電纜橋架設(shè)計與施工的相關(guān)問題探討

孫亮

摘要：文章以某大型石油化工裝置的電氣設(shè)計為例，結(jié)合對電纜橋架的設(shè)計與現(xiàn)場施工服務(wù)的經(jīng)驗，對電纜橋架相關(guān)的問題進(jìn)行了探討，主要包括電纜橋架的材質(zhì)選擇、敷設(shè)路徑規(guī)劃、規(guī)格與數(shù)量的確定、荷載計算、橋架剖面布置及橋架接地等內(nèi)容，同時總結(jié)出電纜橋架規(guī)格計算表，對各類工業(yè)項目的電纜橋架設(shè)計具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：石油化工裝置；電纜橋架；計算表；剖面布置；電氣設(shè)計 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM21 文章編號：1009-2374（2015）15-0150-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.15.078

本工程為某石化公司的丙烯酸及酯生產(chǎn)項目，廠區(qū)內(nèi)建、構(gòu)筑物包含1#變電所、生產(chǎn)控制樓、動力車間、循環(huán)水塔、綜合倉庫、主裝置1、主裝置2、裝卸棧臺、1#～3#罐組等。

1 電纜橋架選型

電纜橋架（Cable Supporting System）是由托架、附件、支（吊）架三類部件構(gòu)成的、支承電纜線路的具有連續(xù)剛性的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。電纜橋架按結(jié)構(gòu)類型可分為電纜托盤、電纜梯架和槽式電纜橋架三類。其中電纜托盤分為有孔托盤、無孔托盤和組裝式托盤三種。按橋架材質(zhì)分為鋼制、玻璃鋼及鋁合金三類。

本工程項目用地位于沿海地區(qū)，其生產(chǎn)環(huán)境主要為爆炸危險區(qū)域2區(qū)，且裝置區(qū)內(nèi)含有腐蝕性介質(zhì)。因此，室外管架上、主裝置區(qū)內(nèi)的電纜橋架選用熱浸鋅鋼制大跨距電纜梯架。1#變電所內(nèi)電纜夾層、電纜豎井中選擇普通電纜梯架，有利于電纜進(jìn)出配電柜的敷設(shè)及電纜散熱，有利于電纜固定于橋架上。

2 電纜橋架的規(guī)格選擇與剖面布置

2.1 橋架敷設(shè)路徑

結(jié)合總平面布置圖，由于主裝置區(qū)用電設(shè)備多，建筑面積大，且1#變電所內(nèi)布置有15臺變壓器，低壓配電柜出線極其復(fù)雜，所以電力電纜由1#變電所（01為單項號，余同）南、北兩側(cè)電纜井引出，分別進(jìn)入主裝置1（04）、主裝置2（05）的南、北側(cè)。另外，北側(cè)電纜井有橋架引出至總變電所（00）、動力車間（02），南側(cè)電纜井有橋架引出至罐區(qū)泵棚（07、08、09）、生產(chǎn)控制樓（03）。

2.2 橋架規(guī)格選擇

根據(jù)工藝、暖通、給排水等專業(yè)提出的用電設(shè)備條件，由設(shè)備容量或功率確定出供電電纜的截面，再根據(jù)電力電纜的數(shù)量估算出所需電纜橋架的規(guī)格及數(shù)量。根據(jù)《低壓配電設(shè)計規(guī)范（GB50054-2011）》第7.6.14條規(guī)定：“電纜在托盤和梯架內(nèi)敷設(shè)時，電纜總截面積與托盤和梯架橫斷面面積之比，電力電纜不應(yīng)大于40%，控制電纜不應(yīng)大于50%?！蓖瑫r參考江蘇寶勝集團(tuán)的電線電纜手冊，編制了電纜橋架截面選擇的計算表格，如表1所示：

表1 電纜橋架規(guī)格計算表

序號 YJV型電纜標(biāo)稱截面/mm2 0.6/1kV電力電纜規(guī)格及參數(shù) 電纜截面積之和/mm2 單層電纜排列寬度之和/mm

4芯 5芯 （3+1）芯

外徑/mm 根數(shù) 質(zhì)量/kg/km 外徑/mm 根數(shù) 質(zhì)量/kg/km 外徑/mm 根數(shù) 質(zhì)量/kg/km

1 2.5 12.6 228 13.5 252 0 0

2 4 13.7 41 297 14.8 359 13.4 272 6044 562

3 6 14.9 10 390 16.1 4 472 14.6 355 2558 213

4 10 18.0 9 582 19.6 713 17.3 531 2290 162

5 16 20.6 20 854 22.4 20 1053 20.0 769 14547 860

6 25 24.8 1278 27.2 2 1583 23.8 15 1151 7835 411

7 35 27.6 1710 30.5 2134 25.8 25 1465 13070 645

8 50 31.6 2384 35.0 2955 29.9 16 2059 11234 478

9 70 36.8 3280 40.8 4081 34.6 12 2832 11283 415

10 95 41.8 4367 46.4 5422 39.3 14 3786 16983 550

11 120 46.5 5475 51.7 6791 44.2 23 4797 35291 1017

12 150 51.6 6805 57.4 8465 48.0 27 5798 48858 1296

13 185 57.6 8384 64.1 10453 53.8 7220 0 0

14 240 64.9 10794 72.3 13442 60.5 4 9256 11499 242

15 300 71.8 13381 80.0 16673 66.9 11504 0 0

電纜截面面積之和/mm2 181492

所需橋架截面面積之和（填充率按40%計）/mm2 453731

電纜單層排列總寬度/mm 6852

電纜質(zhì)量/kg/m 542

由于變電所內(nèi)變壓器數(shù)量較多，低壓配電柜多達(dá)260臺，低壓配電出線十分復(fù)雜，所以設(shè)計電纜橋架時盡可能的按同一變壓器出線、同一區(qū)域或裝置進(jìn)行敷設(shè)。即按裝置區(qū)內(nèi)各單元、各罐區(qū)分別進(jìn)行電纜橋架核算，若兩個或多個單元的電纜較少，可再合并為同一橋架內(nèi)敷設(shè)。若某單元內(nèi)電纜較多，則根據(jù)核算結(jié)果分多個橋架敷設(shè)。這樣有利于橋架路徑的清晰規(guī)劃，方便電力電纜的施工。表1中數(shù)據(jù)僅為主裝置1北側(cè)某單元的電纜數(shù)量，根據(jù)計算結(jié)果可知，橋架截面積之和約45×104mm2，需采用3根1000mm×150mm（W×H）電纜橋架。其余各單元計算類似，通過計算確定出橋架數(shù)量如下：endprint

1#變電所北側(cè)電纜井引出：進(jìn)入主裝置1、2北側(cè)的橋架均為5根，進(jìn)入總變電所的橋架為2根，進(jìn)入動力車間的橋架2根，預(yù)留橋架為2根。共16根橋架。

1#變電所南側(cè)電纜井引出：進(jìn)入主裝置1、2南側(cè)的橋架均為4根，進(jìn)入罐區(qū)的橋架為2根，進(jìn)入生產(chǎn)控制樓的橋架2根，預(yù)留橋架為4根。共16根橋架。

2.3 橋架荷載估算

根據(jù)各專業(yè)的用電設(shè)備條件計算出全廠電纜橋架的敷設(shè)路徑、敷設(shè)規(guī)格及數(shù)量之后，需要進(jìn)一步計算電纜橋架的荷載并提出條件給結(jié)構(gòu)專業(yè)，以便于結(jié)構(gòu)專業(yè)根據(jù)工程實際進(jìn)行強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性的計算或驗證。橋架荷載計算表格詳見表1所示。采用3根1000mm×150mm（W×H）電纜橋架所敷設(shè)的電纜的質(zhì)量為542kg/m，考慮到實際敷設(shè)時裕量10%～25%，每根橋架的荷載按250kg/m計算。以此類推，橋架（W×H）800mm×150mm、400mm×150mm的荷載分別按200kg/m、100kg/m計算。

2.4 橋架剖面布置

根據(jù)《低壓配電設(shè)計規(guī)范（GB50054-2011）》第7.6.16條規(guī)定：“電纜托盤和梯架多層敷設(shè)時，其層間間距應(yīng)符合下列規(guī)定：……2.電力電纜間不應(yīng)小于0.3m；……。”第7.6.17條規(guī)定：“幾組電纜托盤和梯架在同一高度平行敷設(shè)時，各相鄰電纜托盤和梯架間應(yīng)有滿足維護(hù)、檢修的距離。”

結(jié)合上述規(guī)范的規(guī)定，考慮到電纜橋架（W×H-1000mm×150mm）寬度較寬，為了滿足電纜敷設(shè)時的方便，電纜橋架層間間距為450mm。同時考慮到檢修、施工的需要，兩列橋架之間設(shè)置供檢修、施工用的走道板，寬度為600mm。另外考慮到檢修人員的行走方便，橋架立柱（或橋架與上層構(gòu)架）的高度不小于2.2m。

因此，1#變電所南、北側(cè)橋架引出均按4層×4列布置16根橋架，兩條檢修通道（南北側(cè)剖面布置相同）。

3 施工現(xiàn)場遇到的問題

筆者作為設(shè)計代表進(jìn)行現(xiàn)場服務(wù)期間，遇到了一些有關(guān)電纜橋架在設(shè)計方和施工方不到位的情況，結(jié)合設(shè)計圖紙并查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、圖集，解決問題如下：

3.1 裝置區(qū)內(nèi)橋架應(yīng)盡量靠近用電設(shè)備

施工過程中，裝置區(qū)內(nèi)距離主干橋架60m左右的用電設(shè)備組（約8～10臺），設(shè)計時采用電纜出橋架后穿鍍鋅鋼管沿墻、埋地敷設(shè)的方式，敷設(shè)路徑并非直線且有4～5處彎頭。施工單位遇到這樣的情況，施工難度大，且電纜截面較大，業(yè)主在以后檢修、更換電纜時將破壞原有的硬化路面，維護(hù)非常不便。

因此，在現(xiàn)場進(jìn)行設(shè)計變更，敷設(shè)方式改為從主干橋架引出小規(guī)格橋架至該用電設(shè)備組，橋架支架現(xiàn)場制作，安裝在已有立柱上、墻上或在空曠地帶增設(shè)鋼柱。在布置有縱橫交錯的工藝管道的裝置內(nèi)，橋架盡可能地接近用電設(shè)備減少了穿線管與其他管線的交叉，有利于供電可靠性、安全性，有利于電纜橋架、電力電纜的維護(hù)。

3.2 橋架敷設(shè)路徑應(yīng)考慮配線長度

項目中2套裝置設(shè)備布置完全相同，從位置上看，主裝置2用電設(shè)備的配線長度比主裝置1的配線長度多150m。設(shè)計在規(guī)劃橋架數(shù)量時忽略了電壓降對電纜截面選擇的影響，特別是針對同一臺大功率用電設(shè)備的電纜，考慮電壓降的影響后，主裝置2的電纜截面比主裝置1的高出一個截面等級。因此，造成主裝置2南側(cè)進(jìn)入的電纜橋架需要增加1根1000mm×150mm，由于設(shè)計圖紙時已考慮4根橋架為預(yù)留，才使得現(xiàn)場能夠繼續(xù)順利的施工。

3.3 電纜橋架的接地

由于設(shè)計文件中沒有交代清楚電纜橋架采用何種接地方式，導(dǎo)致現(xiàn)場施工人員無法施工。通過查閱規(guī)范可知：“金屬電纜橋架及其支架和引入或引出的金屬電纜導(dǎo)管必須接地（PE）或接零（PEN）可靠，且必須符合下列規(guī)定：（1）金屬電纜橋架及其支架全長應(yīng)不少于2處與接地（PE）或接零（PEN）干線相連接；（2）非鍍鋅電纜橋架間連接板的兩端跨接銅芯接地線，接地線最小允許截面積不小于4mm2。”“沿電纜橋架敷設(shè)銅絞線、鍍鋅扁鋼及利用沿橋架構(gòu)成電氣通路的金屬構(gòu)件，如安裝托架用的金屬構(gòu)件作為接地干線時，電纜橋架接地時應(yīng)符合下列規(guī)定：全長大于30m時，應(yīng)每隔20～30m增加與接地干線的連接點?！比珡S主干橋架全長約1200m，通過比選采用跨接地線的方式進(jìn)行接地。橋架之間跨接線采用BVR-1×35mm2，并在室外管廊柱上每隔20～30m設(shè)置接地端子箱，最終接至接地干線。電纜橋架、管架上的各類工藝管道每隔20～30m通過銅芯跨接線與接地端子箱連接，同時電纜支架采用爪型螺母與電纜橋架進(jìn)行連接固定，使其與電纜橋架形成可靠的電氣連通。

4 結(jié)語

電纜橋架是為石油化工裝置提供動力的專用通道，橋架規(guī)劃的經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行、運行安全，將為建設(shè)單位節(jié)約大量的經(jīng)濟(jì)投資，包括管架、電力電纜、電纜橋架等。本文對電纜橋架的選型、敷設(shè)路徑規(guī)劃、橋架規(guī)格及數(shù)量的計算、荷載計算、剖面布置、橋架接地等內(nèi)容及施工現(xiàn)場遇到的一些關(guān)乎設(shè)計的問題進(jìn)行了探討，恐有不足之處，望與同行業(yè)者共同進(jìn)行交流。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯：蔣建華）endprint