电缆桥架在石化企业中的应用

摘要：论述了在石化企业中电缆桥架敷设的优点、设计选型、安装，以及根据石化企业的环境特点提出了应积极选用铝合金桥架。同时，对于桥架设计中的一些参数选用提出了一些看法，并对于桥架施工安装提出了一些基本要求。由于石化企业供电可靠性要求高，用电负荷大，供电故障产生的后果严重，环境危险性大，而供电线路又是供电系统的重要组成部分，承担着电能的输送，这就决定了其敷设方式应具有容量大、运行安全、巡检维护方便的特点。电缆桥架敷设无疑是目前比较理想的一种方式。

石化企业生产连续性强，原料和产品绝大多数为易燃、易爆、有毒、腐蚀性强的物质，生产工艺 连续性强，自动化程度高，技术复杂，设备种类繁多，稍有不慎就可能发生破坏性很大的事故，对供电的可靠性、连续性和安全性要求很高[1-8]。因此电 缆桥架在石化企业中的选用就显得十分重要。

1 电缆桥架敷设的优点

1)电缆桥架可以和工艺管道共架敷设，不单独占用电缆通道，节省空间9,同时也避免了和地下管线的交叉问题，见附图1。

2)电缆敷设在空气中，散热条件好，且不必通风排水0,运行费用低，一旦电缆发生故障，处理也很方便。

3)装置改扩建时，增设的新电缆，可充分利用电缆桥架的备用位置敷设，十分方便。

4)随着火灾报警系列产品的日趋完善，可采用缆式探测器对电缆进行监护，一旦某处温度过高，超过了探测器的设定值，可及时报警，使值班人员及时巡检，消除隐患。

5)电缆桥架与其他电缆敷设方式相比，具有明显的优点，不论厂区主干线路或某个装置内的配电线路，均可采用电缆桥架敷设方式。电缆采用直埋敷设虽然土建造价较低，但其占地面积大，装置扩建时增加电缆及电缆故障事故处理时要重新开挖，常因扩建施工等损坏电缆，造成停电事故，且事故处理困难，恢复供电所需时间较长。采用电缆沟方案虽然和电缆直埋相比，具有一定的灵活性，但石化企业大多都是易燃易爆场所，电缆沟易聚集危险气体，造成隐患，并且石化企业地表水大多含有石化物料，时间长了，必然会对电缆沟造成污染。电缆隧道只能在电缆集中地段使用，电缆引出后，仍需采用直埋或电缆沟方式，不可避免地又出现了该 方式的缺点。

2 电缆桥架的型号规格

2.1 电缆桥架种类

电缆桥架种类很多，按材质分类有：钢制、玻璃钢制、铝制、复合环氧树脂桥架等；按结构分类有：槽式、有孔托盘、无孔托盘、组装式托盘、梯架势等；按表面处理工艺及材料分类有：喷塑、喷 漆、喷涂、热镀锌、热浸锌、镀锌镍、热喷锌等。

2.2 电缆桥架规格尺寸

常用规格高有40、50、60、80、100、150、200mm等，宽有100、150、200、250、300、400、500、600、800、1000、1200mm 等，长度有2000、 4.000、6000mm 等。不同材质及不同厂家生产的桥 架规格会有所不同。

3 电缆桥架的选型及荷载等级的确定

3.1 选型

一般情况下多采用梯架和有孔托盘型桥架，其中，梯架型桥架具有结构简单、自身重量轻、便于安装、投资少等优点，在石油化工装置中得到了非常广泛的应用。当需要屏蔽外部的电气干扰时，应选用无孔金属托盘加实体盖板，如仪表电缆桥架大多采用无孔金属托盘。当敷设交流单芯电力电缆时，应采用玻璃钢、环氧树脂等不宜构成磁性闭合回路的非金属电缆桥架，例如大连石化公司全厂或区域变电所35、66kV系统电缆桥架就是采用环氧树脂材质的。高温、腐蚀性液体或油的溅落等需要防护场所，宜选用托盘，最上一层桥架应设置实体盖板。

3.2 桥架特点分析及应用情况

1)在电缆桥架的实际应用中，防腐层型式选择的得当与否以及质量好坏将直接影响到电缆桥架的使用寿命，是另一个极其重要的技术指标。在设计选型时只有充分考虑所建装置生产环境条件、气候环境条件和项目建设的资金情况等经济技术指标，才能在既经济合理又使用可靠的情况下，最大可能 地满足其使用年限。

2)电缆桥架的材质，以往多为普通电镀锌钢质桥架，逐步发展到热浸锌钢质桥架、铝合金桥架。由于钢质桥架自重大，耐腐蚀性差，使其应用受到一定的限制，而近几年兴起的铝合金桥架因其重量轻，耐腐蚀性好，正在日益受到人们的重视，特别是其耐腐蚀性远比镀锌钢质桥架好，尤其适合在腐蚀性较强的化工企业中应用，所以在石化行业中应首选铝合金桥架。例如：大连石化公司225万ta'催化汽油加氢脱硫装置电气电缆桥架就是选用铝合金桥架。

3)铝合金桥架具有良好的性价比。铝合金桥和钢桥架相比，具有明显的技术上的优势，这些早已为大家所熟知，虽然两者每吨价格相差好几倍，

但是每吨敷设距离也相差好几倍。铝合金的比重大约是钢材的三分之一多，敷设同样长度的桥架，所需的投资两者几乎是一样的。同时还应看到铝合金桥架寿命约50年，而钢桥架仅15~20年。根据一些工程的总结，同规格、同负载能力的铝合金桥架和热浸锌钢桥架相比，敷设同样长度，其总造价是基本相同的。

3.3 荷载等级的确定

载荷等级是满足电缆桥架强度、刚度、稳定性的重要指标。在设计过程中，有的设计人员仅仅靠经验选择，大多数情况下选用等级过高造成不必要的浪费，也有个别情况是安装结束后检测强度不够，又采取加固补强措施的。所以荷载等级的确定需进行详细的计算。

当与工艺管道共架敷设时，由于工艺管架间距多在6m及以上，电缆桥架宜采用大跨距电缆桥架。可能是沿袭过去的设计习惯，自控专业设计的电缆桥架当支架间距超过2米以上时，没有采用大跨距桥架，而是采用沿电缆桥架底部纵向布置两根10*槽钢托举的方式，这样做，既增加了施工成本、增加了桥架总荷载，又占用了有限的管架空间，可谓劳民伤财，画蛇添足。例如西北某石化厂烟气脱硫装置配电室至PTU部分电气和自控电缆桥架，电气和自控电缆桥架并排沿工艺管架敷设，电气采用的是大跨距桥架，而自控采用的是2m一节的槽盒并且底部采用10°槽钢托举形式，施工单位为了使并排敷设两个专业的电缆桥架敷设高度整齐一致，不得不在每个管架处给电气桥架底部再垫高一块10°

4 电缆桥架的安装

1)电缆桥架严禁作为人行通道、梯子或站人平台，其支吊架不得作为吊挂重物的支架使用，在电缆桥架中敷设电缆时，严禁利用电缆桥架的支吊架做固定起吊装置，做拖动装置及滑轮和支架。当电缆桥架表面有绝缘涂层时，应将接地点或需要电气连接处的绝缘涂层清除干净。电缆桥架在振动场所及电气接地部位的连接螺栓应加装弹簧垫圈。对于安装在钢制支吊架上或用钢制附件固定的铝合金电缆桥架，当钢制件表面为热浸锌时，可以和铝合金桥架直接接触。当其表面为喷涂粉末涂层或涂漆时，则应在与铝合金桥架接触面之间用聚氯乙烯或氨丁橡胶衬垫隔离。在有腐蚀性环境条件下安装的电缆桥架，应采取措施防止损伤电缆桥架表面保护层，在切割、钻孔后应对其裸露的金属表面用相应的防腐涂料或油漆修补。

2)电缆桥架安装时应做到安装牢固，横平竖直，沿电缆桥架水平走向的支吊架左右偏差应不大于10mm, 其高低偏差不大于5mm¹];  电缆桥架与工艺管道共架安装时，电缆桥架应布置在管架的一侧，当有易燃气体管道时，电缆桥架应设置在危险程度较低的一侧。

3)当设计无规定时，电缆桥架层间距离、电缆桥架最上层至沟顶或楼板及最下层至沟底或地面距离不宜小于以下的数值。电缆桥架层间最上或最下层至沟顶或楼板及沟底或地坪距离：控制电缆不小于200 mm;10 kV 及以下电力电缆(除交联聚乙烯绝缘电缆外)不小于250mm;6~10kV交联聚乙烯绝缘电力电缆不小于300mm;35kV单芯电力电缆不小于300mm;35kV三芯电力电缆不小于350mm;最上层电缆桥架距沟顶或楼板不小于350~450mm;最下层电缆桥架距沟底或地坪不小于100~150mm。

电缆桥架应在具有腐蚀性液体管道上方；电缆桥架应在热力管道下方；易燃易爆气体比空气重时，电缆桥架应在管道上方；易燃易爆气体比空气轻时，电缆桥架应在管道下方。

4)电缆桥架与管道之间最小距离应满足以下要求：一般工艺管道平行净距不小于400mm、交叉净距不小于300mm;腐蚀及易燃易爆气体管道平行净距不小于500mm、交叉净距不小于500mm;热力管道有保温层时平行净距不小于500mm、交叉净距不小于300mm;热力管道无保温层时平行净距不小于1000mm、交叉净距不小于500mm。

值得注意的是，电缆桥架安装高度不应妨碍人行或检修车辆进入装置[12],如由我公司设计的东北某石化厂一重催烟气脱硫装置，沿催化烟气管道下方敷设的电力电缆桥架原设计安装高度距地面约为800mm, 见附图3,在施工过程中，业主对此安装高度提出了修改意见。后来，根据设计规范“电缆桥架与有保温层热力管道平行敷设时净距不小于500mm”,下发了设计更改单，将电缆桥架抬高至距地面约1800mm 处。

图3 原有电缆桥架距地面800 mm

Fig.3 The original cable bridge with 800 mm distance from the ground

5)电缆桥架穿墙安装，应根据环境条件采用密封装置。电缆桥架由室内穿墙至室外时，在墙的外侧应采取防雨措施。电缆桥架由室外较高处引到室内时，电缆桥架应先向下倾斜，然后水平引到室内。当电缆桥架采用托盘时，宜在室外水平段改用一段电缆梯架，防止雨水顺电缆托盘流入室内。

5 对电缆的要求

1)在电缆桥架内可以无间距地敷设电缆。电缆在桥架横断面内的填充率：控制电缆不应大于50%, 电力电缆不应大于40%。

2)同一回路的所有相线和中性线(如果有中性线时),应敷设在同一金属线槽中。

3)线槽内电缆或电缆的总截面(包括外护层)不应超过线槽横断面面积的20%,载流导线不宜超 过30根。

4)不宜在同一层桥架上敷不同电压、不同用途的电缆，宜分层敷设。如受条件限制需要安装在同一层桥架上时，应采用隔板隔开。

5)电缆在桥架内需要固定的部位：垂直敷设时，电缆的上端及每隔1.5~2m处；水平敷设时，电缆的首尾两端，转弯及直线段每隔5~10m 处。

6)电缆桥架内电缆的标记。桥架内电缆应在首端、末端、转弯及直线段每隔50m 处设有编号、型号及起止点等标记

7)电缆从桥架上引出的线路根据具体情况，可采用金属硬管或软管、塑料管或者波纹管以及电缆等，其引出部位不得遭受损伤，而且无论用何种保 护管，均应通过相应的管接头与桥架连接。

6 防火和接地

根据设计规范要求电缆桥架在防火区段使用时，应增加耐火或难燃措施，具体可用有耐火或难燃的 材料封闭桥架3],并在桥架表面涂防火层或选用耐火桥架等措施。

金属制桥架系统，应设置可靠地电气连接并接地。采用玻璃钢桥架式，应沿桥架全长另敷设专用接地线。

1)在工程中应注意电缆桥架及其支吊架和引入金属电缆导管接地问题，并且符合下列规定：金属电缆桥架及其支吊架全长应不少于二处与接地干线连接，非镀锌电缆桥架连接板两端跨接的铜芯导线或编织铜线最小允许截面应不小于4mm²，镀锌电缆桥架间连接板的两端可不作接地跨接线，但每块连接板应有不少于二处有防松螺帽或防松垫圈的连接固定板。

2)当利用电缆桥架构成接地干线回路，而单相接地故障电流较大时电缆桥架及其支架吊架、连接 板应能承受接地故障电流并满足热效应要求。

3)作为接地干线的桥架，其托盘、梯架端部之间的连接电阻应不大于0.00033Ω。

4)当利用电缆桥架作接地干线时，桥架全长各种伸缩缝和软连接处应采用铜软导线或编织铜线连接，其截面不应小于16mm²。

5)在铝合金电缆桥架上单独敷设接地干线时为了防止电化学腐蚀作用，不得采用裸铜导体作接地干线。

7 结束语

电缆桥架在石化企业的广泛应用改变了原有电缆敷设方式的许多弊端，给施工安装和维护使用带来了极大的便利，并提高了工作效率。电缆桥架的荷载计算、防腐层的选择是两个非常重要的技术指标，在设计、施工过程中应特别注意。随着电缆桥架技术的不断发展和完善，相信会有更经济、使用寿命更长的电缆桥架出现。