电缆夹层中装配式电缆支架的研究与应用论文_张亮

摘要：一直以来，变电站电缆夹层内的电缆支架均为热镀锌型钢质支架，均采用现场加工、现场焊接成型的安装方式。实际运行发现，此种安装方式存在较多弊端。开展对装配式电缆支架的研究与应用，可极大提高钢材的利用效率，进一步优化施工流程。同时，解决后期运行维护中存在的诸多问题，为后期出线工程提供施工便利。

关键词：电缆夹层；装配式；电缆支架

1.概述

1.1.项目背景

一直以来，变电站电缆夹层内的电缆支架均为热镀锌型钢质支架，均采用现场加工、现场焊接成型的安装方式。经实际运行发现，此方式存在弊端如下：

（1）钢材需求量大，加工损耗大。

（2）现场加工工序复杂，耗工耗时，镀锌层被热破坏，焊口易锈蚀。

（3）成排支架托臂水平程度难以保证，电缆局部受力不均，存在安全隐患。

（4）均按终期规模设计安装，一期电缆规模未饱和，部分支架及局部托臂闲置。

（5）层间距固定，不能根据电缆出线工程实际情况进行调节。

1.2.研究与应用的意义

针对上述诸多弊端，装配式电缆支架可实现如下改进：

（1）装配式生产，最大限度节约钢材，缩短现场安装周期。

（2）配送式安装，避免现场成品破坏，延长使用寿命。

（3）现场安装方便，托臂高度可水平校准条件，提高电缆运行可靠性。

（4）可根据实际敷设要求，灵活设置托臂位置及数量，提高利用率。

2.结构组成

装配式电缆支架主要由可调式立柱、固定连接件、可调式电缆固定托臂、固定联板及接地端子组成。各组成部分均为装配式，均可采用螺栓固定，接地端子为预制式。

2.1.立柱

由可调式槽钢立柱、固定连接件组成，材质为热镀锌#10槽钢（Q235）。两端设垂直调节螺栓，腰部指定间距处设联板固定螺栓孔，螺孔间距50mm，可实现托臂间距以50mm为模数的调节，满足《电力工程电缆设计规范》中对支架最小层间距的要求。

3.强度计算及校验

3.1.截面特性计算

中和轴和面积矩 Sx0 = 3185.02mm3；

净截面惯性矩：Inx0 = Ix0-∑(Aki•yj2) = 112100.00 - 0.00 = 112100.00 mm4；

Iny0 = Iy0-∑(Aki•xi2) = 112100.00 - 0.00 = 112100.00 mm4；

3.2.受弯强度验算

Mx/(γx•Wnx)+ My/(γx•Wny)≤f

截面应力最大值到截面形心的距离：x = 14.20 ,y = 35.80

Wnx = Inx0/y = 112100.00/35.80 = 3131.28mm3

Wny = Iny0/x = 112100.00/14.20 = 7894.37mm3

σ= Mx/(γx•Wnx)＋My/(γy•Wny)

= 200000.00/(1.00×3131.28)＋0.00/(1.00×7894.37)

= 63.872 N/mm2≤ f = 215N/mm2，满足受弯强度要求。

3.3.受剪强度验算

ττmax = V•103•Sx0/(Ix0•tw)≤fv

τmax = V•103•Sx0/(Ix0•tw)

= 0.45×103×3185.02/(112100.00×5.00) = 2.56N/mm2≤ fv = 125N/mm2，满足受剪强度要求。

3.4.局部压应力验算

σc = ΨF/(twlz)≤f

σc = ΨF/(twlz) = 1.00×1000×0.45/(5.00×100.00) = -0.90N/mm2

|σc| = |-0.90| = 0.90N/mm2≤ f = 215N/mm2，满足强度要求。

4.工程应用

4.1.设计与厂家的配合

装配式电缆支架的使用应由变电设计与厂家配合完成。设计根据电缆夹层高度确定装配式电缆支架立柱高度，同时确定电缆布置走向及需求数量，将此部分信息作为输入条件提供给厂家；厂家根据上述条件完成装配式支架装配图设计，提出土建预埋件要求并返给变电一次设计进行确认；经过反复修改及确认后开始装配式电缆支架的生产。

4.2.厂家与施工的配合

对于变电站新建工程，厂家完成生产后，将支架组件交现场施工安装单位，安装单位仅需根据设计提供的支架走向、电缆敷设断面图等完成安装即可。由于前期电缆出线较少，多余的电缆托臂可作为备品交运维部门妥善保管。

5.经济分析

经与建设单位及厂家调研，由于材质相同，装配式支架与常规支架在规格相同的情况下，钢材用量基本相同，因此单支架材料费用基本相同，只是常规支架现场加工所需人工费转移为装配式厂家所需的加工费，故装配式支架与常规支架大体一致。

由于装配式电缆支架是根据出线电缆的多少来决定托臂数量的，在一期建设中，变电站电缆规模最大为终期规模的2/3，若使用装配式支架至少可在一期建设中节约1/3钢材。例如，对于常规110kV变电站电缆夹层支架钢材需求量约为8吨，每吨钢材8000元，装配式支架至少可节约约2.13万元。同时，随着后期出线工程的实施，托臂可以随建随装，备件可以集中妥善保存，大大降低了支架空置产生的潜在维护费用。

6.结论

综上所述，装配式电缆支架具有最大限度节约钢材，降低投资，大大缩短现场安装周期，避免现场成品破坏，延长使用寿命，现场安装方便灵活，提高支架利用率等优点。

论文作者:张亮

论文发表刊物:《电力设备》2019年第23期

论文发表时间:2020/5/6