逐年新增使用的山東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(jì)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(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化設(shè)計(jì)。材質(zhì)上選用合金塑料電纜橋架，以塑代鋼，響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排、綠色環(huán)保的號(hào)召;對(duì)電纜橋架的型號(hào)及規(guī)格進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化分解，實(shí)現(xiàn)減少倉(cāng)儲(chǔ)占地，提高供貨配送速度的目標(biāo);為現(xiàn)場(chǎng)靈活配置，因地制宜，電纜橋架的安裝改為組合式設(shè)計(jì)，有效降低設(shè)計(jì)變更。

　　發(fā)展“低碳經(jīng)濟(jì)”、技術(shù)創(chuàng)新、節(jié)能減排是我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略。隨著經(jīng)濟(jì)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(fù)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(xiàng)目中電纜橋架的需求也與日俱增，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)，頒發(fā)線路和配網(wǎng)工程綠色行動(dòng)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(duì)10kV電纜線路部分二線、四線和六線電纜橋架子模塊進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和選擇，探討設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)研究。

　　1、山東電纜橋架材質(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(jiǎn)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(diǎn)，且其生產(chǎn)過程的附加價(jià)值不高，表面防腐采用噴漆、靜電噴涂或鍍鋅等幾種方法?！赌暇W(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)V1.0》(下簡(jiǎn)稱標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì))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(yùn)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(jī)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(jià)值，為節(jié)能減排、建設(shè)綠色電網(wǎng)等做出貢獻(xiàn)。合金塑料電纜橋架具有絕緣性能好、抗老化、耐腐蝕性強(qiáng)、重量輕強(qiáng)度高、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)良的電氣性能，可彌補(bǔ)傳統(tǒng)鋼制橋架的缺陷。

　　1.2　合金塑料電纜橋架特點(diǎn)

　　1)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(gè)零部件，能有效提高電纜橋架安裝的靈活性和快捷性。同時(shí)，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(jī)械。相對(duì)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(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)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(jìn)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(jì)

　　2)良好的外觀設(shè)計(jì)，較強(qiáng)的裝飾性

　　合金塑料電纜橋架采用可塑強(qiáng)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(jì)，使其可任意組合，裝飾性較強(qiáng)。垂直三通、彎通、水平四通和異徑接頭的外觀設(shè)計(jì)如圖2所示。

　　圖2　合金塑料電纜橋架的外觀設(shè)計(jì)

　　3)使用壽命長(zhǎng)，運(yùn)行維護(hù)成本低

　　因傳統(tǒng)鋼制橋架防腐性能較差，需對(duì)橋架進(jìn)行定期涂刷、檢修，材料費(fèi)、人工成本較高。而合金塑料電纜橋架的耐腐蝕性強(qiáng)，可減少檢修費(fèi)用和維修時(shí)間，使用壽命相對(duì)長(zhǎng)5～8倍，這可減少更換橋架的二次投入費(fèi)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、山東電纜橋架型式的優(yōu)化設(shè)計(jì)

　　2.1　現(xiàn)狀電纜橋架現(xiàn)場(chǎng)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(jì)圖紙尺寸在工廠焊接加工后，成套運(yùn)往施工現(xiàn)場(chǎng)，造成存儲(chǔ)占地面積大，且運(yùn)輸、搬運(yùn)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(chǎng)因地制宜的條件，在橋架施工中，如果發(fā)現(xiàn)橋架設(shè)計(jì)不合理、出線路徑不同、容量不足等情況，導(dǎo)致需要對(duì)橋架進(jìn)行修改，則會(huì)導(dǎo)致諸多不良后果。

　　3)現(xiàn)場(chǎng)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(duì)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(duì)以上問題，需對(duì)橋架的設(shè)計(jì)進(jìn)行合理及建設(shè)性優(yōu)化改進(jìn)。

　　2.2　電纜橋架吊裝優(yōu)化設(shè)計(jì)

　　針對(duì)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(zhǎng)度可根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況配置，靈活避開各種管線或梁柱，優(yōu)化設(shè)計(jì)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(dān)支架預(yù)沖好安裝螺孔，現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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(biāo)準(zhǔn)配置庫，從而可根據(jù)設(shè)計(jì)所開列型號(hào)及數(shù)量快速供貨，現(xiàn)場(chǎng)組裝，縮短安裝期限。橋架安裝全過程無需采用動(dòng)火作業(yè)，消除現(xiàn)場(chǎng)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(jì)內(nèi)容同六線電纜橋架。

　　3、山東電纜橋架接地系統(tǒng)的優(yōu)化改進(jìn)

　　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(hào)線路且要求有較強(qiáng)屏蔽的固定場(chǎng)合，要求其能屏蔽外界高低頻信號(hào)和電磁信號(hào)的干擾，或防止橋架內(nèi)部的信號(hào)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(hào)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(duì)連、對(duì)接，一般接地間距為4～6m。

　　zui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(jì)的經(jīng)濟(jì)性分析

　　采用合金塑料橋架及型式優(yōu)化設(shè)計(jì)后的吊裝，比較標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)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(jìn)一步對(duì)比分析建設(shè)投資和年運(yùn)維費(fèi)用，結(jié)果見表2。

　　經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)后，新方案的年運(yùn)維費(fèi)用僅為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)方案的50%，而合金塑料電纜橋架的使用壽命

　　卻比標(biāo)設(shè)鋼制橋架多20年，改進(jìn)優(yōu)化后的設(shè)計(jì)方案更具經(jīng)濟(jì)性，主要原因是采用新材料后成本降低以及人工安裝費(fèi)用等降低。

　　表1　單位投資對(duì)比分析表/(元/m)

　　表2　建設(shè)投資和年運(yùn)維費(fèi)用表/元

　　5　結(jié)論

　　以提高施工效率、增強(qiáng)電纜安全、加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)、降低工程造價(jià)為出發(fā)點(diǎn)，在《南方電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)V1.0》設(shè)計(jì)圖紙的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際工程特點(diǎn)，對(duì)原有標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)和優(yōu)化選擇。

　　在符合國(guó)家的有關(guān)政策、法規(guī)的前提下，結(jié)合工程設(shè)計(jì)特點(diǎn)及實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，對(duì)山東電纜橋架的材料、型式和安裝方式進(jìn)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(guó)家倡導(dǎo)的“以塑代鋼”、“綠色環(huán)保”、“節(jié)能減排”政策，并對(duì)電纜橋架的安裝進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化分解，使各配件組合配置靈活，倉(cāng)儲(chǔ)占地少，大大減少由于現(xiàn)場(chǎng)變更造成返工的工程量，有效提高施工效率。

相關(guān)文章：山東電纜橋架