220kV长阳变电所新型组合电缆支架开发与应用

[摘 要]高强度复合材料电缆支架的研制及应用彻底改变了电缆支架多年来用角钢或砼制作的传统模式，根除钢支架由于不耐腐蚀、导电、有磁性等严重影响电缆安全运行和规范操作的问题。改善电缆沟整体美观效果。 使电缆在构筑物内排列整齐、走向清晰、固定明确、安放自由、装置稳靠。为变电站电缆的可靠运行提供必要保障。

[关键词]新型，高强度复合材料电缆支架；组合；比较

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）34-0220-01

引言

随着工业化和城市化的发展，电缆在输变电的使用越来越多，电缆的运行等级和要求也越来越高，作为在电缆构筑物中用来支撑和固定电缆的支架及夹具对于电缆的规范化运行和安全运行起着较为重要的作用。

1、问题的提出及分析过程

传统的钢支架由于不耐腐蚀，导电，有磁性等特点严重影响电缆的安全运行和规范操作，而后来有所改变的悬挑预埋又影响制模施工，同时在电缆敷设过程中预埋式电缆支架障碍也会造成施工麻烦。

例如我们已经施工完毕的220kV长阳变电所电缆沟改造项目，其原来的旧式钢支架由于不耐腐蚀，导电，有磁性等情况严重影响电缆的安全运行和规范操作。而沿所有支架另外敷设的接地扁钢由于施工质量及后期腐蚀致使有的接地扁钢已脱落或断裂，更增添了安全隐患。同时由于支架的不规范而导致电缆敷设的不规范，影响了整体的美观（图1）。

2、解决方案及实施

针对以上较为严重的实际情况，我们在上级部门的支持下开动脑筋，挖掘资源，并联合有关单位开发研制了新型组合电缆支架。高强度复合材料电缆支架的组合方式是插拔加螺栓紧固，使托臂与立柱连接更加方便牢固，特别是在敷设单芯动力电缆的时候，在电缆夹具、电缆、托臂连接在一起的时候，当产生短路电动力时，托臂不会由于电动力的作用而滑脱立柱，相反，安插式的塑料支架则容易在电动力产生时把托臂与立柱滑脱。

该支架以树脂为基体，玻纤为增强材料，利用先进复合材料成型工艺制成适合电缆支撑和固定的形式或结构的装配式支架。是在工厂按照支架能够在现场直接安装的要求生产支架的各个部件，在电缆构筑物完工后，在电缆敷设前或电缆敷设过程中直接在现场安装的电缆支架，它与构筑物的连接一般是靠膨胀螺栓或构筑物内的预埋件连接。

2.1 实际应用

在220kV长阳变电所全站电缆沟改造的过程中，我们先将所有电缆安置好，再将原角钢支架割除，然后用水泥砂浆将沟体抹平，待沟体的强度达到新型支架装设的标准后马上着手安装。

2.3.1用不锈钢内膨胀螺栓直接将立柱固定好

3、国内外研究概况

目前国内该种产品的研发、应用正处于起步阶段。它的特点是克服了悬挑预埋影响制模施工的弊病，同时避免了在电缆敷设过程中预埋式电缆支架障碍造成的施工麻烦。但不少人（包括有些业内人士）对复合材料电缆支架了解不够，造成对产品判断的错误，当然对产品作出错误判断的，不一定是对产品不了解，在产品后面还有许多深层次的问题。

3.1 关于复合材料电缆支架对比情况

现在市场上主要有两种复合支架：一是高分子塑料电缆支架；另一个是本次采用的高强度复合材料电缆支架。

一：热固性树脂与热塑性树脂的优缺点比较

热固性树脂：是在高温高压下发生固化反应成型，优点是耐高温，耐腐蚀，受压不易变形。主要用于耐热、耐磨、绝缘、耐高压等在恶劣环境中使用的塑料。

热塑性树脂：是受热软化熔融流动、冷却成型。优点是加工成型简便，缺点是耐热性和刚性较差。

二：热塑性材料制成的塑料支架在电缆运行过程中如果电缆发热很容易使支架变形，据资料尼龙在60℃的拉伸强度是10-20℃的1/2。由于热塑性材料受温度升高而力学性能改变，减弱直至材料熔融。因此在温度变化较大的场合一般不适用，而热固性材料恰恰相反。

三：短玻璃纤维增强塑料与长玻璃纤维增强复合材料的比较

短玻璃纤维增强塑料比同类普通塑料强度要高，但与长玻璃纤维增强复合材料相比还是相差很远。主要是短玻璃纤维在基体内是杂乱无章的增强体系，而长玻璃纤维在基体中形成的是定向有规则的增强体系，因此长玻璃纤维增强复合材料的强度要比短玻璃纤维塑料增强五到十倍。

四：关于顶端承载力

本次研制的高强度复合材料电缆支架的顶端承受力已经优于并超过5#角钢制成的钢支架。

根据国家《电力工程电缆设计规范》GB 50217-2007 6.2.4、6.2.5的要求，电缆支架不仅仅要承载自身重量，还要考虑到施工时的强度，如人踩踏强度，牵引电缆的强度，纵向横向的其他应力。实践证明在顶端达1KN时还不能满足人在上面踩踏的要求，为此经过反复实践和力学性能计算分析，顶端压力达到2KN时，才能够完全满足施工强度和电缆自身承载的强度要求，同时在2KN压力的情况下，而且托臂挠度不能超过2cm。当顶端压力在2KN时，支架的力学性能比5#角钢都好。而塑料支架在顶端加压力0.5～0.7KN时就已断裂，远远不能满足电缆自身承载及施工的强度。

五：关于结构

本次研制的高强度复合材料电缆支架的组合方式是插拔加螺栓紧固，使托臂与立柱连接更加方便牢固，特别是在敷设单芯动力电缆的时候，在电缆夹具、电缆、托臂连接在一起的时候，当产生短路电动力时，托臂不会由于电动力的作用而滑脱立柱，相反，安插式的塑料支架则容易在电动力产生时把托臂与立柱滑脱。

4、结论

为了让复合支架这个产品市场生命线走得更长远些，以防出现“医生发烧，病人吃药-------跟着倒霉”，如果一直用劣质产品，一旦出现质量事故，很可能使优质的复合支架跟着一起结束市场生命。为此作一下比较，让人进一步了解产品的性能，使大家都能重视复合支架的质量问题。

通过以上两种电缆支架的力学性能等相关项目的比较，以及本次的实际运用，说明该电缆支架有着明显的技术优势和市场前景，为使用者提供更好的技术支持和质量保证，避免因产品质量问题导致支架下垂或断裂而引起的安全隐患和返修工作，使我们的电力行业更快更好的发展。

参考资料

[1] 合作生产方高强度复合材料电缆支架系列产品设计施工手册2009.7.

[2] DL/T5221-2005《城市电力电缆线路设计技术规定》

[3] 国家电网公司电力安全工作规程（变电部分）。国家电网.2009.

作者简介

周成，男，1972年生，工程师.宜昌供电公司变电检修中心工程班技术负责人.