张煜,李金海,刘森
在水泥工程中,电缆桥架是一类必不可少的材料,电缆材料的规格、类型、材质等多有不同,需根据实际情况,确定电缆桥架的技术参数和使用要求,规范招标内容。
水泥工程中应用的电缆桥架,按照结构形式分为电缆托盘(又可细分为有孔托盘、无孔托盘和组装式托盘)、梯级电缆桥架、槽式电缆桥架及网格式电缆桥架,不同类型的电缆桥架如图1所示;按照材质分为钢制、铝合金制、玻璃钢电缆桥架;按照电缆桥架表面处理方式分为热镀锌、热浸锌、VCI双金属涂层、彩色涂层钢板、粉末喷涂等电缆桥架;按照防火需求分为防火桥架与普通桥架。
图1 不同类型的电缆桥架(按结构形式分类)
在实际水泥工程项目中,应根据不同的项目环境,选择不同的电缆桥架形式,以满足工程和设计需要。如在腐蚀严重的环境中(高温高湿),应采用热浸锌防腐工艺的电缆桥架;在需屏蔽电气干扰的环境中,应选用槽式电缆桥架(带盖);在容易积灰和其他需遮盖的环境或户外场所,宜增加盖板;在高温、腐蚀性液体或有油的溅落等需防护场所,宜选择有孔托盘;在要求防火、使用金属桥架的环境中,应对桥架及附件表面施加防火涂层。
根据实际项目需要,选择合适类型的电缆桥架后,即可开始在车间内布置桥架,电缆桥架布置设计要点及容积率计算如下文所述。
(1)同侧布置多层桥架时,应按电压等级从高到低的电力电缆、从强电至弱电的控制电缆、信号电缆、通讯电缆由上而下的顺序排列。
(2)同一重要回路的工作与备用电源电缆,应布置在不同层的桥架上。
(3)若电力电缆与弱电电缆布置在同一层桥架中,应采用隔板分隔。
(4)电缆桥架在穿过防火墙或防火楼板时,应采取防火封堵措施。一般可以采取膨胀型防火泡沫、防火泥、膨胀型防火块等满足防火要求。
(5)电缆桥架不宜敷设在气体管道和热力管道的上方及液体管道的下方。
(6)当沿桥架全线单独敷设接地干线且接地干线采用扁钢时,室内敷设截面应≮60mm2,室外敷设截面应≮100mm2。同时还应注意,在T/CECS 31-2017《钢制电缆桥架工程技术规程》中,取消了2006版规范中利用桥架系统构成接地干线的内容,因为此内容与GB/T 50065-2011《交流电气装置的接地设计规范》中“正常使用中承受机械应力的结构部分不应作为PE或保护联结导体”相冲突,在实际设计时应引起重视。
在工程设计中,桥架电缆容积率是一个重要的参数。若容积率过高,则会出现散热效果不佳、盖板无法扣紧、后期无法增加电缆等问题。
在GB 50054-2011《低压配电设计规范》中,规定电缆总截面积与托盘和梯架横断面积之比,电力电缆≯40%,控制电缆≯50%。在GB 51348-2019《民用建筑电气设计标准》中,相关规定与《低压配电设计规范》近似,但还要求槽盒内电缆根数≯30根。在T/CECS 31-2017《钢制电缆桥架工程技术规程》中规定,动力、照明电缆≯50%,弱电及控制电缆≯70%,且宜预留10%~25%的扩展余量。
以工程经验来说,桥架容积率一般应按电力电缆≯40%,控制电缆≯50%来设计,同时预留10%~25%的扩展余量。桥架容积率F的计算一般有以下两种方法:
(1)所有电缆的总截面积之和与桥架的截面积之比即为桥架容积率
式中:
W——桥架的宽度
H——桥架的高度
Si——电缆i的截面积
(2)所有同层电缆的外径之和与桥架宽度之比即为桥架容积率
式中:
Di——电缆i的外径
按照规范要求,一般预留10%~25%的扩展余量,因此采用此两种方法计算时,还应加上余度系数。
式中:
K——余度系数,按1.1~1.25取值
在具体项目中,应根据桥架内电缆敷设的情况,合理选择计算方法,否则会出现容积率计算值与实际情况偏差较大的问题。如,根据电缆类型选取适当的计算方法:当电缆只允许单层敷设且桥架用于敷设较大截面的动力电缆时,应采用式(4);当电缆允许多层敷设且桥架用于敷设控制电缆及信号电缆时,应采用式(3)。
在水泥工程中,无论电缆在桥架内的任何弯曲部位,均应满足电缆弯曲半径的要求。在GB 50303-2015《建筑电气工程施工质量验收规范》中,电缆最小允许弯曲半径的规定见表1。GB 50217-2018《电力工程电缆设计规范》规定,自容式铅包充油电缆的最小允许弯曲半径,可按电缆外径的20倍计算。在GB/T 12706-2020《额定电压1kV(Um=1.2kV)到35kV(Um=40.5kV)挤包绝缘电力电缆及附件第1部分:额定电压1kV(Um=1.2kV)和3kV(Um=3.6kV)电缆》中,电缆最小允许弯曲半径规定见表2。而在GB 51348-2019《民用建筑电气设计标准》中,电缆最小允许弯曲半径规定见表3。
表1 GB 50303-2015电缆最小允许弯曲半径的规定*
表2 GB/T 12706-2020电缆最小允许弯曲半径的规定*
从表1~表3可以看出,不同规范对于电缆最小允许弯曲半径的规定不完全相同。综合基本规范中的规定,我们认为,对于水泥工程中的电缆,在桥架中敷设时,可考虑电缆最小允许弯曲半径按照无铠装动力电缆15D、有铠装动力电缆12D;无铠装控制电缆6D、有铠装控制电缆12D,校验桥架弯通处是否满足电缆要求。多个项目的实际应用证明,以上最小允许弯曲半径可以满足实际工程需求。
表3 GB 51348-2019电缆最小允许弯曲半径的规定*
项目电缆桥架需满足GB 50217-2018《电力工程电缆设计规范》、GB 50054-2011《低压配电设计规范》、QB/T 1453-2003《电缆桥架》、T/CECS 31-2017《钢制电缆桥架工程技术规程》、GB/T 21762-2008《电缆管理电缆托盘系统和电缆梯架系统》、GB/T 23639-2017《节能耐腐蚀钢制电缆桥架》、GB 29415-2013《耐火电缆槽盒》、JB/T 10216-2017《电控配电用电缆桥架》、JG/T 491-2016《建筑用网格式金属桥架》、GB 50303-2015《建筑电气工程施工质量验收规范》等国家规范要求,如果项目在海外地区实施(如美国等),则还应满足NFPA 70-2014《美国国家电气规程》、NEMA VE1-2002《金属电缆桥架系统规范》等规范的相关要求。
在电缆桥架的技术参数中,其厚度要求是很重要的一项指标,在JB/T 10216-2017《电控配电用电缆桥架》和T/CECS 31-2017《钢制电缆桥架工程技术规程》中均有相关的规定,两个规范中对电缆桥架的厚度要求略有不同,项目实际应用时需综合两个规范中的要求。对于普通电缆桥架的板材来说,其最小允许厚度可以统一为:
(1)150mm<桥架宽度≤300mm时,槽体厚度选择≮1.2mm,盖板厚度选择≮1.0mm。
(2)300mm<桥架宽度≤500mm时,槽体厚度选择≮1.5mm,盖板厚度选择≮1.5mm。
(3)500mm<桥架宽度<~800mm时,槽体厚度选择≮2.0mm,盖板厚度选择2.0mm。
若项目环境为高温、高湿条件,必须要求电缆桥架辅件(如托臂、弯通等)的防腐处理与电缆桥架主体结构保持一致,且电缆桥架及其辅件的表面防护层需经48h耐盐雾检验,同时应按T/CECS 31-2017《钢制电缆桥架工程技术规程》规定中4.5节要求,选择适宜的防腐处理方式。
电缆桥架的选型和设计是水泥工程项目电气专业工作中的重要一环。在实际项目中,设计者应从项目环境条件、合同技术要求、国家相关规范等方面,综合考虑桥架的类型、防腐形式、材质等,还要在设计中合理考虑电缆桥架的安装方式、安装位置、桥架容积率与电缆最小允许弯曲半径要求,确保设计出满足项目要求、符合国家标准的桥架结构形式。