弦/和弧长L弧两数值，即得R值。可称其为“弧长法”。注意：运用此公式巳知L弦/和L弧值，不易得出R值(若巳知L弦和R值，则容易得 出L弧值)。可使用EXCEL电子表格的智能计算功能，多次试选的R值以使L弦和L初值 相符。2.3三点法测量考虑到取

4、直角和测量曲线的不方便，在前两种情况下均采用三点法进行测量(如图3)。 理论公式为R = b2/2(b2-a2/4)1Z2实践中取AB = BC,分别量取AB = b、AC = a的长度，即得R值。可称之为“三点 法”。三点法3椎确性的检验这三个理论公式的选用无疑是正确的。但是将其应用到工程实践中，准确性如何呢？还 需要实验验证。笔者在同事的帮助下，模拟实际工程情况作了一项实验：我们在地面上分别划出半径为 1.81.41.2 m的一段弧。选取两段不同外径的电缆（D = 73 mm、85 mm）,并将实验电缆弯成以上曲线，安排人员测量。得出数据并计算，其结果见表1。表1电缆弯曲数据电d 

5、1;73预设电P=1800测量部住弧长|戏设半径计算半径俱差值方法 %内2000306211816001786.913.10.73%1816160.89%中200030521171836.51791.S44,72.43%182313.50.74%外1901Pi 200018731821522.78%方法1中弦长1老长2荒长31836.5185S.318.81.02%100010001926预设电 缆半徑 &1400测量部位弦长旺1乘长预设半径计算半径偽差值倍差事方法、内2000420222914001400.50.50.04%1397i0.21%中200041522221436.514

6、12.324.21.68%141323.51.64%外1640一200014731426473.19%方法中弦长】弦*2弦长m1436,5141512X51.5%110011002027电名O设半120偸奴R=-测畳部位弦长弦高萤长预设半径计其半径偽至值值差率方法%内2000528235212001211110.92%1212121%中190044021551236.51245.69.10.74%1255.5191.54%外180020001273127120.1%方法u中弦长1弦长2弦长31236.51235.51O.OB%11001L0Q1970电flULG d T5预设电J?=1800测

7、量部使弦长谀设半径计算半径ISO方法r-内2000300212518001816.716.70.93%1771271.5%中200029921201842.5182319.51-1%180537.52.04%外1903-200018851840452.39%才法中弦长1弦乂2弦长31842.51977>3134.87.32%100010001935预设电J?=1400测量部便弦长更离3U祯设半径计算半径備差值方法%内2QO0430223014001377.822.21.59%139550.36$中200041222201442.51419.622.91.59%146925*51.77%外

8、1847 200014851460251.68%i方法中童长1蛍牧2弦长31442-5* 1459.5171.18%100010001879预段电R=1200测部位弦长弦高菠檢预没半径计算半径俊差值債垒率内2000S47238512001187.612.41.03%1181191.58%中200050923321242,51236.85.70.46%12343,50,68%外1807am 200012651295100.78方法9中弦长弦长2弦长31242.51257.114.61.18%100010001835对数据表的说明:测量部位内、中、外是指电缆弯成设定曲线后，其内侧、中部、外侧；弦长

9、、荻商、弧长均为实测数据，预设半径为巳知数据（R + D/2）,计算半径、偏 差值、偏差率为计算结果（偏差率=偏差值/预设半径）；方法一平均偏差率为1.10%,方法二平均偏差率为1.39%,方法三平均偏差率为 2.05%。4实际工作中的推广在以上实验中，分别用三种方法对电缆弯曲半径进行了确定。通过对数据的分析，可得 出结论：需要准确测量并计算电缆弯曲半径时，此三种方法均可以应用于工程实践。即使存 在人为的测量偏差（任何工程测量都矣存在，但应尽量减小），其平均偏差率在工程实践中 是完全可以接受的。降低偏差率也有方法：视现场情况，取荻长尽可能大，则测量误差对最终结果的影响矣 更小。依照上述公式，测

10、量出数据后手工计算令有些烦琐。可使用EXCEL电子表格的智能计 算功能，能够轻松解决（因其使用现巳相当普遍，笔者无需赘述）。需要说明的是，三种方法适用于不同施工场地情况。如场地惜况良好，则第三种方法操 作起来是最简单的。遇第二种情况，工程上有专用的卡尺可测量荻长（实际操作中，用4.0 铁线也可完成）。在测量工具的使用上，更可以简化为一把卷尺、几米小白线、几米铁线。5将对数值的讨算转化为比较，减少计算童多数情况下，对现场弯曲半径的测量要由一线施工人员或质检人员来完成，要求每个施 工人员都学握这几个公式，并能够正确熟练地进行计算是比较困难的。另外，大多数情况下, 只要知道实际半径是否大于控制弯曲半

11、径就可以了，而无须计算准确的数值。由此，笔者想 到，能否设计一x表格，使施工人员和质检人员现场测量后无须计算，而只将实测数据与 表格数据相比较，就能判断合格与否。将公式转化,荻高法为：a = RR2（b/2）2】/2；弧长法为：L弧=（KR/90）arcsinL 弦/（2R）;三点法为：a = b（4 b2/R2）1/2o表2弦离法现场测童电线弯曲半径对照表（m）Rb=1.2b=1.5b=22.2&也=0<058= 0.083=0132=0240210.0600.0880.1380.2532.00.0640.0920.1460.2680.0670.0970.1540.2841.8

12、0.0710.1030.1640.3031.70.1090.1740.3251.60.080Q-1170.187Q.35L1.50.0860.1250.230.3821.40.0920.1350.2180.4201.30.1000.1470.23B0.4691.20.1090.1610.2630.5371.10.1200.1780.2950.6421-00.1340.2000.3391.0000.90.1520.2290.403 M*0.80.1760.2710.522一一具体到每一个工程，其电缆的型号是确定的，则其弯曲半径控制值R也巳经确定。若 再将三个公式中的b、L弦、b分别固定，则可求得相应的a控、L弧控、a控值。取多组可能 的数值，即得一 X现场可用来比较的速查表（本文只给出了弦高法的速查表见表2。其它 两种方法的速查表，读者可自行编制）。应用微积分的知识可知：将三个公式中的b、L弦、b分别固定后，则相应的a、L弧、 a与R成函数关系。在各自定义域内，其增减关系：方法一、方法二为单减；方法三为单增。 直观的图形分析也可得出这个结论。由以上分析，可得出速查表的用法：方法一：若a测大于a控，则弯曲半径不合格，反之则合格。方法二：若则大干L弧控，则弯曲半径不合格，反之则合格。方法三：若a團大于a控，则弯曲半径合