多功能模块化电缆支架的研制和开发及功能使用

国网河南省电力公司安阳县供电公司 司洪波

1 引言

电缆敷设过程中，需要将电缆从电缆盘上拉扯下来，电缆长度较长，间隔距离较长，因此需要使用电缆支架对电缆进行支撑，避免电缆因为与地面的直接接触而出现磨损问题[1]。当前，采用的电缆支架多为单一功能，只能对一个方向一股或者几股进行支撑，无法做到高度随着电缆距离铺设地与电缆盘的远近针对性调节，同时在电缆铺设过程中通常需要依据电缆盘位置采用不同方向的电缆支撑，即在实际应用中需要同时铺设多个支架点，严重浪费铺设电缆时间，容易加剧工作人员的工作强度[2]。针对上述问题，本文研制多功能模块化电缆支架，提高电缆铺设作业效率。

2 多功能模块化的电缆支架的研制和开发

2.1 电缆支架的开发的类型

电缆支架的主要材料为纤维增强塑料，这种材料应用非常普遍，属于复合材料，通常的组成部分包括短切或者连续纤维、织物增强热塑性树脂体、热固性基体，并且主要以玻璃纤维作为树脂基复合材料[3]。纤维增强塑料作为一种复合材料，具有明显的应用优势，一是不会对组分材料的原本性能造成破坏，二是可以做到对不同组分材料的彼此补偿，从而使材料整体表现出更加优越的特殊性能[4]。纤维增强塑料的根本特性在于可设计性，即当组分材料比例与类型不同时，纤维增强塑料的功能用途会表现出一定差异，因此用其开发电缆支架时，可以根据实际应用环境与功能的差异，针对性地改变组分材料的比例与类型，实现防腐、耐磨、绝缘等不同性能。

电缆支架通常根据应用场所的差异而需要采用不同的装配方式，从这一角度对电缆支架进行分类，可以分为整体型与分体型两种。整体型电缆支架适用于开阔的电缆敷设环境，运输较为不便，因此应用场所较为固定。整体型电缆支架的不同部件需要通过连接工艺固定为统一整体，多采用压膜工艺，将不同复合物放到模具中，通过加热、加压后使其固定成型。这一环节需要根据实际使用需求，将模具设计为需求的形状，使最终成型的电缆支架可以满足实际使用需求，特别是一次成型，同一型号的强度普遍较高。然而，整体型电缆支架的工艺较为复杂，在实际使用中较为受限。

相比之下，分体型电缆支架的应用范围更广，标准化程度较高，便于运输与安装。分体型电缆支架通常由多个构件共同构成，部件间的连接主要采用卡槽或者连接件，通常采用拉挤工艺，即将模具放置于高温环境中，利用高温加热将浸渍树脂的连续长纤维进行持续拉挤，最终再根据实际使用需求对其进行切割与组装。分体型电缆支架也有着一定劣势，主要表现为形状单一，目前应用较为广泛的支架类型为卡槽式分体型复合材料支架，这种支架的优势体现在可以对托臂数量与高度进行自由调整，并且还能在矩阵安装断面中使用。

2.2 多功能模块化的电缆支架构成

多功能模块化的电缆支架主要包括电缆支架、支撑杆、调节装置与支撑底座等，电缆支架采用多组独立设计的方式，加设了左右电缆布置点，通过调节装置可以根据实际应用需求调节电缆支架的支撑高度与倾斜度，从而实现对多角度的电缆支撑要求，并且可以有效保障电缆排列的工整性。电缆支架采用左、中、右多组放置座的设计，所有放置架均支持单独调节，从而实现电缆支架可对多股不同高度的电缆进行固定支撑，有效提高电缆支架的实用性。

在电缆支架下方安设支撑杆，采用合理的结构设计可以实现支撑杆与调节装置的配合使用，实现对电缆支撑杆高度的随意调节。支撑杆与调节装置的联动使用，不仅可以有效拓展电缆支架的移动范围，扩大电缆支架布置点，还可以增强对各类崎岖路面的适应性，满足不同环境下的电缆布置要求。支撑底座采用新型的结构设计，可以多方向对电缆支架进行支撑，且底座安装了防滑垫，可以提高电缆支架整体的防滑耐磨性，使电缆支架具有更良好的稳定性，拓展电缆支架的适用范围。

2.3 电缆支架的布置与固定

电缆隧道断面为2.4m×2.4m，为保障电缆隧道的正常使用，需要在内部配置通风设施以及照明设施，在实际安装过程中，为保障运维人员可以安全出入电缆隧道，需要预留出大于0.85m 的过道。在安装电缆支架时，专业人员需要预先根据内部通风以及照明设施的布设情况制定好电缆支架的布设方案，以便于后续工作人员的顺利安装。工作人员在水平敷设过程中，需要考虑到沿线可能会发生热胀冷缩以及蠕形变位等问题，因此在实际布设过程中必须控制两个电缆支架间的距离超过3m，同时为了避免轴向力的危害，还需要采用连续固定的方式连接电缆支架的接头位置。

工作人员在斜坡敷设过程中，应在刚性固定处预留一定的斜坡高位，且电缆支架间的布设距离不能小于2.5m。为了有效保障电缆支架的强度，一定要避免使用膨胀式螺栓进行固定，本研究主要使用高强铝合金与不锈钢可调型自撑式组合支架，并利用支撑杆配合调节装置对高度进行-100～200m 的调节，对倾斜度进行0～30°的调节。

2.4 电缆抱箍

电缆抱箍在制作时考虑到刚度要求，主材选用高强度铝合金，其需要固定在电缆支架主体，通常采用可以有效保障线路短路电动力条件需求的不锈钢螺栓进行固定。在固定过程中，接触面不仅应保持光滑整齐，而且抱箍出口应留有一定弧度，以此避免电缆局部应力出现巨幅增长的情况。电缆隧道温度一旦改变，由于热胀冷缩原理，电缆长度可能会因此而发生改变。在本身刚性作用力的影响下，电缆便会因为温度的改变，在末端累积热机械力。在累积到一定程度以后，热机械力一旦没有得到释放，必然会在作用力下导致电缆的移位与起拱，并且可能伴随局部弯曲度过大，而在长期运行时，电缆局部始终处于最大弯曲半径以上，便有可能损坏掉金属保护套，因此就会导致电缆性能受到损害，严重缩短其使用寿命。

根据电缆支架的固定要求，采用半波长垂直蛇形敷设方法，在实际敷设过程中，预先对电缆支架的位置进行调整，同时敷设位置选择于最上方支架电缆，并提前设置好下层的回路。在敷设过程中，手推平板车内设置牵引头，并采用输送机与人工牵引相结合的输送方式。为了保护电缆受到损坏，在夹具内部配置了橡胶衬垫，并从牵引头一端将电缆放置于电缆支架上，通过蛇形敷设延长电缆，以完成蛇形敷设工作。

3 多功能模块化的电缆支架的功能使用

3.1 多功能模块化电缆支架的功能介绍

传统电缆接头制作方式存在着耗时长，人员操作不便与效率低的问题，因此，需要借助多功能模块化电缆支架提高设备的应用性，丰富传统设备的多用途功能。本文提出的一种移动支架工具，主要用于电缆支撑与固定。多功能模块化的电缆支架是一种可重复使用和可定制化的电缆支架系统，通过组合不同类型的模块，可以满足各种不同规格和形状的电缆布线需求。

在实际应用中，多功能模块化的电缆支架可以根据实际需要进行组装和拆卸，适应不同电缆布线的要求。无论是在机房、工厂、商场还是其他场所，都可以根据实际情况灵活配置。电缆支架采用高强度的材料制成，具有较好的耐腐蚀和抗震能力，能够保证电缆的安全性和稳定性。同时，还具有防火、防爆等特点，确保电缆线路的安全运行。并且模块化设计可以使电缆支架组装简单快捷，有效提高布线效率，缩短施工周期，节省人力和物力资源。

多功能模块化的电缆支架系统采用了模块化设计和高效生产工艺，可以大规模生产，降低成本。同时，由于其可重复使用和可定制化的特点，可以减少电缆布线的浪费，提高资源利用率。此外，电缆支架具有易于维护的特点，如果需要更换或维修电缆，只需拆卸相应的模块即可，无须拆除整个支架，节省时间和精力。多功能电缆支架功能设计方案见表1。

3.2 多功能模块化的电缆支架的经济效益

电缆施工中运用多功能模块化电缆支架进行施工需要对不同规格的支架进行组合，并且需要通过重复利用满足支架的循环利用要求，使用多功能模块化电缆支架可以实现对多种尺寸规格的支架进行组合安装，考虑到电缆设计施工的经济效益要求，能够在复用性要求下进行重新设计，在一定程度上节约了人工成本和材料成本，相比传统电缆设计施工技术能够有效提升施工效率与质量。

多功能模块化的电缆支架系统可以根据实际需要进行组装和拆卸，在电缆线路施工时，可以重复使用现有的支架模块，减少浪费。同时，由于其可定制化的特点，可以根据实际需求量身定制，避免过度购买和浪费。电缆支架在设计阶段兼顾了经济安全性，采用了高强度材料制成，在使用时可以有效保证电缆的安全运行，从而减少因电缆故障带来的经济损失。

此外，传统的电缆布线使用的固定安装材料多为一次性材料，这些材料不仅造价较高，而且施工难度较大，需要消耗大量的人力和物力资源。相比之下，多功能模块化的电缆支架采用了轻质高强度的材料制成，并且采用模块化设计，组装简单快捷，施工过程中可以降低成本。在模块化设计上，电缆支架可实现简易、快捷组装，有利于提高电缆施工效率，缩短施工周期，节省施工资源。传统施工工艺需要对模具进行单独的处理加工，导致施工流程较为复杂，在使用中容易出现多功能模块化电缆施工尺寸不匹配的情况，而在应用多功能模块化电缆支架可降低施工成本，提升电缆施工工程的技术工艺可靠度，在推进电缆工程发展中可以有效控制施工成本，满足发展中的经济效益要求。

4 结语

多功能模块化电缆支架的研制与开发有效解决了传统技术工艺的弊端，其在设计中应用了复合型材料，具有较高的机械性能，材料本身的高寿命与耐腐蚀性能够满足电缆施工工程长期稳定的基本要求。通过多功能模块化电缆支架研制开发，为行业工业技术发展提供了新的思路，通过分析发现新型的电缆支架在应用上能够满足经济效益要求，具有较好的应用前景。