中國(guó)報(bào)告大廳網(wǎng)訊，在工業(yè)化快速推進(jìn)的當(dāng)下，工業(yè)廠房的建設(shè)與升級(jí)對(duì)電氣工程的要求愈發(fā)嚴(yán)苛。電纜橋架行業(yè)作為電氣工程的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，其性能直接影響著設(shè)備供電的穩(wěn)定性和信號(hào)傳遞的可靠性。目前，行業(yè)內(nèi)常見的電纜橋架主要有封閉式和開放式兩大類，封閉式包含有孔式與無孔式槽盒，開放式則以梯架式和網(wǎng)格式為主，安裝方式多為頂部吊裝、墻面承托、落地支架支撐及地下電纜溝形式。而隨著大型復(fù)雜系統(tǒng)的出現(xiàn)，傳統(tǒng)電纜橋架在應(yīng)對(duì)多電壓等級(jí)、多信號(hào)類型的布線需求時(shí)漸顯不足，新型電纜橋架的研發(fā)成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。

  一、電纜橋架應(yīng)用的項(xiàng)目背景與設(shè)計(jì)難點(diǎn)

  某大型試驗(yàn)系統(tǒng)由七個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，通過總體集成平臺(tái)實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)設(shè)備的集成。各系統(tǒng)包含設(shè)備與電控柜，它們之間以及各系統(tǒng)之間依靠電纜完成供電、控制和信號(hào)傳遞等功能，涉及的電纜類型多樣，既有 24V 信號(hào)電纜、220V 和 380V 動(dòng)力電纜，也有 10kV 高壓交直流電纜、30kV 高壓電纜等，具體系統(tǒng)組成及電纜類型如下：A 系統(tǒng)有 11 臺(tái)電控柜，涉及 24V 信號(hào)電纜、220V 和 380V 動(dòng)力電纜;B 系統(tǒng)含 8 臺(tái)電控柜，包含信號(hào)電纜、220V 和 380V 動(dòng)力電纜、10kV 高壓直流電纜、10kV 高壓交流電纜;C 系統(tǒng)共 15 臺(tái)電控柜，有信號(hào)電纜、220V 和 380V 動(dòng)力電纜、30kV 高壓電纜;D 系統(tǒng) 3 臺(tái)電控柜，涉及信號(hào)電纜、220V 和 380V 動(dòng)力電纜;E 系統(tǒng) 2 臺(tái)電控柜，含網(wǎng)線、220V 動(dòng)力電纜;F 系統(tǒng) 1 臺(tái)電控柜，有信號(hào)電纜、380V 動(dòng)力電纜;G 系統(tǒng) 1 臺(tái)電控柜，包含信號(hào)電纜、220V 動(dòng)力電纜。

  《2025-2030年全球及中國(guó)電纜橋架行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀調(diào)研及發(fā)展前景分析報(bào)告》指出，該試驗(yàn)系統(tǒng)所在廠房屋頂標(biāo)高為 9m，且為非承重結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致電纜橋架無法采用常規(guī)的吊裝方式;系統(tǒng)類別多且涉及的電纜電壓等級(jí)豐富，在保障安全的前提下，需有效避免系統(tǒng)間的相互干擾;電控柜區(qū)域較多，電纜橋架的設(shè)計(jì)要適配不同電控柜的擺放位置;同時(shí)，由于系統(tǒng)種類繁多，電纜橋架設(shè)計(jì)還需著重考慮后期的檢修問題，防止因走線混亂造成無法檢修的情況。

  二、電纜橋架的設(shè)計(jì)原則與具體方案

  根據(jù)系統(tǒng)組成及設(shè)計(jì)難點(diǎn)，在符合相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的前提下，確定了電纜橋架的設(shè)計(jì)原則：按不同電壓等級(jí)對(duì)電纜橋架進(jìn)行分類，如弱電橋架、強(qiáng)電橋架、高壓橋架等;不同電壓等級(jí)的線纜采用分層布置，低電壓在下，高電壓在上，層間距不小于 300mm;高壓交流電纜采用合金塑料橋架，其他電纜可使用鋼制橋架;不同系統(tǒng)的電纜盡量設(shè)置不同線槽，以避免系統(tǒng)間的干擾;橋架路徑選擇最優(yōu)方案，盡可能縮短各系統(tǒng)電纜的敷設(shè)長(zhǎng)度;并且，電纜橋架需預(yù)留檢維修空間。

  基于上述設(shè)計(jì)原則，按照電壓等級(jí)從低到高，確定電纜橋架類型為：弱電橋架(含通用弱電橋架、D 系統(tǒng)弱電橋架)、強(qiáng)電橋架(含通用強(qiáng)電橋架、D 系統(tǒng)強(qiáng)電橋架)、10kV 高壓直流橋架、10kV 高壓交流橋架、30kV 高壓直流橋架。

  由于電控柜采用頂部進(jìn)出線設(shè)計(jì)，因此將橋架設(shè)置在電控柜上方。結(jié)合電源柜高度不超 2.0m 的實(shí)際情況，確定各類橋架標(biāo)高：弱電橋架底標(biāo)高 2.2m;強(qiáng)電橋架底標(biāo)高 2.5m;10kV 高壓直流橋架底標(biāo)高 2.8m;10kV 高壓交流橋架底標(biāo)高 3.1m;30kV 高壓直流橋架底標(biāo)高 3.4m。

  針對(duì)廠房多層橋架的布置需求，設(shè)計(jì)開發(fā)了桁架式橋架結(jié)構(gòu)，采用 “門” 字型落地方鋼支架對(duì)線纜進(jìn)行支撐，桁架下部擺放電控柜，上部設(shè)置 5 層梯形橫梁支撐，每層間距 300mm。方鋼支架主框架采用 80mm×80mm×5mm 方鋼，橫梁除最底層外，部分采用 80mm×80mm×5mm 方鋼，其余采用 40mm×40mm×4mm 方鋼，下方底座墊板為 150mm×150mm×10mm，通過膨脹螺栓與混凝土地面固定。

  為減小系統(tǒng)內(nèi)部低壓、高壓、直流、交流等電纜之間的電磁干擾，采用封閉的槽盒式線槽。對(duì)于低壓、高壓等直流電纜，使用常規(guī)鋼制帶蓋線槽，并設(shè)置線槽蓋專用卡子，滿足線纜檢修時(shí)線槽的拆裝要求;對(duì)于高壓交流電纜，采用高分子合金塑料帶蓋線槽，該材料具有良好的抗老化性能、較強(qiáng)的耐腐蝕性和較長(zhǎng)的使用壽命。線槽規(guī)格根據(jù)每種線槽內(nèi)的電纜數(shù)量采用 200mm×100mm、300mm×100mm 兩種，為保證線槽強(qiáng)度，線槽厚度選用 2mm 規(guī)格。

  三、電纜橋架的強(qiáng)度校核分析

  為確保橋架支架滿足強(qiáng)度要求，使用 Creo 自帶的數(shù)值仿真功能對(duì)其進(jìn)行力學(xué)仿真分析，以校核強(qiáng)度。該橋架支架總長(zhǎng)為 7.28m，為確定支架上線槽及線纜的載荷，做出如下假設(shè)：支架上敷設(shè)的線槽按最大規(guī)格 300mm×100mm×2mm 考慮，支架上線槽長(zhǎng)度為 8m，延伸出的線槽由其他支架支撐，不考慮其重量;不同線槽內(nèi)分別設(shè)置動(dòng)力電纜、信號(hào)電纜，按線槽內(nèi)設(shè)置動(dòng)力電纜為最大載荷考慮;動(dòng)力電纜按截面積不大于線槽內(nèi)容積的 40% 考慮，規(guī)格按常規(guī) 5×10mm2 考慮。

  經(jīng)查，5×10mm2 規(guī)格電纜外徑為 21.9mm，每米重 0.964kg，經(jīng)計(jì)算 300mm×100mm 線槽內(nèi)最多可放置 26 根，線槽材質(zhì)為普通碳鋼材質(zhì)。據(jù)此計(jì)算橋架支架載荷負(fù)重：線槽重量約為 62.30kg;線纜重量約為 200.51kg;支架承載總重量為 62.30 + 200.51 = 262.81kg。對(duì)計(jì)算結(jié)果取整，確定每層支架上的載荷質(zhì)量為 265kg，每層支架上的載荷為 265×9.8 = 2597N。

  對(duì)支架 6 個(gè)地腳墊板施加固定約束，每層支架施加均布載荷 2597N。支架材質(zhì)選用 Q235，常溫下其物理及力學(xué)性能為：密度 7.85g/cm3，彈性模量 2.1×10?MPa，泊松比 0.29，屈服強(qiáng)度 235MPa，抗拉強(qiáng)度 235MPa，伸長(zhǎng)率≥26%。

  通過對(duì)支架受力情況進(jìn)行力學(xué)仿真，在假設(shè)的最大載荷條件下，支架所受的最大范式等效應(yīng)力(Von Mises Stress)為 192.22MPa，Q235 鋼屈服強(qiáng)度為 235MPa，可知該結(jié)構(gòu)受力安全系數(shù)符合要求，在假設(shè)的最大載荷條件下是安全的。

  四、電纜橋架的應(yīng)用效果與經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

  按照上述橋架設(shè)計(jì)方案，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，完成了該大型試驗(yàn)系統(tǒng)電纜橋架的具體設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)安裝。該電纜橋架滿足了系統(tǒng)動(dòng)力供電電纜、信號(hào)控制電纜、互鎖通信電纜等的綜合布線需求。系統(tǒng)整體建成后，經(jīng)運(yùn)行測(cè)試，整體運(yùn)行良好，不同子系統(tǒng)之間無相互干擾。

  在電纜橋架行業(yè)安裝實(shí)施過程中，積累了以下經(jīng)驗(yàn)：橋架支架立柱位置需根據(jù)擺放電控柜的數(shù)量等確定后再進(jìn)行確認(rèn)，避免因立柱間距不合適導(dǎo)致電控柜無法擺放;對(duì)于橋架支架上多層線槽線纜的下引，可采用電纜纏繞帶或扣式結(jié)束帶對(duì)線纜進(jìn)行整理歸納，避免采用豎直槽盒下引導(dǎo)致的干涉問題;安裝線槽時(shí)，不同高度上的線槽盡量錯(cuò)位安裝，防止線槽內(nèi)電纜下引時(shí)與下層線槽之間產(chǎn)生干涉，導(dǎo)致電纜彎曲混亂等問題;對(duì)于線槽的接地保護(hù)，可通過線槽與支架螺釘?shù)目煽窟B接，將支架與廠房?jī)?nèi)的接地點(diǎn)連接，以實(shí)現(xiàn)線槽的可靠接地。

  總結(jié)

  為滿足綜合試驗(yàn)系統(tǒng)多種類電纜的綜合布線需求，研發(fā)的桁架式電纜橋架方案，由桁架式橋架支架和封閉式線槽組成，成功解決了多系統(tǒng)強(qiáng)弱電、高壓、交直流線纜在同一區(qū)域內(nèi)走線以及廠房?jī)?nèi)無法吊裝橋架的難題。該方案通過了力學(xué)強(qiáng)度校核，保障了結(jié)構(gòu)安全，且在實(shí)際應(yīng)用中效果良好，為相同工況場(chǎng)景下的電氣橋架設(shè)計(jì)及安裝提供了有益的參考，推動(dòng)了2025年電纜橋架行業(yè)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。

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