电缆桥架设计与施工的相关问题探讨

孙亮

摘要：文章以某大型石油化工装置的电气设计为例，结合对电缆桥架的设计与现场施工服务的经验，对电缆桥架相关的问题进行了探讨，主要包括电缆桥架的材质选择、敷设路径规划、规格与数量的确定、荷载计算、桥架剖面布置及桥架接地等内容，同时总结出电缆桥架规格计算表，对各类工业项目的电缆桥架设计具有借鉴意义。

关键词：石油化工装置；电缆桥架；计算表；剖面布置；电气设计 文献标识码：A

中图分类号：TM21 文章编号：1009-2374（2015）15-0150-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.15.078

本工程为某石化公司的丙烯酸及酯生产项目，厂区内建、构筑物包含1#变电所、生产控制楼、动力车间、循环水塔、综合仓库、主装置1、主装置2、装卸栈台、1#～3#罐组等。

1 电缆桥架选型

电缆桥架（Cable Supporting System）是由托架、附件、支（吊）架三类部件构成的、支承电缆线路的具有连续刚性的结构系统。电缆桥架按结构类型可分为电缆托盘、电缆梯架和槽式电缆桥架三类。其中电缆托盘分为有孔托盘、无孔托盘和组装式托盘三种。按桥架材质分为钢制、玻璃钢及铝合金三类。

本工程项目用地位于沿海地区，其生产环境主要为爆炸危险区域2区，且装置区内含有腐蚀性介质。因此，室外管架上、主装置区内的电缆桥架选用热浸锌钢制大跨距电缆梯架。1#变电所内电缆夹层、电缆竖井中选择普通电缆梯架，有利于电缆进出配电柜的敷设及电缆散热，有利于电缆固定于桥架上。

2 电缆桥架的规格选择与剖面布置

2.1 桥架敷设路径

结合总平面布置图，由于主装置区用电设备多，建筑面积大，且1#变电所内布置有15台变压器，低压配电柜出线极其复杂，所以电力电缆由1#变电所（01为单项号，余同）南、北两侧电缆井引出，分别进入主装置1（04）、主装置2（05）的南、北侧。另外，北侧电缆井有桥架引出至总变电所（00）、动力车间（02），南侧电缆井有桥架引出至罐区泵棚（07、08、09）、生产控制楼（03）。

2.2 桥架规格选择

根据工艺、暖通、给排水等专业提出的用电设备条件，由设备容量或功率确定出供电电缆的截面，再根据电力电缆的数量估算出所需电缆桥架的规格及数量。根据《低压配电设计规范（GB50054-2011）》第7.6.14条规定：“电缆在托盘和梯架内敷设时，电缆总截面积与托盘和梯架横断面面积之比，电力电缆不应大于40%，控制电缆不应大于50%。”同时参考江苏宝胜集团的电线电缆手册，编制了电缆桥架截面选择的计算表格，如表1所示：

表1 电缆桥架规格计算表

序号 YJV型电缆标称截面/mm2 0.6/1kV电力电缆规格及参数 电缆截面积之和/mm2 单层电缆排列宽度之和/mm

4芯 5芯 （3+1）芯

外径/mm 根数 质量/kg/km 外径/mm 根数 质量/kg/km 外径/mm 根数 质量/kg/km

1 2.5 12.6 228 13.5 252 0 0

2 4 13.7 41 297 14.8 359 13.4 272 6044 562

3 6 14.9 10 390 16.1 4 472 14.6 355 2558 213

4 10 18.0 9 582 19.6 713 17.3 531 2290 162

5 16 20.6 20 854 22.4 20 1053 20.0 769 14547 860

6 25 24.8 1278 27.2 2 1583 23.8 15 1151 7835 411

7 35 27.6 1710 30.5 2134 25.8 25 1465 13070 645

8 50 31.6 2384 35.0 2955 29.9 16 2059 11234 478

9 70 36.8 3280 40.8 4081 34.6 12 2832 11283 415

10 95 41.8 4367 46.4 5422 39.3 14 3786 16983 550

11 120 46.5 5475 51.7 6791 44.2 23 4797 35291 1017

12 150 51.6 6805 57.4 8465 48.0 27 5798 48858 1296

13 185 57.6 8384 64.1 10453 53.8 7220 0 0

14 240 64.9 10794 72.3 13442 60.5 4 9256 11499 242

15 300 71.8 13381 80.0 16673 66.9 11504 0 0

电缆截面面积之和/mm2 181492

所需桥架截面面积之和（填充率按40%计）/mm2 453731

电缆单层排列总宽度/mm 6852

电缆质量/kg/m 542

由于变电所内变压器数量较多，低压配电柜多达260台，低压配电出线十分复杂，所以设计电缆桥架时尽可能的按同一变压器出线、同一区域或装置进行敷设。即按装置区内各单元、各罐区分别进行电缆桥架核算，若两个或多个单元的电缆较少，可再合并为同一桥架内敷设。若某单元内电缆较多，则根据核算结果分多个桥架敷设。这样有利于桥架路径的清晰规划，方便电力电缆的施工。表1中数据仅为主装置1北侧某单元的电缆数量，根据计算结果可知，桥架截面积之和约45×104mm2，需采用3根1000mm×150mm（W×H）电缆桥架。其余各单元计算类似，通过计算确定出桥架数量如下：endprint

1#变电所北侧电缆井引出：进入主装置1、2北侧的桥架均为5根，进入总变电所的桥架为2根，进入动力车间的桥架2根，预留桥架为2根。共16根桥架。

1#变电所南侧电缆井引出：进入主装置1、2南侧的桥架均为4根，进入罐区的桥架为2根，进入生产控制楼的桥架2根，预留桥架为4根。共16根桥架。

2.3 桥架荷载估算

根据各专业的用电设备条件计算出全厂电缆桥架的敷设路径、敷设规格及数量之后，需要进一步计算电缆桥架的荷载并提出条件给结构专业，以便于结构专业根据工程实际进行强度、刚度及稳定性的计算或验证。桥架荷载计算表格详见表1所示。采用3根1000mm×150mm（W×H）电缆桥架所敷设的电缆的质量为542kg/m，考虑到实际敷设时裕量10%～25%，每根桥架的荷载按250kg/m计算。以此类推，桥架（W×H）800mm×150mm、400mm×150mm的荷载分别按200kg/m、100kg/m计算。

2.4 桥架剖面布置

根据《低压配电设计规范（GB50054-2011）》第7.6.16条规定：“电缆托盘和梯架多层敷设时，其层间间距应符合下列规定：……2.电力电缆间不应小于0.3m；……。”第7.6.17条规定：“几组电缆托盘和梯架在同一高度平行敷设时，各相邻电缆托盘和梯架间应有满足维护、检修的距离。”

结合上述规范的规定，考虑到电缆桥架（W×H-1000mm×150mm）宽度较宽，为了满足电缆敷设时的方便，电缆桥架层间间距为450mm。同时考虑到检修、施工的需要，两列桥架之间设置供检修、施工用的走道板，宽度为600mm。另外考虑到检修人员的行走方便，桥架立柱（或桥架与上层构架）的高度不小于2.2m。

因此，1#变电所南、北侧桥架引出均按4层×4列布置16根桥架，两条检修通道（南北侧剖面布置相同）。

3 施工现场遇到的问题

笔者作为设计代表进行现场服务期间，遇到了一些有关电缆桥架在设计方和施工方不到位的情况，结合设计图纸并查阅相关标准、图集，解决问题如下：

3.1 装置区内桥架应尽量靠近用电设备

施工过程中，装置区内距离主干桥架60m左右的用电设备组（约8～10台），设计时采用电缆出桥架后穿镀锌钢管沿墙、埋地敷设的方式，敷设路径并非直线且有4～5处弯头。施工单位遇到这样的情况，施工难度大，且电缆截面较大，业主在以后检修、更换电缆时将破坏原有的硬化路面，维护非常不便。

因此，在现场进行设计变更，敷设方式改为从主干桥架引出小规格桥架至该用电设备组，桥架支架现场制作，安装在已有立柱上、墙上或在空旷地带增设钢柱。在布置有纵横交错的工艺管道的装置内，桥架尽可能地接近用电设备减少了穿线管与其他管线的交叉，有利于供电可靠性、安全性，有利于电缆桥架、电力电缆的维护。

3.2 桥架敷设路径应考虑配线长度

项目中2套装置设备布置完全相同，从位置上看，主装置2用电设备的配线长度比主装置1的配线长度多150m。设计在规划桥架数量时忽略了电压降对电缆截面选择的影响，特别是针对同一台大功率用电设备的电缆，考虑电压降的影响后，主装置2的电缆截面比主装置1的高出一个截面等级。因此，造成主装置2南侧进入的电缆桥架需要增加1根1000mm×150mm，由于设计图纸时已考虑4根桥架为预留，才使得现场能够继续顺利的施工。

3.3 电缆桥架的接地

由于设计文件中没有交代清楚电缆桥架采用何种接地方式，导致现场施工人员无法施工。通过查阅规范可知：“金属电缆桥架及其支架和引入或引出的金属电缆导管必须接地（PE）或接零（PEN）可靠，且必须符合下列规定：（1）金属电缆桥架及其支架全长应不少于2处与接地（PE）或接零（PEN）干线相连接；（2）非镀锌电缆桥架间连接板的两端跨接铜芯接地线，接地线最小允许截面积不小于4mm2。”“沿电缆桥架敷设铜绞线、镀锌扁钢及利用沿桥架构成电气通路的金属构件，如安装托架用的金属构件作为接地干线时，电缆桥架接地时应符合下列规定：全长大于30m时，应每隔20～30m增加与接地干线的连接点。”全厂主干桥架全长约1200m，通过比选采用跨接地线的方式进行接地。桥架之间跨接线采用BVR-1×35mm2，并在室外管廊柱上每隔20～30m设置接地端子箱，最终接至接地干线。电缆桥架、管架上的各类工艺管道每隔20～30m通过铜芯跨接线与接地端子箱连接，同时电缆支架采用爪型螺母与电缆桥架进行连接固定，使其与电缆桥架形成可靠的电气连通。

4 结语

电缆桥架是为石油化工装置提供动力的专用通道，桥架规划的经济合理、技术可行、运行安全，将为建设单位节约大量的经济投资，包括管架、电力电缆、电缆桥架等。本文对电缆桥架的选型、敷设路径规划、桥架规格及数量的计算、荷载计算、剖面布置、桥架接地等内容及施工现场遇到的一些关乎设计的问题进行了探讨，恐有不足之处，望与同行业者共同进行交流。

参考文献

[1] 中国工程建设标准化协会电气专业委员会.钢制电缆桥架工程设计规范（CECS31：2006）[S].北京：中国计划出版社，2006.

[2] 中华人民共和国建设部.建筑电气工程施工质量验收规范（GB50303-2002）[S].

[3] 中华人民共和国建设部.电气装置安装工程接地装置施工及验收规范（GB50169-2006）[S].

（责任编辑：蒋建华）endprint