高電壓大截面電纜夾具熱膨脹機(jī)械應(yīng)力研究

徐 然 ，陳德風(fēng) ，于 琳

（1.國網(wǎng)江蘇省電力有限公司南京供電分公司，江蘇 南京 210000；2.國網(wǎng)山東省電力公司煙臺(tái)供電公司，山東 煙臺(tái) 264000）

0 引言

近年來，隨著我國城市化進(jìn)程迅猛發(fā)展，城市電力需求成倍增加，高電壓、大容量、地下型輸變電工程向城市負(fù)荷中心進(jìn)行電能的輸送已成為常態(tài)［1］。高壓電纜輸電具有輸送容量大、運(yùn)行安全可靠、節(jié)約城市土地資源等優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)主要城市及經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的供電主網(wǎng)架中占據(jù)了重要地位［2］。

2006年國網(wǎng)上海市供電公司在國內(nèi)首次采用220 kV/2 500 mm2交聯(lián)聚乙烯（XLPE）高電壓大截面電纜進(jìn)行輸電［3］。經(jīng)過十多年發(fā)展，2017年國網(wǎng)南京供電公司在新建秋藤—高旺線路時(shí)采用XLPE 220kV/2 500 mm2高電壓大截面電纜，其單根整體敷設(shè)長度達(dá)1.5 km，刷新國內(nèi)電纜敷設(shè)紀(jì)錄。截至2018年1月，全國高壓電纜線路總長度達(dá)3 809 km，高電壓、長距離、大截面電纜得到了越來越廣泛的應(yīng)用。目前國內(nèi)學(xué)者對于高電壓大截面電纜本體研究較多，但對與之配套的電纜夾具問題的研究及應(yīng)用則相對滯后于電纜本體研究［4-5］。

電纜固定夾具是對電纜起到固定和支撐作用的附屬設(shè)備，廣泛應(yīng)用于隧道、工井及電纜終端桿塔。文獻(xiàn)［6］研究表明，在負(fù)荷電流、環(huán)境溫度變化及發(fā)生短路故障時(shí)，高壓電纜產(chǎn)生的熱膨脹機(jī)械應(yīng)力是十分顯著的，且電纜線路長度越長、導(dǎo)體截面越大，熱膨脹機(jī)械應(yīng)力也越大，巨大的熱膨脹力會(huì)使電纜金屬護(hù)套彎曲變形、甚至開裂，造成電纜本體和附件故障，危及電網(wǎng)運(yùn)行安全。為減少熱膨脹效應(yīng)的影響，應(yīng)合理選取電纜蛇形敷設(shè)形式、敷設(shè)弧幅及蛇形長度［7-8］。并據(jù)此合理設(shè)計(jì)電纜夾具結(jié)構(gòu)和固定方式，有助于將高電壓、大截面電纜重量引起的敷設(shè)張力及熱膨脹機(jī)械力均勻地分散到各個(gè)固定夾具得以有效釋放，使電纜免受機(jī)械力損傷［9-12］。

依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)和電纜實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，按常用的垂直蛇形敷設(shè)方式，對高電壓、長距離、大截面電纜的電纜固定夾具熱膨脹效應(yīng)進(jìn)行理論分析，計(jì)算電纜熱膨脹機(jī)械力、電纜金屬護(hù)套應(yīng)變量和固定夾具緊握力，并考慮施工誤差對熱膨脹力的影響，針對不同工況給出了電纜蛇形弧幅和蛇形長度合理參數(shù)。結(jié)合秋藤—高旺220 kV電纜線路工程實(shí)例，采用SolidWorks軟件建立電纜固定夾具三維有限元模型，導(dǎo)入有限元分析軟件ABAQUS進(jìn)行熱膨脹機(jī)械應(yīng)力分析計(jì)算［13-15］，通過對比普通夾具和改進(jìn)后的大截面電纜專用固定夾具的應(yīng)力場分布，優(yōu)化電纜固定夾具的幾何尺寸參數(shù)。本文的分析與結(jié)論可對高電壓、長距離、大截面電纜的工程設(shè)計(jì)、敷設(shè)施工、驗(yàn)收及運(yùn)行具有重要指導(dǎo)意義。

1 高電壓電纜夾具熱膨脹力研究

為分析高電壓大截面電纜夾具的熱膨脹效應(yīng)，以220 kV/2 500 mm2XLPE交聯(lián)聚乙烯電纜為例，綜合考慮電纜熱膨脹機(jī)械應(yīng)力、熱膨脹力對電纜金屬護(hù)套伸縮應(yīng)變影響、施工誤差對熱膨脹機(jī)械應(yīng)力影響和電纜固定夾具的受力分析4方面因素。

1.1 熱膨脹機(jī)械應(yīng)力分析及計(jì)算

熱脹冷縮是自然界大多物質(zhì)遵循的基本規(guī)律，高壓電力電纜導(dǎo)體受熱膨脹，將沿電纜線路軸向產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力稱為熱膨脹機(jī)械應(yīng)力F。電纜直線敷設(shè)時(shí)熱膨脹機(jī)械應(yīng)力［16］為

式中：E為電纜的楊氏模量，N/mm2；α為電纜線膨脹系數(shù)，1/℃；Δθ為電纜的導(dǎo)體溫升，℃；A為電纜導(dǎo)體的截面積，mm2。

負(fù)荷變化較大的大截面電纜的熱膨脹機(jī)械力會(huì)使導(dǎo)體與絕緣層之間產(chǎn)生位移，而高電壓長距離XLPE電纜受熱膨脹機(jī)械力的影響尤為嚴(yán)重。若不及時(shí)消除該影響，熱膨脹機(jī)械力會(huì)集中于電纜某個(gè)局部，導(dǎo)致電纜中間接頭、終端、金屬護(hù)套或附屬設(shè)施損壞，因此高壓電纜線路一般采用垂直蛇形敷設(shè)或水平蛇形敷設(shè)來吸收熱脹冷縮變化量，電纜蛇形敷設(shè)如圖1所示。

圖1 電纜蛇形敷設(shè)示意

在圖1中，B為蛇形敷設(shè)弧幅，mm；L為蛇形弧的半節(jié)距長度，mm；n為蛇行弧的橫向滑移量

式中：θ為電纜導(dǎo)體的溫度；α為電纜線膨脹系數(shù)，1/℃，對于充油電纜 α 取 16.5×10-61/℃，交聯(lián)聚乙烯電纜 α 取 20.0×10-61/℃。

對于兩種不同的蛇形敷設(shè)形式，電纜受熱溫度上升時(shí)，采用垂直蛇形敷設(shè)形式時(shí)，熱膨脹機(jī)械力Fv計(jì)算公式為

電纜受熱溫度上升時(shí)，采用水平蛇形敷設(shè)形式時(shí)，熱膨脹機(jī)械力Fh計(jì)算公式為

式中：W為電纜單位長度重量，N/mm；μ為電纜與夾具的摩擦系數(shù)；EI為電纜抗彎剛性，N·mm2，計(jì)算公式為

式中：Ec為導(dǎo)體的楊氏模量，N/mm2；Ei為絕緣層的楊氏模量，N/mm2， 通常取 400 N/mm2；Em為金屬護(hù)套的楊氏模量，N/mm2，鋁護(hù)套取值范圍為10 000～13 000 N/mm2；Ic為導(dǎo)體斷面次力矩，mm4；Ii為絕緣斷面次力矩，mm4；Im為金屬護(hù)套斷面次力矩，mm4；dc為導(dǎo)體外徑，mm；di為絕緣層外徑，mm；dm為金屬護(hù)套外徑，mm；t為金屬護(hù)套厚度，mm。

1.2 熱膨脹對電纜金屬護(hù)套伸縮應(yīng)變影響

電纜金屬護(hù)套隨電纜線芯溫度變化而反復(fù)彎曲變形，使金屬護(hù)套產(chǎn)生疲勞應(yīng)變［17-18］。當(dāng)伸縮應(yīng)變量超過限定范圍時(shí)，將導(dǎo)致金屬護(hù)套損壞，危及電纜運(yùn)行安全。電纜金屬護(hù)套伸縮應(yīng)變計(jì)算公式為

金屬護(hù)套的允許伸縮應(yīng)變約束力Fc公式為

式中：δ為金屬護(hù)套允許拉伸強(qiáng)度；S為金屬護(hù)套橫截面面積。

采用蛇形敷設(shè)后，應(yīng)選擇合理的蛇形敷設(shè)弧幅B和蛇形半節(jié)距長度L，使伸縮應(yīng)變?chǔ)藕图s束力Fc小于安全允許值。GB 50217—2007《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：金屬鋁護(hù)套的伸縮應(yīng)變?chǔ)艖?yīng)小于0.3%；金屬鋁護(hù)套最大允許拉伸強(qiáng)度為20 N/mm2。綜合考慮隧道空間、工程造價(jià)成本、電纜敷設(shè)施工和運(yùn)維檢修難易程度等因素，高電壓大截面電纜工程多采用垂直蛇形敷設(shè)。以垂直蛇形敷設(shè)規(guī)格為XLPE 220 kV/2 500 mm2交聯(lián)聚乙烯電纜為例，電纜的導(dǎo)體標(biāo)稱截面為2 500 mm2，導(dǎo)體直徑為51.2 mm，電纜外徑為150 mm，絕緣外徑為114 mm，電纜質(zhì)量為 37 305 kg/km。

圖2 金屬護(hù)套伸縮應(yīng)變?chǔ)排c蛇形弧幅B關(guān)系

經(jīng)計(jì)算其金屬護(hù)套的允許伸縮應(yīng)變約束力Fc約為2.3×104N。當(dāng)電纜垂直蛇形敷設(shè)時(shí)，蛇形弧幅B在150～450 mm范圍內(nèi)取不同值，蛇形半節(jié)距長度L在1 000～4 000 mm范圍內(nèi)取不同值時(shí)，相應(yīng)的金屬護(hù)套伸縮應(yīng)變和熱膨脹機(jī)械應(yīng)力如圖2～3所示。

依據(jù)GB 50217—2007和電纜實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，考慮電纜隧道幾何尺寸、電纜支架形式和電纜排列固定方式等因素，電纜整節(jié)距長度2L推薦取值范圍為3～8 m。圖2展示了不同半節(jié)距蛇形弧L取值時(shí)，金屬護(hù)套伸縮應(yīng)變?chǔ)排c蛇形弧幅B關(guān)系，由圖2可知，當(dāng)電纜打彎為指定蛇形弧幅B時(shí)，因線芯溫度變化導(dǎo)致的金屬護(hù)套伸縮應(yīng)變?chǔ)烹S蛇形弧幅B增加而減小。同一蛇形弧幅值下，金屬護(hù)套伸縮應(yīng)變?chǔ)烹S半節(jié)距長度L增加而減小。按照GB 50217—2007規(guī)定金屬鋁護(hù)套的伸縮應(yīng)變?chǔ)艖?yīng)小于0.3%，以圖2中藍(lán)色虛線所標(biāo)明0.3%為界，當(dāng)推薦節(jié)距長度2L取值為3～8 m時(shí)，蛇形弧幅B宜打彎至200 mm以上。

圖3展示了不同半節(jié)距蛇形弧L取值時(shí)，熱膨脹機(jī)械應(yīng)力Fv與蛇形弧幅B關(guān)系。由圖3可知，同一蛇形節(jié)距長度2L下，熱膨脹機(jī)械應(yīng)力Fv隨蛇形弧幅B增加而減小。同一蛇形弧幅值B下，熱膨脹機(jī)械應(yīng)力Fv隨半節(jié)距長度L增加而減小。垂直蛇形敷設(shè)的XLPE 220 kV/2 500 mm2電纜，其熱膨脹機(jī)械應(yīng)力Fv應(yīng)小于金屬護(hù)套的允許伸縮應(yīng)變約束力Fc＝2.3×104N，以圖3中藍(lán)色虛線為界，在推薦節(jié)距長度2L范圍內(nèi)，蛇形弧幅B也應(yīng)打彎至200 mm以上。

圖3 熱膨脹機(jī)械應(yīng)力Fv與蛇形弧幅B關(guān)系

1.3 施工誤差對熱膨脹機(jī)械應(yīng)力影響

當(dāng)相鄰的兩個(gè)蛇形節(jié)距和弧幅形狀完全相同，電纜導(dǎo)體溫度變化受熱膨脹時(shí)，在電纜固定夾具的節(jié)點(diǎn)處，相鄰兩端電纜產(chǎn)生的熱膨脹機(jī)械應(yīng)力，應(yīng)大小相同且方向相反，因此固定夾具節(jié)點(diǎn)處合力為零。

但在施工過程中，需對蛇形弧幅進(jìn)行打彎處理，施工中難免存在誤差。蛇形節(jié)距2L受隧道或工井中支架固定，其相對誤差一般較??；但蛇形打彎工藝難以控制，導(dǎo)致夾具兩側(cè)蛇形弧幅差值ΔB較大，因此主要誤差是由于相鄰的兩個(gè)蛇形的形狀不一致造成的，導(dǎo)致固定夾具的節(jié)點(diǎn)處兩側(cè)熱膨脹力大小不一致。當(dāng)蛇形弧幅誤差ΔB產(chǎn)生的熱膨脹機(jī)械應(yīng)力差ΔFv超出固定夾具握緊力允許值時(shí)，會(huì)損壞電纜夾具并對電纜外護(hù)套產(chǎn)生磨損，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使電纜導(dǎo)體和絕緣層之間產(chǎn)生相對位移，造成中間接頭和終端的損壞。

以規(guī)格為XLPE 220 kV/2 500 mm2交聯(lián)聚乙烯電纜為例，垂直蛇形敷設(shè)的初始蛇形弧幅為B為200 mm，研究夾具兩側(cè)蛇形弧幅誤差ΔB與熱膨脹機(jī)械應(yīng)力差 ΔFv關(guān)系，根據(jù)式（2）～（3），推導(dǎo)可得公式為

熱膨脹機(jī)械應(yīng)力差ΔFv與兩側(cè)蛇形弧幅誤差ΔB關(guān)系，如圖4所示。隨著蛇形弧幅誤差的增加，固定夾具兩側(cè)的熱膨脹機(jī)械應(yīng)力差增加，如不合理控制誤差值，將對電纜運(yùn)行安全造成危害。同時(shí)在工程設(shè)計(jì)時(shí)，在蛇形半節(jié)距L的合理取值范圍內(nèi)，適當(dāng)增加L來減小熱膨脹機(jī)械應(yīng)力差值ΔFv，使電纜溫度變化引起的熱應(yīng)力控制在一定范圍內(nèi)。

圖4 熱膨脹機(jī)械應(yīng)力ΔFv與蛇形弧幅ΔB關(guān)系

1.4 電纜固定夾具的受力分析

電纜固定夾具除受到電纜熱膨脹機(jī)械應(yīng)力外，還受到電纜自重和螺栓預(yù)緊力對夾具的作用力。施工時(shí)要結(jié)合運(yùn)行環(huán)境合理控制固定夾具受力，避免電纜受到機(jī)械損傷。

每節(jié)距大截面單芯電纜夾具所承受的電纜重力為

式中：m為單位長度電纜質(zhì)量，kg/m；g為重力加速度，取 9.8 N/kg。

電纜固定夾具的螺栓對電纜提供預(yù)緊力，預(yù)緊力的大小取決于螺栓強(qiáng)度等級(jí)及螺栓扭矩，施加過大或過小的扭矩都不利于固定夾具對大截面電纜提供最佳的緊握力。螺栓預(yù)緊力的公式為

式中：P0為預(yù)緊力，N；Mt為預(yù)緊力距，N·m；d 為螺栓公稱直徑，mm；K為擰緊力系數(shù)，根據(jù)摩擦表面狀況不同取 0.1～0.2。

電纜工程多采用型號(hào)為M12，強(qiáng)度性能等級(jí)5.6的螺栓，施加預(yù)緊力距Mt為40 N·m，經(jīng)計(jì)算可得螺栓預(yù)緊力P0為18 000 N。

2 SolidWorks軟件建立電纜固定夾具三維實(shí)體模型

高壓電纜夾具采用高強(qiáng)度抗磁防腐鋁合金為材料，具有優(yōu)良的耐熱性、機(jī)械性能、耐化學(xué)腐蝕性能，其夾緊機(jī)構(gòu)采用螺栓加彈簧撓性固定，固定夾具的螺栓選用不銹鋼螺栓，由螺栓固定在電纜支架或橋架上。為研究高壓單芯電纜夾具應(yīng)力集中區(qū)域，優(yōu)化電纜固定夾具幾何尺寸參數(shù)，對夾具結(jié)構(gòu)和螺栓等重點(diǎn)部位進(jìn)行有限元分析。以普通JGHF型電纜固定夾具和秋藤—高旺線路工程采用的大截面電纜專用固定夾具，分別建立有限元模型并分析其應(yīng)力場分布。

2.1 夾具三維實(shí)體模型建立

由于SolidWorks軟件在高壓電纜夾具的建模工作上具有基于特征及參數(shù)化建模的優(yōu)勢，因此在SolidWorks軟件中進(jìn)行參數(shù)建模，根據(jù)電纜夾具結(jié)構(gòu)的特征，在不影響計(jì)算結(jié)果的前提下對建立的復(fù)雜模型進(jìn)行簡化，對夾具模型中的細(xì)小結(jié)構(gòu)（如螺桿螺紋及夾具倒角）進(jìn)行簡化。電纜固定夾具尺寸參數(shù)如表1所示。

表1 220 kV高壓電纜固定夾具尺寸參數(shù) mm

根據(jù)高壓電纜固定夾具尺寸參數(shù)繪制CAD二維圖紙，用SolidWorks軟件分別建立兩種高壓單芯電纜夾具三維實(shí)體模型如圖5～6所示，再利用ABAQUS軟件與SolidWorks軟件的通用接口，將模型導(dǎo)入ABAQUS中并進(jìn)行修補(bǔ)后完成有限元模型的建立。

圖5 普通JGHF型電纜固定夾具模型

圖6 大截面電纜專用固定夾具模型

3 基于ABAQUS軟件有限元計(jì)算分析

3.1 夾具結(jié)構(gòu)簡化與材料參數(shù)設(shè)置

基于SolidWorks軟件中建立的三維實(shí)體模型，導(dǎo)入ABAQUS中建立三維有限元模型。在模型的建立過程中，考慮高強(qiáng)度螺栓的幾何結(jié)構(gòu)與螺栓設(shè)計(jì)預(yù)緊力的實(shí)現(xiàn)，以及螺栓、彈簧和螺栓孔之間的接觸等方面問題。以XLPE 220 kV/2 500 mm2電纜及夾具為研究對象，其中螺栓頭、螺栓桿簡化為圓柱考慮，忽略彈簧墊圈在夾具模型中的作用。

夾具有限元模型仿真計(jì)算的精度取決于材料類型的選擇和參數(shù)的配置，該模型材料參數(shù)［19-20］為：夾具材料為5005型鋁合金，彈性模量為69 GPa，泊松比為0.34，材料密度為2.73 g/cm3；螺桿材料為不銹鋼材料，彈性模量為206 GPa，泊松比為0.28，材料密度為 7.70 g/cm3。

3.2 有限元網(wǎng)格劃分及邊界條件

為了準(zhǔn)確地模擬和分析電纜受熱膨脹力時(shí)固定夾具的應(yīng)力分布情況，采用實(shí)體單元進(jìn)行建模，因?yàn)殡娎|夾具通過螺栓固定在隧道支撐夾具上，因此約束螺桿底部及其螺母，使其在所有方向的自由度上均固定不動(dòng)。模型采用四面體單元，利用ABAQUS的智能網(wǎng)格劃分功能進(jìn)行自適應(yīng)網(wǎng)格劃分，共劃分32 981個(gè)單元。

3.3 電纜夾具熱膨脹應(yīng)力計(jì)算結(jié)果及分析

根據(jù)ABAQUS有限元模型對秋藤—高旺電纜隧道垂直蛇形敷設(shè)的YJLW02型XLPE 220 kV/2 500 mm2電纜及夾具分析，電纜敷設(shè)蛇形節(jié)距長度2L為6 m，初始蛇形弧幅B為200 mm，蛇形弧幅誤差ΔB為12 mm，兩個(gè)螺栓施加預(yù)緊力為18 000 N，每節(jié)距電纜重量為2 193 N，電纜過熱時(shí)電纜的熱膨脹機(jī)械應(yīng)力合力的絕對值為6 000 N，即夾具對電纜產(chǎn)生的摩擦力為6 000 N。電纜夾具的受力示意如圖7所示。

圖7 電纜固定夾具受力示意

對普通JGHF型電纜固定夾具受力情況進(jìn)行分析，得到的電纜夾具及螺栓的應(yīng)力分布如圖8～9所示。

圖8 普通JGHF型電纜固定夾具應(yīng)力分布

圖9 普通JGHF型電纜固定夾具螺栓應(yīng)力分布

從圖8和圖9中可知，當(dāng)220 kV及以上高壓電纜蛇形敷設(shè)在普通JGHF型電纜夾具中時(shí)，在螺栓和螺栓孔處的應(yīng)力最大，其最大應(yīng)力場強(qiáng)達(dá)到407 MPa，根據(jù)GB/T 2518—2008《連續(xù)熱鍍鋅鋼板及鋼帶》，常規(guī)HX系列合金鋼的抗拉強(qiáng)度為340～390 Mpa，因此高壓電纜產(chǎn)生的熱膨脹機(jī)械應(yīng)力容易使螺栓與固定夾具的螺母發(fā)生松動(dòng)，并有可能使螺栓發(fā)生變形，因此推薦采用性能等級(jí)8.8級(jí)以上的高強(qiáng)度低碳合金鋼螺栓。同時(shí)在夾具下半圓部分的前后邊緣處最大應(yīng)力場強(qiáng)達(dá)到106.8 MPa，根據(jù)GB/T 6892—2016《一般工業(yè)用鋁及鋁合金擠壓型材》，5005型鋁合金抗拉強(qiáng)度為100 MPa，可見若采用普通結(jié)構(gòu)JGHF型電纜夾具固定在蛇形敷設(shè)電纜彎曲部位時(shí)，夾具兩端邊緣處會(huì)受到過大的夾緊力，過度集中的應(yīng)力易使電纜外護(hù)套損傷進(jìn)而導(dǎo)致電纜系統(tǒng)故障。

因此有必要針對高電壓大截面電纜垂直蛇形敷設(shè)形式，優(yōu)化電纜固定夾具的幾何尺寸參數(shù)，設(shè)計(jì)專用電纜固定夾具，增大電纜夾具的夾持面積，使電纜夾具和不同電壓等級(jí)的電纜蛇形敷設(shè)的節(jié)距和弧幅保持一致，防止高電壓大截面電纜在夾具邊緣處單點(diǎn)受力，減少熱膨脹機(jī)械力產(chǎn)生局部集中壓強(qiáng)，保證電纜受力最大限度地均布在整個(gè)電纜夾具的夾持部分，達(dá)到固定電纜和保護(hù)電纜的目的。

通過在夾具下半圓設(shè)計(jì)適應(yīng)于220 kV XLPE電纜蛇形弧幅的半圓弧改善應(yīng)力分布，如圖10所示。當(dāng)電纜蛇形垂直敷設(shè)在大截面電纜專用固定夾具中時(shí)，夾具下半圓部分的最大應(yīng)力場強(qiáng)減小至58.3 MPa，遠(yuǎn)小于5005型鋁合金的抗拉強(qiáng)度為100 MPa。

圖10 大截面電纜專用固定夾具應(yīng)力分布

對秋藤—高旺220 kV電纜隧道垂直蛇形敷設(shè)電纜并安裝大截面專用夾具，如圖11所示。投運(yùn)后，對現(xiàn)場運(yùn)行效果進(jìn)行檢驗(yàn)，專用夾具有效解決了熱膨脹應(yīng)力使電纜受到機(jī)械損傷問題。

圖11 秋藤—高旺220 kV電纜隧道敷設(shè)

4 結(jié)語

依據(jù)GB 50217—2007《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》，對220 kV及以上高電壓大截面電纜熱膨脹效應(yīng)進(jìn)行理論分析，考慮電纜熱膨脹機(jī)械力、電纜金屬護(hù)套應(yīng)變量及施工誤差3方面因素，當(dāng)蛇形敷設(shè)節(jié)距長度2L取值范圍在3～8 m時(shí)，蛇形弧幅B宜打彎至200 mm以上。

基于ABAQUS軟件進(jìn)行熱膨脹機(jī)械應(yīng)力仿真分析，結(jié)合220 kV秋藤—高旺電纜線路工程實(shí)例情況，普通JGHF型電纜夾具在螺桿與螺孔接觸部分產(chǎn)生的應(yīng)力值最大，螺桿最易于受熱膨脹機(jī)械應(yīng)力拉伸變形甚至斷裂，是電纜夾具的薄弱部位，宜采用性能等級(jí)8.8及以上的高強(qiáng)度低碳合金鋼螺栓。

通過普通JGHF型電纜固定夾具與尺寸參數(shù)優(yōu)化后的大截面電纜專用固定夾具的應(yīng)力場分布的對比分析，考慮高電壓大截面電纜敷設(shè)的蛇形節(jié)距和蛇形弧幅等因素，對于秋藤—高旺220 kV電纜線路工程以及類似高電壓等級(jí)電纜工程，大截面電纜專用夾具能減少熱膨脹機(jī)械應(yīng)力產(chǎn)生局部壓強(qiáng)，有效解決了電纜運(yùn)行中巨大的熱膨脹力使電纜受損問題。