一起架空電纜橋架滑落事件分析及處理

宋俊峰，姬 輝，伍治國(guó)

(中電投河南電力有限公司開封發(fā)電分公司，河南 開封 475002)

一起架空電纜橋架滑落事件分析及處理

宋俊峰，姬 輝，伍治國(guó)

(中電投河南電力有限公司開封發(fā)電分公司，河南 開封 475002)

針對(duì)某電廠發(fā)生的一起架空電纜橋架大范圍滑落的不安全事件，從橋架選型、規(guī)格選取、材質(zhì)要求、電纜敷設(shè)規(guī)范要求和安裝質(zhì)量等方面分析事件發(fā)生的原因，并采取了處理措施，取得了較好的效果，為其他企業(yè)電纜橋架的后期治理提供了參考借鑒。

電纜橋架；滑落；電纜敷設(shè)

0 引言

電纜橋架作為支撐和放置電纜的支架，在工程上應(yīng)用非常廣泛。某電廠2×600 MW擴(kuò)建工程電纜敷設(shè)采用梯形架空電纜橋架和電纜溝敷設(shè)2種方式，其中主廠房6 kV母線段至6 kV爐后公用段動(dòng)力電纜自主廠房外固定端至爐后公用段，采用地上綜合管架排架的架空敷設(shè)方式。2013年3月，該綜合管架上最上層電纜橋架及所載6 kV動(dòng)力電纜大范圍滑落至地面，造成爐后公用段母線失壓，給2臺(tái)機(jī)組的安全運(yùn)行造成極大影響。

1 電纜橋架基本情況

該廠綜合管架于2008年底建成，為全鋼結(jié)構(gòu)，管架寬為3 m，柱距為6 m。管架立柱采用D400× 10 m和D500×10 m直縫鋼管，主橫梁、主次梁采用H型鋼，其他次梁均為工字鋼Ⅰ25a，材質(zhì)采用Q235。所有縱梁、次梁和立柱以及次梁與橫梁都用M22高強(qiáng)度螺栓連接，螺栓等級(jí)為10.9級(jí)，其他部位的連接為焊接，焊條為E43系列。管架全長(zhǎng)220 m，其中空壓機(jī)房自東向西至6 kV爐后公用段管架長(zhǎng)為120 m。管架按上、中、下3層布置，放置管線有生活用氣管、啟動(dòng)爐蒸汽管、輸灰管和壓縮空氣管等。管架中、下2層北側(cè)鋼梁外沿均勻焊接有14號(hào)槽鋼，槽鋼間距為2 m，槽鋼由上至下有6層托臂通過M22螺栓連接，用于支撐6層梯階式電纜橋架，橋架型號(hào)為600 mm×150 mm×3 mm，層距為200 mm，橋架橫檔寬為50 mm，托臂長(zhǎng)為670 mm，厚為4 mm，每層橋架底部均為防火蓋板，上部扣有槽蓋板。槽蓋板、托臂和橋架以及橋架配套螺栓材質(zhì)均為熱鍍鋅。

2 電纜橋架滑落事件經(jīng)過

2013-03-10T14：37，6 kV爐后公用A，B段母線電源開關(guān)零序保護(hù)動(dòng)作，母線失壓，造成2臺(tái)機(jī)組脫硫系統(tǒng)、輸煤系統(tǒng)、中水系統(tǒng)全部停運(yùn)，機(jī)組被迫減負(fù)荷運(yùn)行?，F(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，廠區(qū)綜合管架上第6層直通段電纜橋架及橋架內(nèi)12根6 kV動(dòng)力電纜，從空壓機(jī)房位置至6 kV爐后公用段配電室前電纜豎井段滑落至地面，其中包括6 kV A，B公用段2路進(jìn)線電纜在內(nèi)的4根電纜絕緣損壞，造成公用段零序保護(hù)動(dòng)作。6 kV公用段配電室前2處電纜豎井受橋架滑落拉力的影響向東傾斜，空壓機(jī)房處橋型電纜橋架嚴(yán)重扭曲，滑落層電纜橋架兩端個(gè)別托臂損壞嚴(yán)重，第5層電纜橋架由于受到頂層橋架滑落刮蹭，個(gè)別位置稍稍向外傾斜，其余4層均正常。

故障發(fā)生后，為盡快恢復(fù)機(jī)組正常運(yùn)行，該廠將公用段進(jìn)線電源2根故障電纜斷開，將其余6根正常的電纜投運(yùn)(2路進(jìn)線電源電纜共8根)，恢復(fù)6 kV公用段母線供電。3月12日故障電纜修復(fù)，并做直流耐壓試驗(yàn)合格后投運(yùn)。3月13日，該廠將滑落的12根電纜(共計(jì)120 m)用吊繩固定在綜合管架工字鋼上。由于6 kV動(dòng)力電纜采用ZRYJV型阻燃交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電纜(不帶鎧裝)，為避免電纜較長(zhǎng)時(shí)間處于非正常狀態(tài)而損壞絕緣層，控制吊繩間距在2 m以內(nèi)。

3 電纜橋架滑落原因分析

電纜橋架滑落事件發(fā)生后，從該橋架的設(shè)計(jì)、選型、規(guī)格、材質(zhì)、電纜敷設(shè)規(guī)范及橋架施工安裝質(zhì)量等方面進(jìn)行了檢查，分析了橋架滑落的原因。

3.1 電纜橋架型式、規(guī)格選擇要求

CECS31—2006《鋼制電纜橋架工程設(shè)計(jì)》中對(duì)橋架型式的選擇和梯架規(guī)格的選擇有明確要求，其中對(duì)橋架型式的選擇要求如下：

(1) 對(duì)需屏蔽的電纜回路，或?qū)τ?、腐蝕性液體、易燃粉塵等環(huán)境有防護(hù)要求的電纜敷設(shè)場(chǎng)所，應(yīng)采用有蓋無孔型托盤；

(2) 在需要因地制宜組裝的場(chǎng)所，宜選用組裝托盤；

(3) 除上述2種情況外，可用節(jié)能型、有孔型托盤或梯架；

(4) 在易積灰和其他需遮蓋的環(huán)境或戶外場(chǎng)所，宜選用帶有蓋板的托盤、梯架。

對(duì)梯架寬度和高度的要求主要有以下2點(diǎn)：

(1) 電纜在托盤、梯架內(nèi)的填充率應(yīng)不超過國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值。動(dòng)力電纜可取40 %～50 %、控制電纜可取50 %～70 %，且宜預(yù)留10 %～25 %的工程發(fā)展裕量；

(2) 所選托盤、梯架規(guī)格的承載能力、工作均布荷載應(yīng)不大于所選荷載等級(jí)的額定均布荷載。

依據(jù)上述橋架型式、規(guī)格的選擇要求，并結(jié)合該工程電氣施工圖、電纜敷設(shè)數(shù)量、電纜直徑、敷設(shè)間距要求以及綜合管架管線輸送介質(zhì)等各方面綜合考慮，該工程選用4 mm裝配式電纜托臂，6層型號(hào)為600 mm×150 mm×3 mm、跨距為2 m的電纜梯架，且梯架底部為防火蓋板，上部扣有槽蓋板組成的密閉性電纜橋架，符合CECS31—2006《鋼制電纜橋架工程設(shè)計(jì)》中的相關(guān)強(qiáng)制性條文和設(shè)計(jì)規(guī)程要求；并根據(jù)該梯架型號(hào)查負(fù)荷曲線(制造廠樣本)，該梯架滿足最大允許荷載大于梯架計(jì)算荷載以及托盤、梯架在承受額定均布荷載時(shí)的相對(duì)撓度不大于1/200的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 電纜橋架材質(zhì)要求

CECS31—2006《鋼制電纜橋架工程設(shè)計(jì)》中對(duì)橋架及其受力附件的材質(zhì)要求如下：

(1) 電纜托盤、梯架的材質(zhì)宜采用冷軋板，但在滿足強(qiáng)度要求的條件下，可使用熱軋板；

(2) 600 mm寬的梯架允許最小板材厚度不應(yīng)小于2 mm；

(3) 手工焊接用焊條應(yīng)符合GB/T5117—1995《碳鋼焊條》的規(guī)定；

（4）普通螺栓材質(zhì)應(yīng)符合GB/T700—1988《碳素結(jié)構(gòu)鋼》中Q235A的要求。緊固件材質(zhì)應(yīng)符合GB/T715—1989《標(biāo)準(zhǔn)件用碳素鋼熱軋圓鋼》的要求。

該工程選用的600 mm寬的梯架板材厚度經(jīng)實(shí)際測(cè)量為3 mm，梯架、連接板、托臂和上蓋板均采用熱鍍鋅冷軋板，螺栓等級(jí)為10.9級(jí)、焊條采用E43系列與橋架本體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度相適應(yīng)，均滿足工程設(shè)計(jì)要求；而且經(jīng)事故現(xiàn)場(chǎng)檢查，除空壓機(jī)房處橋架(滑落橋架與未滑落橋架分界點(diǎn))因受到滑落橋架的拉力扭曲外，其余橋架包括滑落部分外形均正常，因此橋架材質(zhì)滿足工程設(shè)計(jì)要求。

3.3 電纜敷設(shè)規(guī)范要求

在GB50217—2007《電力工程電纜敷設(shè)規(guī)范》和《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》中，對(duì)電纜沿支架、橋架水平敷設(shè)的要求如下：

(1) 電纜沿橋架或托盤敷設(shè)時(shí)，應(yīng)單層敷設(shè)，排列整齊，不得有交叉，拐彎處應(yīng)以最大截面電纜允許的彎曲半徑為準(zhǔn)；

(2) 不同等級(jí)電壓的電纜應(yīng)分層敷設(shè)，高壓電纜應(yīng)敷設(shè)在上層；

(3) 同等級(jí)電壓的電纜沿支架敷設(shè)時(shí)，水平凈距不得小于35 mm。

現(xiàn)場(chǎng)查看該廠第5層橋架共敷設(shè)6 kV動(dòng)力電纜6根，分別是ZR-YJV-3×70 mm2電纜2根，ZR-YJV-3×50 mm2電纜4根；而滑落層電纜橋架共敷設(shè)6 kV動(dòng)力電纜12根，分別是ZR-YJV-3×240 mm2電纜8根，ZR-YJV-3×185 mm2電纜2根，ZR-YJV-3×50 mm2電纜2根。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況，該廠選用600 mm寬的橋架，每層敷設(shè)6～8根6 kV動(dòng)力電纜較好，而頂層敷設(shè)12根動(dòng)力電纜顯然無法滿足電纜單層水平敷設(shè)和水平凈距的相關(guān)規(guī)定，電纜敷設(shè)時(shí)重疊、交叉、盤繞勢(shì)必會(huì)造成橋架兩側(cè)承擔(dān)負(fù)載不均，引發(fā)橋架傾斜。

3.4 電纜橋架安裝要求

在GJB/T-721《電纜橋架安裝規(guī)范》中對(duì)橋架、托臂的安裝有以下規(guī)定：“電纜橋架托臂與立柱之間、橋架與托臂之間螺栓及橋架連接板螺栓應(yīng)緊固無遺漏。”經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)查看，該廠在電纜橋架安裝時(shí)，施工方未按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工，全部6層電纜橋架與托臂間均未安裝連接螺栓，所有橋架只是平鋪在托臂上。

經(jīng)檢查，連接托臂的槽鋼與鋼梁焊接完好，無脫焊現(xiàn)象，托臂與槽鋼連接螺栓、橋架連接板螺栓均可靠連接?；錁蚣軆啥说膫€(gè)別托臂損壞為橋架滑落時(shí)的下墜拉力造成托臂承擔(dān)力過大所致，與托臂本身的質(zhì)量和選型無關(guān)。

綜上所述，電纜橋架各層電纜敷設(shè)不均，頂層橋架電纜填充率過大，在不滿足單層敷設(shè)的條件下，多層填充的電纜靠橋架外側(cè)敷設(shè)過多，電纜自重太重，造成電纜橋架向外傾斜，又由于電纜橋架與托臂間未安裝連接螺栓，造成電纜橋架與托臂連接不牢固，最終造成橋架滑落。

4 電纜橋架滑落處理措施

(1) 首先更換頂層損壞的托臂，然后在頂層電纜橋架恢復(fù)時(shí)，將橋架內(nèi)12根動(dòng)力電纜適當(dāng)往下層分散，將2根185 mm2動(dòng)力電纜移至第5層橋架，并對(duì)第5，6層橋架內(nèi)的動(dòng)力電纜每隔10 m進(jìn)行水平捆扎，以防止橋架承擔(dān)負(fù)載不均。另外，該廠已計(jì)劃在底層電纜橋架下再增加1組橋架，橋架選型為450 mm×150 mm×2 mm，屆時(shí)再次對(duì)頂層橋架內(nèi)的動(dòng)力電纜進(jìn)行分散處理。

(2) 因橋架橫擔(dān)與托臂不完全一一對(duì)應(yīng)，而且由于橋架層間距離的影響，橋架橫擔(dān)與托臂之間無法通過安裝螺栓進(jìn)行固定，該廠將1根型號(hào)為50 mm×50 mm×3 mm的角鋼焊接至多層電纜橋架單臂托架的外側(cè)，焊接密度為每隔2個(gè)托臂焊接1根，以加固橋架和托臂的連接，從而起到防止橋架滑落的目的。

(3) 對(duì)于新增加的一層電纜橋架，因選型不同，該廠計(jì)劃在每支托臂端部外沿焊接1根高度約為100 mm的型號(hào)為50 mm×50 mm×3 mm的角鋼，以防止該層橋架滑落。

5 結(jié)束語

架空電纜橋架由于其整齊、美觀，密閉式橋架因其防火、防爆、防干擾，不存在積水問題，可靠性高以及敷設(shè)電纜數(shù)量多等諸多優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)工礦企業(yè)得到廣泛應(yīng)用。但橋架施工如果不能嚴(yán)格按照施工安裝規(guī)范進(jìn)行，將會(huì)在后期釀成嚴(yán)重后果。大面積的電纜橋架滑落事件在國(guó)內(nèi)并不多見，尤其是對(duì)于多層橋架中某一層橋架滑落后的整改處理沒有經(jīng)驗(yàn)可取。如果按照電纜橋架施工安裝規(guī)范要求進(jìn)行整改，難度非常大，也不符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。該廠通過在托臂外側(cè)焊接角鋼的方式對(duì)固定橋架起到了比較好的效果，也為其他企業(yè)在電纜橋架的后期治理中提供了參考借鑒。

2014-11-23。

宋俊峰(1975-)，男，工程師，主要從事發(fā)電廠電氣運(yùn)行技術(shù)管理及電氣設(shè)備點(diǎn)檢維護(hù)工作，email：kfsjf19751220@163.com。

姬 輝(1972-)，男，工程師，主要從事發(fā)電廠運(yùn)行生產(chǎn)及技術(shù)管理工作。

伍治國(guó)(1977-)，男，工程師，主要從事發(fā)電廠電氣設(shè)備檢修、維護(hù)工作。