隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展，城市化的進(jìn)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?xún)人行陆ㄝ旊娋€(xiàn)路幾乎全部使用電纜。此外，城網(wǎng)架空線(xiàn)入地工程也在大范圍內實(shí)施。

　　電纜安全運行的關(guān)鍵因素是其絕緣的良好程度和內部電場(chǎng)分布的均勻性。電纜彎曲半徑是電纜敷設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。

　　如果電纜在敷設施工或運行中彎曲半徑小于規定值，會(huì )直接導致其結構的破壞，最終致使絕緣擊穿，釀成安全質(zhì)量事故。因此，工程實(shí)踐中大量存在著(zhù)對彎曲半徑進(jìn)行測量及判斷的問(wèn)題。

　　本文就是要尋求一種簡(jiǎn)便且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施工做一些預防性的指導。由于電纜工程作業(yè)區狹窄，要求測量方法有如下特點(diǎn)：原理正確，方法簡(jiǎn)便，結果準確。

　　1現狀分析

　　目前工程實(shí)踐中，電纜的最小彎曲半徑規定值一般有三個(gè)標準：

　　設計值，規范的施工圖設計，都會(huì )明確給出施工時(shí)和運行時(shí)的最小彎曲半徑值；

　　;電纜生產(chǎn)廠(chǎng)家提供值；

　　《電氣裝置安裝工程電纜線(xiàn)路施工及驗收規范》（GB50168-92）中第5.1.7條的規定。

　　較大的電纜彎曲以目測就可以判定其合格,即：觀(guān)察曲線(xiàn)形狀，假定其圓心點(diǎn)，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，就必須經(jīng)測量而得出具體的數值，再與標準值進(jìn)行比較。怎樣才能簡(jiǎn)便、準確的進(jìn)行測量？首先要建立相應的數學(xué)模型。

　　2區別不同現場(chǎng)情況，分別建立數學(xué)模型

　　2.1只可于曲線(xiàn)內側量取數值

　　理論公式為

　　R=b2/（8a） a/2

　　應用此法量取a、b兩數值，即得R值。可稱(chēng)其為“弦高法”。

　　2.2只可于曲線(xiàn)外側量取數值

　　理論公式為

　　L弧=(πR/90)arcsin[L弦/(2R)]

　　應用此法量取AB間弦長(cháng)L弦/和弧長(cháng)L弧兩數值，即得R值。可稱(chēng)其為“弧長(cháng)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）。可使用EXCEL電子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(diǎn)法測量

　　考慮到取直角和測量曲線(xiàn)的不方便，在前兩種情況下均采用三點(diǎn)法進(jìn)行測量（如圖3）。理論公式為

　　R=b2/[2(b2-a2/4)1/2］

　　實(shí)踐中取AB=BC，分別量取AB=b、AC=a的長(cháng)度，即得R值。可稱(chēng)之為“三點(diǎn)法”。

　　3準確性的檢驗

　　這三個(gè)理論公式的選用無(wú)疑是正確的。但是將其應用到工程實(shí)踐中，準確性如何呢？還需要實(shí)驗驗證。

　　筆者在同事的幫助下，模擬實(shí)際工程情況作了一項實(shí)驗：我們在地面上分別劃出半徑為1.8m、1.4m、1.2m的一段弧。選取兩段不同外徑的電纜（D=73mm、85mm），并將實(shí)驗電纜彎成以上曲線(xiàn)，安排人員測量。得出數據并計算，其結果見(jiàn)表1。

　　表1電纜彎曲數據

　　對數據表的說(shuō)明：

　　;測量部位內、中、外是指電纜彎成設定曲線(xiàn)后，其內側、中部、外側；

　　;弦長(cháng)、弦高、弧長(cháng)均為實(shí)測數據，預設半徑為已知數據（R D/2），計算半徑、偏差值、偏差率為計算結果（偏差率=偏差值/預設半徑）；

　　;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(shí)際工作中的推廣

　　在以上實(shí)驗中，分別用三種方法對電纜彎曲半徑進(jìn)行了確定。通過(guò)對數據的分析，可得出結論：需要準確測量并計算電纜彎曲半徑時(shí)，此三種方法均可以應用于工程實(shí)踐。即使存在人為的測量偏差（任何工程測量都會(huì )存在，但應盡量減小），其平均偏差率在工程實(shí)踐中是完全可以接受的。

　　降低偏差率也有方法：視現場(chǎng)情況，取弦長(cháng)盡可能大，則測量誤差對最終結果的影響會(huì )更小。

　　依照上述公式，測量出數據后手工計算會(huì )有些煩瑣。可使用EXCEL電子表格的智能計算功能，能夠輕松解決（因其使用現已相當普遍，筆者無(wú)需贅述）。

　　需要說(shuō)明的是，三種方法適用于不同施工場(chǎng)地情況。如場(chǎng)地情況良好，則第三種方法操作起來(lái)是最簡(jiǎn)單的。遇第二種情況，工程上有專(zhuān)用的卡尺可測量弦長(cháng)（實(shí)際操作中，用4.0鐵線(xiàn)也可完成）。在測量工具的使用上，更可以簡(jiǎn)化為一把卷尺、幾米小白線(xiàn)、幾米鐵線(xiàn)。

　　5將對數值的計算轉化為比較，減少計算量

　　多數情況下，對現場(chǎng)彎曲半徑的測量要由一線(xiàn)施工人員或質(zhì)檢人員來(lái)完成，要求每個(gè)施工人員都掌握這幾個(gè)公式，并能夠正確熟練地進(jìn)行計算是比較困難的。另外，大多數情況下，只要知道實(shí)際半徑是否大于控制彎曲半徑就可以了，而無(wú)須計算準確的數值。由此，筆者想到，能否設計一張表格，使施工人員和質(zhì)檢人員現場(chǎng)測量后無(wú)須計算，而只將實(shí)測數據與表格數據相比較，就能判斷合格與否。

　　將公式轉化，弦高法為：a=R-[R2-(b/2)2]1/2；弧長(cháng)法為：L弧=(πR/90)arcsin[L弦/(2R)]；三點(diǎn)法為：a=b(4-b2/R2)1/2。

　　表2弦離法現場(chǎng)測量電線(xiàn)彎曲半徑對照表（m）

　　具體到每一個(gè)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(gè)公式中的b、L弦、b分別固定，則可求得相應的a控、L弧控、a控值。取多組可能的數值，即得一張現場(chǎng)可用來(lái)比較的速查表（本文只給出了弦高法的速查表見(jiàn)表2。其它兩種方法的速查表，讀者可自行編制）。

　　應用微積分的知識可知：將三個(gè)公式中的b、L弦、b分別固定后，則相應的a、L弧、a與R成函數關(guān)系。在各自定義域內，其增減關(guān)系：方法一、方法二為單減；方法三為單增。直觀(guān)的圖形分析也可得出這個(gè)結論。

　　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，則彎曲半徑合格，反之則不合格。

　　6結束語(yǔ)

　　在理論分析的基礎上，筆者通過(guò)建立數學(xué)模型，得到了計算彎曲半徑的公式。通過(guò)實(shí)驗，驗證了理論公式應用于工程實(shí)踐的準確性（體現為偏差率），并得出了適用的結論。將公式轉換后，使“對數值的計算”轉化為“對數值的判斷”，編制出了適用于現場(chǎng)施工人員及質(zhì)檢人員使用的速查表，大大減少了現場(chǎng)工作量及工作難度。

文章標簽：拖鏈電纜