全功能自承式電纜支架的研究

摘要：利用傳統電纜支架進行電纜敷設會產生渦流損耗和安裝工期長等問題，影響工程進度和電纜的運行安全。故研制了一種全功能自承式電纜支架，選用阻燃型熱固性高分子復合材料作為支架，具有質量可靠、耐腐蝕等優點；采用高強度彈簧抱箍的自承式結構，使支架牢固地支撐在工作現場，并且便于靈活電纜敷設。研究結果表明，支架可以顯著提高施工速度，降低人工和設備成本，具有較高的應用價值。

關鍵詞：電纜支架復合材料自承式結構電纜敷設

ResearchonFullyFunctionalSelf-SupportingCableSupports

LIBailing1ZHANGXiaoman2LAITingyu3DUANChunming3

1.BeijingPowerTransmissionandTransformationCo.，Ltd.，Beijing，102400China;2.StateGridSijiLocationServiceCo.，Ltd.，Beijing，102211China;3.EngineeringManagementBranchofStateGridJibeiElectricPowerCo.，Ltd.，Beijing，100070China

Abstract：Whenusingtraditionalcablesupportsforcablelaying，problemssuchaseddycurrentlossesandlonginstallationperiodsmayoccur，affectingtheprogressoftheprojectandthesafetyofcableoperation.Therefore，itdevelopsafullyfunctionalself-supportingcablesupport，choosingflame-retardantthermosettingpolymercompositematerialsasscaffolds，whichhastheadvantagesofreliablequalityandcorrosionresistance;Adoptingaself-supportingstructurewithhigh-strengthspringclamps，thesupportisfirmlysupportedontheworksiteandfacilitatesflexiblecablelaying.Theresearchresultsindicatethatthesupportinthisarticlecansignificantlyimproveconstructionspeed，reducelaborandequipmentcosts，andhashighapplicationvalue.

KeyWords：Cablesupport;Compoundmaterial;Self-supportingstructure;Cablelaying

隨著電力工業自動化程度的提高，變電站中的電纜數量大幅增多，施工時存在電纜和尾纜等敷設混亂、電纜路徑可追溯性差等問題[1]。電纜支架作為電纜敷設的重要設備，用于支撐和固定大截面電纜，承擔著電纜保護和布線的重要功能。在電氣安裝過程中，電纜支架的制作和施工工作量較大，且影響電纜的敷設、展放工作，對施工進度具有很大的影響[2-3]。因此，需要對電纜支架進一步創新，推進設備材料綠色選型，提高安裝效率，保證工程質量。本文依托廊坊柳林220kV變電站工程，對全功能自承式電纜支架的實際應用效果進行研究。

1全功能自承式電纜支架設計

1.1托臂材料選型

托臂是電纜支架的重要組成部分，其構造以及所使用的材料影響電纜安全、穩定運行和能耗指標。本文篩選熱固性復合材料、玻璃鋼材料、SMC工程塑料和鋼塑復合材料4種新型復合材料進行對比[4]，如表1所示。

針對篩選的各類材料，性能指標要求如下：（1）為保證支架能夠穩定的承載電纜，要求材料拉伸強度高于100MPa；（2）具有良好的絕緣性能，表面電阻率大于1010Ω，且不存在渦流損耗；（3）應選用具有較優耐腐蝕性的材料，腐蝕度小于0.05%；（4）同時由于電纜運行時溫度較高，要求材料熱變形溫度高于150℃。

通過上述對比分析，決定采用施工安裝速度快、工藝美觀、使用壽命長、設計造價較低的熱固性復合材料作為托臂部分方案。該材料質量密度低、強度高、不銹蝕、電絕緣，可根據需要設計成不同的形狀，成型后具有良好的外觀質量。

1.2立柱材料選型

立柱的主要作用是承受豎向荷載和傳遞水平荷載，起到支持和固定的效果，同時能夠保證整個結構的穩定和安全。鍍鋅鋼管、槽鋼鋼管、鋁合金管和不銹鋼管，性能如表2所示。

針對篩選的各類立柱材料，性能指標要求如下：（1）為保證立柱能夠牢固的支撐在電纜夾層中，并承載托臂對其的作用力，要求材料屈服強度高于250MPa，拉伸強度高于400MPa；（2）應選用具有較優耐久性的材料，使用年限地上不少于25年；（3）在電纜夾層中進行安裝時，應滿足國家空氣質量一級標準，PM10濃度小于50ug/m3。

ASmzCz3FSEaCCcdYvXIOYQ==通過上述分析，本文采用不銹鋼管，產品表面光滑，不損傷電纜，強度高，承載能力大，在長期載荷下不易發生形變，耐腐蝕。所設計的立柱頂部與建筑物天花板連接，底部支撐在建筑物地坪上，確保了立柱能夠承受預期的荷載，提升了抗震、防腐等安全性能。對立柱進行全數外觀檢查，外表面無瑕疵（焊渣、漏焊、焊接不均勻）等缺陷。

1.3組裝結構選型

目前自承式電纜支架結構采用的安裝方式有高強度彈簧抱箍設計、多層伸縮卡扣式設計、伸縮支撐桿U型鎖設計等[7-8]。針對各類結構，性能指標要求如下：（1）最大可承受外力≥3000N；（2）托臂旋轉角度≥180°；（3）單邊托臂承載能力≥300kg；（4）固定時間≤25min。

為了驗證所選結構的承載能力，對其進行受力測試，當外力達到3000N時，高強度彈簧和支撐座結構不損壞，伸縮支撐桿發生變形（彎曲6%），不滿足使用要求。并對剩余兩種電纜支架結構綜合性能進行分析，如表3所示。

通過上述對比分析，選定高強度彈簧抱箍設計用于電纜支架研發，通過頂部的四只高強度、長壽命彈簧和頂部接觸緊密，使支架牢固地支撐在工作現場，無需用膨脹螺栓，避免鉆孔產生大量灰塵。本設計中同一層的兩個托臂沿立柱周向180°分布，通過抱箍與立柱環抱結合，采用模具沖壓成型或托臂抱箍一體注塑成型，托臂和抱箍可以任意調整位置，利于后續開展電纜敷設工作，進一步提高電纜夾層的安裝效率。

2廊坊柳林220kV變電站工程實際應用

將所制作的各個模塊集成制作為全功能自承式電纜支架，如圖1所示。在廊坊柳林220kV變電站綜合配電樓電纜夾層安裝及電纜敷設進行測試，共安裝自承式電纜支架175套，動力電纜敷設總長12.5km，控制電纜敷設總長30.5km，投入70人在5個區域內進行施工，將每個施工區域作為一個單元，對單個電纜支架安裝時間和電纜敷設效率進行統計，如表4所示。

由上表可以得出，本文設計的全功能自承式電纜支架使支架安裝時間平均為24.6min，電纜敷設效率平均達到了8.1m/（人/日），相較于傳統電纜支架均有了很大的提升，具有較高的應用價值。

4結語

通過分析目前常用電纜支架的不足，本文研制了一種新型全功能自承式電纜支架。以熱固性復合材料為托臂，不銹鋼材料為立柱，結構選用高強度彈簧抱箍設計，有效提高了現場電纜夾層安裝的效率，同時可實現工廠化生產、標準化施工、無須設計預埋鐵附件、避免產生渦流損耗等目標，顯著提高了施工速度，人工和設備成本降低，具有良好的經濟效益和較高的實際應用價值。

參考文獻

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