大截面多芯预分支电缆的结构和吊具承力设计

2014-09-28匡松文张利军

电线电缆 2014年3期

匡松文，张利军，王玥

(衡阳恒飞电缆有限责任公司，湖南衡阳421008)

0 引言

随着城市建设的发展，高层建筑越来越多，多芯预分支电缆的应用越来越广泛，而且主线和支线规格呈现大截面趋势。预分支电缆具有绝缘性能优越、可靠性高、供电安全、适用范围广，不受施工现场的空间、环境条件限制等特点，逐渐取代了传统的母线槽接线方式。我公司成功中标成都万科楼盘等项目，积累了一些制造大截面多芯预分支电缆的经验。本文主要介绍大截面多芯预分支电缆的结构和吊具承受力设计。

1 多芯预分支电缆的特点

预分支电缆是在工厂预先制造的主电缆上连接分支电缆而组成，预分支电缆的主电缆和分支电缆的截面和长度是根据用户的设计要求而决定的。目前预分支电缆有单芯预分支电缆和多芯预分支电缆。本文介绍的大截面多芯预分支电缆的主线与分支线都是多芯电缆，被广泛应用于高层建筑、住宅楼、商厦、宾馆等电气竖井内垂直供电，也适用于隧道、机场、桥梁和公路等供电系统。与单芯预分支电缆相比，多芯预分支电缆体积大、设计制作复杂、安装较为便利。

2 电缆结构及吊具承力的设计

2.1 注塑模具的设计

大截面预分支电缆要保证其密封性能，对于注塑模具的选择就十分关键。

由于电缆规格较多，外径相差较大，预制分支电缆注塑模具为了保证注塑时型腔内具有一定的注塑压力，因此要求模具与电缆的结构尺寸很好地配合。如果电缆外径过大，压力无法得到保证，就会造成注塑表面不光滑或断面有气孔。对于大截面多芯预分支电缆注塑模具型腔设计应考虑以下两点:

(1)注塑模腔的长度。制作接头时多芯预分支电缆主线与支线应错位压接，否则接头在同一位置时极易引起短路，而且同一位置接头后电缆外径特别大，注塑的预分支电缆不美观。综合考虑其纵向错位在60 mm左右，模腔的长度至少不能短于电缆的芯数与纵向错位距离的乘积。以5芯电缆为例，注塑区域内的模腔长度应不短于300 mm;如果再考虑到主电缆的安全阻水距离，一般注塑模腔实际长度应不短于500 mm。

(2)注塑分支体的一次注塑量。一次注塑量应小于注塑机最大注入量的80%，否则会出现一次注塑不满型腔，进而影响电缆外观质量和内在的致密性。对于大截面预分支电缆的注塑机应选用6000 g注塑容量。

以YFD-YJV 4×240+1×120/4×95+1×50多芯预分支电缆为例，主电缆外径为62 mm，分支线外径为41 mm。依照我公司的设计，选用模腔长度600 mm，最大外径为115 mm的注塑模具，连接体需注塑料约6000 g，注塑机实际注塑量为8000 g，理论注塑容量为6000 cm3。这样的分支连接体经一次注塑后，生产出的连接体表面光滑平整，其断面无气孔。

2.2 阻水结构的设计

多芯分支接头部位主线与支线纵横交错，相互影响。注塑后注塑体与电缆本体如粘结不牢，极易在电缆成盘弯曲后出现缝隙，电缆到工地露天存放时雨水或潮气会沿着缝隙进入绝缘线芯，降低了绝缘的电气强度。这样尽管出厂检测线芯的绝缘电阻是合格的，但在分支部位雨水进去之后，极易出现电缆安装后绝缘电阻不合格而不能验收使用，需要重新返工。因此阻水结构的设计对电缆的品质有至关重要的作用。

为增强分支连接体的阻水性能，注塑前在分支电缆的主电缆两端、分支线端离卡模约30 mm处的两端头分别重叠缠绕5～8层耐高温阻水带，阻水带区域不能低于50 mm，见图1。当水分或潮气沿着电缆缝隙处纵向进入时，阻水粉吸收膨胀，阻止了水分进一步扩散。有了阻水结构层，注塑后的分支体出模后可以直接放在水槽中冷却，冷却速度加快，提高了生产效率。

图1 预分支电缆多分支连接体

2.3 吊具承力件的设计

与单芯预分支电缆相比，多芯预分支电缆主线与支线截面较大，重量较重，施工时阻力相对较大，对吊具承力的设计显得尤为重要。因为经常有用户反映电缆在安装过程中发生吊头脱落，轻者伤及电缆，重者会危及人身及财产安全，因此对吊具的承力需通过设计计算选择网套规格及长度。多芯电缆的吊头一般为不锈钢绞网套，其承力主要是通过网套与电缆收紧后的摩擦力来实现，按照JB/T 10636—2006中7.10的要求，设计力值不能低于电缆(主/支线)总重量的2倍。预分支电缆的长度越长、重量越重，对网套的选取除了依据附件厂家提供的资料作参考之外，还需对网套采取加长特殊设计，如普通的网套为1 m，特殊的可加长到2 m。

根据GB 50168—2008《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》，网套承受力值T和侧压力P的计算公式为:

式中:T为牵引承受力值(N);μ为摩擦系数;W为主电缆单位长度重量(kg/m);L为主电缆长度(m);P为侧压力;θ为转换角度(垂直为 90°，水平为180°);R为电缆最小弯曲半径。

怎样实现吊头承力大于两倍电缆重量?笔者经多年的实践摸索，总结出一套方法:所有分支头制作完成成盘后，吊头露在外面最后制作，在主电缆制作吊头的一侧均分四股剥开护套，长度大约为100～150 mm，剥开护套时切口应避免伤及绝缘和导体。将主电缆端头绝缘线芯打开，在绝缘线芯端面用自粘绝缘胶布绕包数层。待端面绝缘处理完成后，将已剥开的护套收拢，并用绝缘胶布缠绕3～5层后，选用合适的网套，安装时需将电缆端头完全装进网套内并将网套拉直，在网套的末端应使用不少于两个喉箍固定并用绝缘胶布包扎。目的是提高侧压力，增大摩擦系数，并且使电缆的导体、绝缘和护套一起受力，防止尾端电缆外护套拉断使吊头脱落，见图2。

图2 预分支电缆多分支吊头

2.4 产品的主要性能

试制的预分支电缆的型号规格为YFD-YJV 4×240+1×120/4×95+1×50，样品长 120 m。按JG/T 147—2002标准检测合格，达到用户的要求。性能指标和产品测试结果见表1。

3 制作过程中的注意事项

(1)错位压接

预分支电缆如果不采取相邻线芯之间错位压接，那么在电缆安装过程中可能因绝缘线芯发生位移，造成内部绕包绝缘层擦破而发生短路，因此多芯预分支电缆制作时纵向和横向应隔开安全距离。

表1 电缆成品试验结果

(2)C形线夹压接

多芯预分支电缆主线与支线电缆的连接部件是C形线夹，C形线夹规格的选择应与电缆导体截面及外径相适应。如果C形线夹选大了，将造成连接不到位，支线电缆极易脱落;如果C形线夹选小了，主电缆和支线电缆的连接处受压变形大，线夹的表面极易出现毛刺、龟裂、翘边、搭接不良等缺陷。C形夹压接后应对其表面用抛光机进行打磨处理，以避免毛刺引发尖端放电。

(3)接头绝缘表面处理

通常多芯预分支电缆接头处应缠绕绝缘胶布，以提高绝缘的耐压水平。我们对接头处采用辐照型热收缩绝缘带缠绕数层后，再高温熔融，使得绝缘绕包层起到防止导体进水和绝缘的双重作用。