全功能自承式电缆支架的研究

摘要：利用传统电缆支架进行电缆敷设会产生涡流损耗和安装工期长等问题，影响工程进度和电缆的运行安全。故研制了一种全功能自承式电缆支架，选用阻燃型热固性高分子复合材料作为支架，具有质量可靠、耐腐蚀等优点；采用高强度弹簧抱箍的自承式结构，使支架牢固地支撑在工作现场，并且便于灵活电缆敷设。研究结果表明，支架可以显著提高施工速度，降低人工和设备成本，具有较高的应用价值。

关键词：电缆支架复合材料自承式结构电缆敷设

ResearchonFullyFunctionalSelf-SupportingCableSupports

LIBailing1ZHANGXiaoman2LAITingyu3DUANChunming3

1.BeijingPowerTransmissionandTransformationCo.，Ltd.，Beijing，102400China;2.StateGridSijiLocationServiceCo.，Ltd.，Beijing，102211China;3.EngineeringManagementBranchofStateGridJibeiElectricPowerCo.，Ltd.，Beijing，100070China

Abstract：Whenusingtraditionalcablesupportsforcablelaying，problemssuchaseddycurrentlossesandlonginstallationperiodsmayoccur，affectingtheprogressoftheprojectandthesafetyofcableoperation.Therefore，itdevelopsafullyfunctionalself-supportingcablesupport，choosingflame-retardantthermosettingpolymercompositematerialsasscaffolds，whichhastheadvantagesofreliablequalityandcorrosionresistance;Adoptingaself-supportingstructurewithhigh-strengthspringclamps，thesupportisfirmlysupportedontheworksiteandfacilitatesflexiblecablelaying.Theresearchresultsindicatethatthesupportinthisarticlecansignificantlyimproveconstructionspeed，reducelaborandequipmentcosts，andhashighapplicationvalue.

KeyWords：Cablesupport;Compoundmaterial;Self-supportingstructure;Cablelaying

随着电力工业自动化程度的提高，变电站中的电缆数量大幅增多，施工时存在电缆和尾缆等敷设混乱、电缆路径可追溯性差等问题[1]。电缆支架作为电缆敷设的重要设备，用于支撑和固定大截面电缆，承担着电缆保护和布线的重要功能。在电气安装过程中，电缆支架的制作和施工工作量较大，且影响电缆的敷设、展放工作，对施工进度具有很大的影响[2-3]。因此，需要对电缆支架进一步创新，推进设备材料绿色选型，提高安装效率，保证工程质量。本文依托廊坊柳林220kV变电站工程，对全功能自承式电缆支架的实际应用效果进行研究。

1全功能自承式电缆支架设计

1.1托臂材料选型

托臂是电缆支架的重要组成部分，其构造以及所使用的材料影响电缆安全、稳定运行和能耗指标。本文筛选热固性复合材料、玻璃钢材料、SMC工程塑料和钢塑复合材料4种新型复合材料进行对比[4]，如表1所示。

针对筛选的各类材料，性能指标要求如下：（1）为保证支架能够稳定的承载电缆，要求材料拉伸强度高于100MPa；（2）具有良好的绝缘性能，表面电阻率大于1010Ω，且不存在涡流损耗；（3）应选用具有较优耐腐蚀性的材料，腐蚀度小于0.05%；（4）同时由于电缆运行时温度较高，要求材料热变形温度高于150℃。

通过上述对比分析，决定采用施工安装速度快、工艺美观、使用寿命长、设计造价较低的热固性复合材料作为托臂部分方案。该材料质量密度低、强度高、不锈蚀、电绝缘，可根据需要设计成不同的形状，成型后具有良好的外观质量。

1.2立柱材料选型

立柱的主要作用是承受竖向荷载和传递水平荷载，起到支持和固定的效果，同时能够保证整个结构的稳定和安全。镀锌钢管、槽钢钢管、铝合金管和不锈钢管，性能如表2所示。

针对筛选的各类立柱材料，性能指标要求如下：（1）为保证立柱能够牢固的支撑在电缆夹层中，并承载托臂对其的作用力，要求材料屈服强度高于250MPa，拉伸强度高于400MPa；（2）应选用具有较优耐久性的材料，使用年限地上不少于25年；（3）在电缆夹层中进行安装时，应满足国家空气质量一级标准，PM10浓度小于50ug/m3。

ASmzCz3FSEaCCcdYvXIOYQ==通过上述分析，本文采用不锈钢管，产品表面光滑，不损伤电缆，强度高，承载能力大，在长期载荷下不易发生形变，耐腐蚀。所设计的立柱顶部与建筑物天花板连接，底部支撑在建筑物地坪上，确保了立柱能够承受预期的荷载，提升了抗震、防腐等安全性能。对立柱进行全数外观检查，外表面无瑕疵（焊渣、漏焊、焊接不均匀）等缺陷。

1.3组装结构选型

目前自承式电缆支架结构采用的安装方式有高强度弹簧抱箍设计、多层伸缩卡扣式设计、伸缩支撑杆U型锁设计等[7-8]。针对各类结构，性能指标要求如下：（1）最大可承受外力≥3000N；（2）托臂旋转角度≥180°；（3）单边托臂承载能力≥300kg；（4）固定时间≤25min。

为了验证所选结构的承载能力，对其进行受力测试，当外力达到3000N时，高强度弹簧和支撑座结构不损坏，伸缩支撑杆发生变形（弯曲6%），不满足使用要求。并对剩余两种电缆支架结构综合性能进行分析，如表3所示。

通过上述对比分析，选定高强度弹簧抱箍设计用于电缆支架研发，通过顶部的四只高强度、长寿命弹簧和顶部接触紧密，使支架牢固地支撑在工作现场，无需用膨胀螺栓，避免钻孔产生大量灰尘。本设计中同一层的两个托臂沿立柱周向180°分布，通过抱箍与立柱环抱结合，采用模具冲压成型或托臂抱箍一体注塑成型，托臂和抱箍可以任意调整位置，利于后续开展电缆敷设工作，进一步提高电缆夹层的安装效率。

2廊坊柳林220kV变电站工程实际应用

将所制作的各个模块集成制作为全功能自承式电缆支架，如图1所示。在廊坊柳林220kV变电站综合配电楼电缆夹层安装及电缆敷设进行测试，共安装自承式电缆支架175套，动力电缆敷设总长12.5km，控制电缆敷设总长30.5km，投入70人在5个区域内进行施工，将每个施工区域作为一个单元，对单个电缆支架安装时间和电缆敷设效率进行统计，如表4所示。

由上表可以得出，本文设计的全功能自承式电缆支架使支架安装时间平均为24.6min，电缆敷设效率平均达到了8.1m/（人/日），相较于传统电缆支架均有了很大的提升，具有较高的应用价值。

4结语

通过分析目前常用电缆支架的不足，本文研制了一种新型全功能自承式电缆支架。以热固性复合材料为托臂，不锈钢材料为立柱，结构选用高强度弹簧抱箍设计，有效提高了现场电缆夹层安装的效率，同时可实现工厂化生产、标准化施工、无须设计预埋铁附件、避免产生涡流损耗等目标，显著提高了施工速度，人工和设备成本降低，具有良好的经济效益和较高的实际应用价值。

参考文献

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