多功能模塊化電纜支架的研制和開發及功能使用

國網河南省電力公司安陽縣供電公司 司洪波

1 引言

電纜敷設過程中，需要將電纜從電纜盤上拉扯下來，電纜長度較長，間隔距離較長，因此需要使用電纜支架對電纜進行支撐，避免電纜因為與地面的直接接觸而出現磨損問題[1]。當前，采用的電纜支架多為單一功能，只能對一個方向一股或者幾股進行支撐，無法做到高度隨著電纜距離鋪設地與電纜盤的遠近針對性調節，同時在電纜鋪設過程中通常需要依據電纜盤位置采用不同方向的電纜支撐，即在實際應用中需要同時鋪設多個支架點，嚴重浪費鋪設電纜時間，容易加劇工作人員的工作強度[2]。針對上述問題，本文研制多功能模塊化電纜支架，提高電纜鋪設作業效率。

2 多功能模塊化的電纜支架的研制和開發

2.1 電纜支架的開發的類型

電纜支架的主要材料為纖維增強塑料，這種材料應用非常普遍，屬于復合材料，通常的組成部分包括短切或者連續纖維、織物增強熱塑性樹脂體、熱固性基體，并且主要以玻璃纖維作為樹脂基復合材料[3]。纖維增強塑料作為一種復合材料，具有明顯的應用優勢，一是不會對組分材料的原本性能造成破壞，二是可以做到對不同組分材料的彼此補償，從而使材料整體表現出更加優越的特殊性能[4]。纖維增強塑料的根本特性在于可設計性，即當組分材料比例與類型不同時，纖維增強塑料的功能用途會表現出一定差異，因此用其開發電纜支架時，可以根據實際應用環境與功能的差異，針對性地改變組分材料的比例與類型，實現防腐、耐磨、絕緣等不同性能。

電纜支架通常根據應用場所的差異而需要采用不同的裝配方式，從這一角度對電纜支架進行分類，可以分為整體型與分體型兩種。整體型電纜支架適用于開闊的電纜敷設環境，運輸較為不便，因此應用場所較為固定。整體型電纜支架的不同部件需要通過連接工藝固定為統一整體，多采用壓膜工藝，將不同復合物放到模具中，通過加熱、加壓后使其固定成型。這一環節需要根據實際使用需求，將模具設計為需求的形狀，使最終成型的電纜支架可以滿足實際使用需求，特別是一次成型，同一型號的強度普遍較高。然而，整體型電纜支架的工藝較為復雜，在實際使用中較為受限。

相比之下，分體型電纜支架的應用范圍更廣，標準化程度較高，便于運輸與安裝。分體型電纜支架通常由多個構件共同構成，部件間的連接主要采用卡槽或者連接件，通常采用拉擠工藝，即將模具放置于高溫環境中，利用高溫加熱將浸漬樹脂的連續長纖維進行持續拉擠，最終再根據實際使用需求對其進行切割與組裝。分體型電纜支架也有著一定劣勢，主要表現為形狀單一，目前應用較為廣泛的支架類型為卡槽式分體型復合材料支架，這種支架的優勢體現在可以對托臂數量與高度進行自由調整，并且還能在矩陣安裝斷面中使用。

2.2 多功能模塊化的電纜支架構成

多功能模塊化的電纜支架主要包括電纜支架、支撐桿、調節裝置與支撐底座等，電纜支架采用多組獨立設計的方式，加設了左右電纜布置點，通過調節裝置可以根據實際應用需求調節電纜支架的支撐高度與傾斜度，從而實現對多角度的電纜支撐要求，并且可以有效保障電纜排列的工整性。電纜支架采用左、中、右多組放置座的設計，所有放置架均支持單獨調節，從而實現電纜支架可對多股不同高度的電纜進行固定支撐，有效提高電纜支架的實用性。

在電纜支架下方安設支撐桿，采用合理的結構設計可以實現支撐桿與調節裝置的配合使用，實現對電纜支撐桿高度的隨意調節。支撐桿與調節裝置的聯動使用，不僅可以有效拓展電纜支架的移動范圍，擴大電纜支架布置點，還可以增強對各類崎嶇路面的適應性，滿足不同環境下的電纜布置要求。支撐底座采用新型的結構設計，可以多方向對電纜支架進行支撐，且底座安裝了防滑墊，可以提高電纜支架整體的防滑耐磨性，使電纜支架具有更良好的穩定性，拓展電纜支架的適用范圍。

2.3 電纜支架的布置與固定

電纜隧道斷面為2.4m×2.4m，為保障電纜隧道的正常使用，需要在內部配置通風設施以及照明設施，在實際安裝過程中，為保障運維人員可以安全出入電纜隧道，需要預留出大于0.85m 的過道。在安裝電纜支架時，專業人員需要預先根據內部通風以及照明設施的布設情況制定好電纜支架的布設方案，以便于后續工作人員的順利安裝。工作人員在水平敷設過程中，需要考慮到沿線可能會發生熱脹冷縮以及蠕形變位等問題，因此在實際布設過程中必須控制兩個電纜支架間的距離超過3m，同時為了避免軸向力的危害，還需要采用連續固定的方式連接電纜支架的接頭位置。

工作人員在斜坡敷設過程中，應在剛性固定處預留一定的斜坡高位，且電纜支架間的布設距離不能小于2.5m。為了有效保障電纜支架的強度，一定要避免使用膨脹式螺栓進行固定，本研究主要使用高強鋁合金與不銹鋼可調型自撐式組合支架，并利用支撐桿配合調節裝置對高度進行-100～200m 的調節，對傾斜度進行0～30°的調節。

2.4 電纜抱箍

電纜抱箍在制作時考慮到剛度要求，主材選用高強度鋁合金，其需要固定在電纜支架主體，通常采用可以有效保障線路短路電動力條件需求的不銹鋼螺栓進行固定。在固定過程中，接觸面不僅應保持光滑整齊，而且抱箍出口應留有一定弧度，以此避免電纜局部應力出現巨幅增長的情況。電纜隧道溫度一旦改變，由于熱脹冷縮原理，電纜長度可能會因此而發生改變。在本身剛性作用力的影響下，電纜便會因為溫度的改變，在末端累積熱機械力。在累積到一定程度以后，熱機械力一旦沒有得到釋放，必然會在作用力下導致電纜的移位與起拱，并且可能伴隨局部彎曲度過大，而在長期運行時，電纜局部始終處于最大彎曲半徑以上，便有可能損壞掉金屬保護套，因此就會導致電纜性能受到損害，嚴重縮短其使用壽命。

根據電纜支架的固定要求，采用半波長垂直蛇形敷設方法，在實際敷設過程中，預先對電纜支架的位置進行調整，同時敷設位置選擇于最上方支架電纜，并提前設置好下層的回路。在敷設過程中，手推平板車內設置牽引頭，并采用輸送機與人工牽引相結合的輸送方式。為了保護電纜受到損壞，在夾具內部配置了橡膠襯墊，并從牽引頭一端將電纜放置于電纜支架上，通過蛇形敷設延長電纜，以完成蛇形敷設工作。

3 多功能模塊化的電纜支架的功能使用

3.1 多功能模塊化電纜支架的功能介紹

傳統電纜接頭制作方式存在著耗時長，人員操作不便與效率低的問題，因此，需要借助多功能模塊化電纜支架提高設備的應用性，豐富傳統設備的多用途功能。本文提出的一種移動支架工具，主要用于電纜支撐與固定。多功能模塊化的電纜支架是一種可重復使用和可定制化的電纜支架系統，通過組合不同類型的模塊，可以滿足各種不同規格和形狀的電纜布線需求。

在實際應用中，多功能模塊化的電纜支架可以根據實際需要進行組裝和拆卸，適應不同電纜布線的要求。無論是在機房、工廠、商場還是其他場所，都可以根據實際情況靈活配置。電纜支架采用高強度的材料制成，具有較好的耐腐蝕和抗震能力，能夠保證電纜的安全性和穩定性。同時，還具有防火、防爆等特點，確保電纜線路的安全運行。并且模塊化設計可以使電纜支架組裝簡單快捷，有效提高布線效率，縮短施工周期，節省人力和物力資源。

多功能模塊化的電纜支架系統采用了模塊化設計和高效生產工藝，可以大規模生產，降低成本。同時，由于其可重復使用和可定制化的特點，可以減少電纜布線的浪費，提高資源利用率。此外，電纜支架具有易于維護的特點，如果需要更換或維修電纜，只需拆卸相應的模塊即可，無須拆除整個支架，節省時間和精力。多功能電纜支架功能設計方案見表1。

3.2 多功能模塊化的電纜支架的經濟效益

電纜施工中運用多功能模塊化電纜支架進行施工需要對不同規格的支架進行組合，并且需要通過重復利用滿足支架的循環利用要求，使用多功能模塊化電纜支架可以實現對多種尺寸規格的支架進行組合安裝，考慮到電纜設計施工的經濟效益要求，能夠在復用性要求下進行重新設計，在一定程度上節約了人工成本和材料成本，相比傳統電纜設計施工技術能夠有效提升施工效率與質量。

多功能模塊化的電纜支架系統可以根據實際需要進行組裝和拆卸，在電纜線路施工時，可以重復使用現有的支架模塊，減少浪費。同時，由于其可定制化的特點，可以根據實際需求量身定制，避免過度購買和浪費。電纜支架在設計階段兼顧了經濟安全性，采用了高強度材料制成，在使用時可以有效保證電纜的安全運行，從而減少因電纜故障帶來的經濟損失。

此外，傳統的電纜布線使用的固定安裝材料多為一次性材料，這些材料不僅造價較高，而且施工難度較大，需要消耗大量的人力和物力資源。相比之下，多功能模塊化的電纜支架采用了輕質高強度的材料制成，并且采用模塊化設計，組裝簡單快捷，施工過程中可以降低成本。在模塊化設計上，電纜支架可實現簡易、快捷組裝，有利于提高電纜施工效率，縮短施工周期，節省施工資源。傳統施工工藝需要對模具進行單獨的處理加工，導致施工流程較為復雜，在使用中容易出現多功能模塊化電纜施工尺寸不匹配的情況，而在應用多功能模塊化電纜支架可降低施工成本，提升電纜施工工程的技術工藝可靠度，在推進電纜工程發展中可以有效控制施工成本，滿足發展中的經濟效益要求。

4 結語

多功能模塊化電纜支架的研制與開發有效解決了傳統技術工藝的弊端，其在設計中應用了復合型材料，具有較高的機械性能，材料本身的高壽命與耐腐蝕性能夠滿足電纜施工工程長期穩定的基本要求。通過多功能模塊化電纜支架研制開發，為行業工業技術發展提供了新的思路，通過分析發現新型的電纜支架在應用上能夠滿足經濟效益要求，具有較好的應用前景。