配網(wǎng)電纜線路橋架方案優(yōu)化設(shè)計

徐　爍　陳麗丹

（1. 廣州電力設(shè)計院，廣州 510610；2. 華南理工大學(xué)電力學(xué)院，廣州 510640）

配網(wǎng)電纜線路橋架方案優(yōu)化設(shè)計

徐爍1陳麗丹2

（1. 廣州電力設(shè)計院，廣州 510610；2. 華南理工大學(xué)電力學(xué)院，廣州 510640）

逐年新增使用的電纜橋架消耗大量的鋼材、鋅等自然資源，本文在10kV電纜線路部分設(shè)計的電纜橋架模塊基礎(chǔ)上，將二線電纜、四線電纜和六線電纜橋架子模塊中橋架材料、橋架型式、橋架接地系統(tǒng)等進行改進和優(yōu)化設(shè)計。材質(zhì)上選用合金塑料電纜橋架，以塑代鋼，響應(yīng)國家節(jié)能減排、綠色環(huán)保的號召；對電纜橋架的型號及規(guī)格進行了標準化分解，實現(xiàn)減少倉儲占地，提高供貨配送速度的目標；為現(xiàn)場靈活配置，因地制宜，電纜橋架的安裝改為組合式設(shè)計，有效降低設(shè)計變更。

合金塑料；電纜橋架；組合安裝

發(fā)展“低碳經(jīng)濟”、技術(shù)創(chuàng)新、節(jié)能減排是我國可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略［1-2］。隨著經(jīng)濟穩(wěn)步發(fā)展，城市化程度不斷提高，城市用電需求愈來愈大，負荷密度也隨之加大，架空線受制于空間、環(huán)境及安全的因素，因此在城市配電網(wǎng)中一般采用電纜供電，近年新建配網(wǎng)線路、用戶工程等項目中電纜橋架的需求也與日俱增［3-4］，新增的電纜橋架消耗大量鋼材和鋅等自然資源。電網(wǎng)公司積極打造智能、高效、可靠、綠色的現(xiàn)代化電網(wǎng)［5］，頒發(fā)線路和配網(wǎng)工程綠色行動指南，全面開展綠色電網(wǎng)建設(shè)，電纜線路及橋架是配電網(wǎng)工程的重要組成部分，存在較大的節(jié)能減排空間。本文針對10kV電纜線路部分二線、四線和六線電纜橋架子模塊進行優(yōu)化設(shè)計和選擇，探討設(shè)計標準的改進研究。

1　電纜橋架材質(zhì)比選及新材料應(yīng)用

1.1電纜橋架材質(zhì)分析

1）傳統(tǒng)鋼制電纜橋架缺陷

傳統(tǒng)的金屬電纜橋架以薄鋼板制成為主，其生產(chǎn)工藝雖簡單，但存在不環(huán)保、使用壽命短、易氧化生銹、防腐性差等缺點，且其生產(chǎn)過程的附加價值不高，表面防腐采用噴漆、靜電噴涂或鍍鋅等幾種方法［6］?！赌暇W(wǎng)標準設(shè)計V1.0》（下簡稱標準設(shè)計）中明確10kV電纜橋架采用金屬鍍鋅有蓋電纜橋架，但由于金屬電纜橋架表面涂覆層較薄，運輸安裝過程中容易造成損壞，使用過程中受各種介質(zhì)腐蝕，油漆易脫落，從而造成電纜橋架銹蝕損壞和絕緣性變差現(xiàn)象。

2）新材料的應(yīng)用

合金塑料電纜橋架是一種新型復(fù)合材料橋架，采用高分子材料PVC、ABS、PPO等有機材料混合而成，生產(chǎn)過程中消耗大量的木粉、粉煤灰、工業(yè)礦渣，與傳統(tǒng)鋼制橋架相比，能產(chǎn)生較高的附加價值，為節(jié)能減排、建設(shè)綠色電網(wǎng)等做出貢獻。合金塑料電纜橋架具有絕緣性能好、抗老化、耐腐蝕性強、重量輕強度高、使用壽命長等優(yōu)良的電氣性能，可彌補傳統(tǒng)鋼制橋架的缺陷［6］。

1.2合金塑料電纜橋架特點

1）結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，安裝靈活快捷

傳統(tǒng)電纜橋架結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，所需零部件眾多，新型合金塑料電纜橋架僅需幾十個零部件，能有效提高電纜橋架安裝的靈活性和快捷性。同時，合金塑料電纜橋架與重量較重的鋼制橋架相比，可減少安裝人員和吊裝機械。相對用螺栓連接的鋼制橋架安裝速度，合金塑料電纜橋架接頭直接采用插接，其安裝速度更快，減少安裝成本。標準設(shè)計中橋架有靠墻、吊裝、托盤轉(zhuǎn)角式、托盤三通式、立角彎曲式等類型，改進優(yōu)化后的各類型電纜橋架結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　合金塑料電纜橋架結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化設(shè)計

2）良好的外觀設(shè)計，較強的裝飾性

合金塑料電纜橋架采用可塑強的塑料材料，經(jīng)注塑和擠出成型加工而成，具備良好的外觀，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，使其可任意組合，裝飾性較強。垂直三通、彎通、水平四通和異徑接頭的外觀設(shè)計如圖2所示。

圖2　合金塑料電纜橋架的外觀設(shè)計

3）使用壽命長，運行維護成本低

因傳統(tǒng)鋼制橋架防腐性能較差，需對橋架進行定期涂刷、檢修，材料費、人工成本較高。而合金塑料電纜橋架的耐腐蝕性強，可減少檢修費用和維修時間，使用壽命相對長5～8倍，這可減少更換橋架的二次投入費用，且合金塑料電纜橋架在檢修期間也無需停電，有效地提高生產(chǎn)效率。

2　電纜橋架型式的優(yōu)化設(shè)計

2.1現(xiàn)狀電纜橋架現(xiàn)場安裝存在的問題

電纜橋架安裝包含三大主要部件為電纜立柱、托臂及橋架，但現(xiàn)狀電纜橋架的安裝存在如下缺陷：

1）電纜立柱與托臂采用焊接方式，一般根據(jù)設(shè)計圖紙尺寸在工廠焊接加工后，成套運往施工現(xiàn)場，造成存儲占地面積大，且運輸、搬運過程容易造成變形或損壞等問題。

2）由于成套的電纜立柱及托臂尺寸已固定，缺乏現(xiàn)場因地制宜的條件，在橋架施工中，如果發(fā)現(xiàn)橋架設(shè)計不合理、出線路徑不同、容量不足等情況，導(dǎo)致需要對橋架進行修改，則會導(dǎo)致諸多不良后果。

3）現(xiàn)場變更容易造成返工，從而打破工程施工的連續(xù)性，延誤工期。

4）對橋架的修改破壞了橋架的連貫性、整體性，橋架施工質(zhì)量大大降低。

針對以上問題，需對橋架的設(shè)計進行合理及建設(shè)性優(yōu)化改進。

2.2電纜橋架吊裝優(yōu)化設(shè)計

針對常用的六線電纜橋架吊裝，首先，將角鐵立柱改為雙頭螺栓吊臂，該雙頭螺栓通過管螺母與固定在樓板的膨脹螺栓連接，長度可根據(jù)施工現(xiàn)場情況配置，靈活避開各種管線或梁柱，優(yōu)化設(shè)計前的六線電纜橋架吊裝側(cè)示圖如圖3所示。

圖3　六線電纜橋架吊裝優(yōu)化示意圖

其次，將角鋼橫擔支架預(yù)沖好安裝螺孔，現(xiàn)場采用螺栓直接與吊臂和電纜橋架緊固安裝。優(yōu)化后的側(cè)示圖和現(xiàn)場成品效果圖分別如圖4（a）和（b）所示。

另外，建立六線電纜橋架各配件標準配置庫，從而可根據(jù)設(shè)計所開列型號及數(shù)量快速供貨，現(xiàn)場組裝，縮短安裝期限。橋架安裝全過程無需采用動火作業(yè)，消除現(xiàn)場消防安全隱患。

圖4　六線電纜橋架吊裝優(yōu)化示意圖

二、四線電纜橋架吊裝將角鋼立柱改為組合伸縮式角鋼立柱，其余優(yōu)化設(shè)計內(nèi)容同六線電纜橋架。

3　電纜橋架接地系統(tǒng)的優(yōu)化改進

合金塑料屏蔽電纜橋架則需要采取相應(yīng)的接地措施，主要敷設(shè)在有信號線路且要求有較強屏蔽的固定場合，要求其能屏蔽外界高低頻信號和電磁信號的干擾，或防止橋架內(nèi)部的信號干擾別的電器、電纜。

3.1合金塑料屏蔽電纜橋架原理

在合金塑料電纜橋架基礎(chǔ)上增加屏蔽層，該屏蔽層采用高導(dǎo)電石墨、專用膠等配方而成的導(dǎo)電膠，形成不同電阻率的屏蔽層，可抗高頻干擾，導(dǎo)電膠的電阻率采用100～200?，抗低頻干擾則采用108～1012?電阻率，從而阻斷外界和橋架內(nèi)部的信號干擾。

3.2塑料屏蔽電纜橋架接地方式

先把合金塑料屏蔽橋架按工程線路配電施工圖紙要求安裝好，再用銅線或銅排等導(dǎo)電性能良好的材料， 沿著電纜橋架鋪設(shè)，若是在層與層之間的可以采用接地線對連、對接，一般接地間距為4～6m。

最后將銅線或銅排等導(dǎo)電性能良好的材料用接地線與大地連接， 即能完成電纜橋架接地的連接。電纜溝支架底端焊有接地配接螺栓頭，可以直接用接地線和大地連接。

4　優(yōu)化設(shè)計的經(jīng)濟性分析

采用合金塑料橋架及型式優(yōu)化設(shè)計后的吊裝，比較標準設(shè)計中電纜橋架二線、四線和六線電纜橋架子模塊方案單位投資，結(jié)果見表1，進一步對比分析建設(shè)投資和年運維費用，結(jié)果見表2。

經(jīng)優(yōu)化設(shè)計后，新方案的年運維費用僅為標準設(shè)計方案的50%，而合金塑料電纜橋架的使用壽命

卻比標設(shè)鋼制橋架多20年，改進優(yōu)化后的設(shè)計方案更具經(jīng)濟性，主要原因是采用新材料后成本降低以及人工安裝費用等降低。

表1　單位投資對比分析表/（元/m）

表2　建設(shè)投資和年運維費用表/元

5　結(jié)論

以提高施工效率、增強電纜安全、加強環(huán)境保護、降低工程造價為出發(fā)點，在《南方電網(wǎng)標準設(shè)計V1.0》設(shè)計圖紙的基礎(chǔ)上，根據(jù)實際工程特點，對原有標準設(shè)計圖紙進行設(shè)計改進和優(yōu)化選擇。

在符合國家的有關(guān)政策、法規(guī)的前提下，結(jié)合工程設(shè)計特點及實施經(jīng)驗，對電纜橋架的材料、型式和安裝方式進行比選、論證和全壽命周期分析，積極采用合金塑料電纜橋架代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼制橋架，符合國家倡導(dǎo)的“以塑代鋼”、“綠色環(huán)?！?、“節(jié)能減排”政策，并對電纜橋架的安裝進行標準化分解，使各配件組合配置靈活，倉儲占地少，大大減少由于現(xiàn)場變更造成返工的工程量，有效提高施工效率。

［1］ 康重慶， 周天睿， 陳啟鑫， 等. 南方電網(wǎng)低碳發(fā)展戰(zhàn)略思考［J］. 南方電網(wǎng)技術(shù)， 2010， 4（6）： 1-6.

［2］ 張薛鴻， 王睿淳， 董達鵬， 等. 低碳背景下我國電力系統(tǒng)發(fā)展模式及實施路徑［J］. 水電能源科學(xué)， 2012，30（2）： 200-202， 55.

［3］ 黃祖凱， 張偉東. 新型環(huán)保復(fù)合材料電纜橋架［J］.現(xiàn)代建筑電氣， 2010（7）56-59.

［4］ 楊武. 鋁合金電纜在大型光伏電站的應(yīng)用［J］. 電氣技術(shù)， 2014（2）： 93-96.

［5］ 董旭柱， 夏清， 饒宏， 等. 對南方電網(wǎng)開展智能電網(wǎng)建設(shè)的思考［J］. 南方電網(wǎng)技術(shù)， 2012， 6（3）： 1-6.

［6］ 姚宇. 組合式塑料合金電纜橋架在馬跡山礦石中轉(zhuǎn)港二期工程中的應(yīng)用［J］. 中國港灣建設(shè)， 2010，167（3）： 32-33.

［7］ 王強. 合金塑料電纜橋架應(yīng)用技術(shù)探討［J］. 福建建設(shè)科技， 2011（4）： 54-56.

Improved Design for the Cable Tray of Cable Line in Distribution Grid

Xu Shuo1Chen Lidan2
（1.Guangzhou Electric Power Design Institute， Guangzhou 510610；2. South China University of Technology， Guangzhou 510640）

The increasing used cable tray consume a lot of natural resources such as steel and zinc，in this paper，the material、type installation method and grounding system of cable tray are improved based on the 10kV cable tray module design of the "China Southern Power Grid standard design V1.0" . Firstly， alloy plastic cable tray instead of steel are put to use in response to the national energy-saving emission reduction and green environmental protection call； Secondly， specifications and models of cable trays are standardized decomposition which can reduce storage area and also improve the delivery speed of cable trays' dispatching； Thirdly， the installation method of cable tray is designed into the assemble type so that effectively reduce the change of design fee. Proved by practice， the optimized design of cable tray deserves wider implementation.

alloy plastic； cable tray； assemble installation

徐 爍（1989-），女，回族，助理工程師，大學(xué)本科，現(xiàn)為廣州電力設(shè)計院配電部設(shè)計專責，主要研究方向：配電網(wǎng)技術(shù)、智能電網(wǎng)技術(shù)。