电缆桥架设计在施工中的优化
电缆桥架设计在施工中的优化
【摘要】本文主要阐述现场电气安装工程师如何对桥架设计图纸进行审核和优化，合理布置桥架的层数、大小及走向，对现场的一些特殊情况做因地制宜的设计。
【关键词】电气安装技术电缆桥架安装技术电缆桥架设计桥架设计优化；
在冶金建设工程中，电缆桥架安装是电气安装工程的一大主要分项工程，是电缆敷设工程的必要条件。
电缆桥架设计的是否合理，既关系到桥架施工的质量，又制约电缆敷设工程，会影响整个工程的电气施工进度。
由于设计院的桥架设计图纸缺乏现场因地制宜的条件。
因此在桥架施工中，现场的电气工程师需对桥架设计图纸根据现场实际情况进行审核，对桥架的设计合理性进行考虑和修改，以便于电缆敷设工程顺利进行，避免在电缆敷设过程中发现桥架设计不合理，出现电缆桥架路径不通、桥架容量不足等情况，从而需要对桥架进行修改，这样会导致如下三个不良后果：其一，造成返工打破工程施工的连续性，延误工期；其二，对桥架的修改破坏了桥架的连贯性、整体性，桥架施工质量大大降低；其三，在电缆敷设中再次动火作业将对电缆敷设工程造成安全隐患。
因此必须对桥架的设计进行合理及建设性优化。
电缆桥架、立柱是电缆桥架安装的两大主要部件，在桥架施工中首先焊接的是立柱，立柱需要确定其长度、走向及焊接位置，立柱布置完成后，整个桥架的走向就已成雏形，在电缆桥架的安装中可以根据桥架的连通情况根据施工规范增加立柱。
其次是电缆桥架安装，需确定电缆桥架的层数、间距、电缆桥架的规格及桥架的连通形式。
同时在冶金工程建设中，电缆桥架施工可分为电气室部分、电缆隧道部分，电气室电缆桥架的布局相对比较复杂一点，因为电气室设计的系统较多，也是全场电缆出线源头，因此也对这两种不通的安装地点进行不同的考虑。
电缆桥架的设计是一个系统工程，不能孤立的思考某一区域的电缆桥架布局，而应该以全局观去统筹考虑，把握整个工程的电气系统，从整个电气系统的线路设计考虑电缆桥架的布局，因此要合理优化电缆桥架设计就得对整个电气的高压系统、低压动力系统、变频传动系统、自动化控制系统做到心中有数，我们
可以从以上四个系统对桥架进行优化设计。
电缆桥架按照电缆的噪音等级分层主要分为：电压在6.6～35kV L0高压层；电压在3～6kV L1高压层；电压≤1kV的L4辅传动变频动力电缆层；电压≤1kV 的L4a辅传动动力电缆层；电压大于等于65V，小于等于230V的L5控制、信号电缆层；电压小于65V的控制、信号电缆层，各层桥架排列安装电压等级自大到小，自下而上排列，这种排列方式不仅可以减少对自控专业电缆的电磁干扰，而且有利于冷却电力电缆，便于电气专业大截面电缆的敷设。
根据上述的桥架分层，首先考虑高压电缆层的布置，高压供配电系统相对比较简单明了，根据高压配电系统明确高压电缆的来处去处及其行走路径，以此来确定电缆桥架高压电缆层的行走路径，高压层桥架的规格及层数可根据高压电缆所占桥架空间来确定，三芯高压电缆只能单层敷设，不能叠层敷设；单芯高压电缆同一路的需以品字形堆放敷设，同时也只能敷设一层。
电缆间也需保持一定的间距，以保证电缆的散热，下表是常规6kV/10kV高压电缆的外形尺寸列表：
电缆芯线截面(㎜2) 电缆直径尺寸
(㎜)
电缆芯线截面(㎜2)
电缆直径尺寸
(㎜)
251863046.3
3520.23*2539.5
5021.53*3541.8
7023.43*5044.9
9524.63*7048.8
120273*9552.4
15028.63*12056.5
18530.43*15060.2
24032.83*18564
300353*24069
40038.43*30074.1
50042.73*40081.5高压电缆桥架层确定以后，根据现场施工的一般施工流程，桥架分项工程完成后进行的电缆敷设，前期进行的大规模电缆敷设主要是全场行车动力电缆的敷设，以满足机械设备安装对行车的使用。
行车动力电缆的特点是：电缆截面大、长度长、根数多，所占桥架空间也比较大，因此需对行车动力电缆的桥架使用、
布置进行独立考虑，根据电气室行车动力动力配电柜及现场行车动力开关柜的位置，确定电缆桥架的路径，根据行车动力电缆的数量确定所需桥架的层数。
下表是常用低压动力电缆的外形尺寸列表：
电缆芯线截面(㎜2) 电缆直径尺寸
(㎜)
电缆芯线截面
(㎜2)
电缆直径尺寸
(㎜)
3*4+1*2.5 14.4 3*70+1*35 36.1
3*6+1*4 15.8 3*95+1*50 40.2
3*10+1*6 18.5 3*120+1*70 45.1
3*16+1*10 21.1 3*150+1*70 46.8
3*25+1*16 25 3*185+1*95 53.9
3*35+1*16 27.1 3*240+1*120 63.3
3*50+1*25 32.4 3*300+1*150 64.1 辅传动变频动力电缆需和别的电缆分隔开来，独立敷设在L4辅传动变频电缆层内，因此这层桥架也是需独立思考其布置。
首先需要弄清整个变频传动系统的配电结构，变频配电设备及变频用电设备的分布，其次根据设计资料估算各个变频用电设备所需变频电缆的大小及根数，以此来确定桥架的走向及层数。
辅传动低压动力电缆主要包括电气室变压器二次侧低压电缆、MCC柜低压配电电缆，我们可以分成两部分考虑，一部分是电气室内部连线，主要包括变压器二次侧低压电缆，另一部分是电气室至外部的外部配电线路，主要包括MCC柜低压配电电缆。
最后是控制电缆层的布置，电压小于65V的控制、信号电缆设置一层屏蔽电缆层，电压大于等于65V，小于等于230V的L5控制、信号电缆根据实际情况设置一到二层的桥架。
以上根据电气系统分类的分析方法，将整个复杂的桥架系统化繁为简，抽丝剥茧，层层分析，可以将整个全场桥架布置合理化，大通全场电缆的敷设路径，除了从以上整体层次进行优化考虑外，我们还需对影响桥架布置的其他方面进行考虑，主要有以下几方面：
一、考虑各层桥架层间距，要求如下表所示：
电缆类型和敷设特征支(吊)架桥架
控制电缆120 200
电力电10kV及以下(除6～10kV交联聚乙烯绝缘外) 150～200 250
缆6～10kV交联聚乙烯绝缘
200～250 300 35kV单芯
35kV多芯
300 350 110kV及以上，每层多于1根
110kV及以上，每层1根250 300 电缆敷设于槽盒内（h表示槽盒外壳高度）h+80 h+100
二、考虑电缆桥架最上层及最下层至沟顶、楼板或沟底、地面的距离，要求如下表所示：
敷设方式电缆隧道及夹层电缆沟吊架桥架
最上层至沟顶或楼板300～350150～200150～200350～450
最下层至沟底或地面100～15050～100—100～150
三、考虑电缆桥架与各种管道的净距，其不小于下表中所列值：
管道类别平行净距（mm）交叉净距（mm）
一般工艺管道400 300
易燃易爆气体管道500 500
有保温层500 300
热力管道
无保温层1000 500
四、电缆桥架距离用电设备不小于500mm。
五、需和其他相关专业进行会审图纸，避免桥架的布置与其他专业干涉，比如：隧道内消防水管道、电气室通风管道、液压站液压管等。
电缆桥架立柱的长度是我们考虑的重点，其应建立在电缆桥架规格、层数、层间距、上下间距及与其他设备规定的间距的基础上核算出来。
电气室每隔3米应设置1根顶天立地立柱，电气室四周一般走高压电缆及低压动力电缆，其桥架层数相对较多，其超过6层应将其所有立柱更换为顶天立地柱，以增加桥架的稳固性，防止桥架因荷载在重而发生下榻的现象。
电气室电缆桥架内电缆上线是从桥架的内侧穿过盘柜上线口上线，因此立柱应焊接在上线口的外侧，托臂也安装在上线口外侧，这样可以避免两种情况发生，其一：电缆从内侧也就是有立柱的那侧上线有利于释放外侧空间，便于电缆敷设；其二：桥架安装在上线口外侧，有利于留有足够的空间用于电缆上线，保证电缆有足够的弯曲半径。
安装示意图如下：
在电缆从桥架内向上通过上线空上线时，因为每层桥架离上线空距离较远，如果不采取措施，直接将电缆上至盘柜接线，盘柜内电缆将受到很大的向下的拉力，这是施工规范所不允许的，因此有必要在立柱上线侧增加上线架，一般制作两层两道就够了，内侧用于固定控制电缆，外侧用于固定大的动力电缆，其安装方式如下图所示：
L
顶天立地柱与地面的固定一般使用立柱底座固定，厂家生产的标准形式如下图所示：
以上形式的立柱底座安装起来会出现问题，其一，安装立柱前需将底座提前将底座插进立柱内，这样影响立柱的移动和调整；其二，底座上的固定空太分散，大部分无法对正立柱的固定孔；其三，其长度不够，因为立柱焊接固定，调整以后离地面的间距大小不一；根据以上的不足，对底座做以下的修改：其一，将底座的固定片分成两部分，一片固定在底座上，一片是活动的，待立柱固定、调整完成后，将底座拼合到立柱下端，将活动的部分焊接固定到底座上；其二，将固定孔改为通长孔；其三，将其加长至300mm；改进后的底座如下图所示：
上下两个分隔的空间需要贯通电缆敷设路径，一般采用使用电缆导筒来连接上下两个空间的电缆桥架，电缆导筒采用50*5的等边角钢制作外框，内衬采用G25的镀锌钢管，外侧采用δ6的钢板作面板。
下图为电缆导筒的制作安装示意图：
上图中横向设置5根钢管，焊接在每层的角钢外框上，底端使用膨胀螺栓将电缆导筒固定在地面上，顶端可以焊接固定在电气孔的护边角钢上，安装电缆导筒时可以将靠墙侧的外面板焊接固定好，其余三边的外面板采用螺栓固定的方式，等电缆敷设完毕后再安装。
上述对电缆桥架的设计优化，都是在实践中总结出来的经验，是经过实践检验过的，对实际的施工有很大的指导意义。