對復(fù)合材料電纜支架應(yīng)用探究

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1、對復(fù)合材料電纜支架應(yīng)用探究　　摘要：本文主要考慮利用復(fù)合材料抗腐蝕的特點，以解決我國鋼制電纜支架在沿海地區(qū)易腐蝕問題，以消除影響變電站安全運行的隱患。關(guān)鍵詞：復(fù)合材料；電纜支架；研究；性能指標；效益中圖分類號：TM247文獻標識碼：A文章編號：一．引言：本研究項目以遼寧省的環(huán)境特點為背景，應(yīng)用研究側(cè)重于極端氣溫、沿海腐蝕地區(qū)及大荷載的情況，檢測試驗及荷載計算等依據(jù)國家標準及規(guī)程，檢測試驗地點為國家塑料制品監(jiān)督檢驗中心。主要研究成果：1.復(fù)合材料電纜支架針對性檢測試驗本項目對高分子復(fù)合材料電纜支架樣品進行的針對性檢測試驗，所做

2、試驗包括耐高低溫試驗、耐酸堿鹽腐蝕度試驗、荷載試驗、熒光紫外線/冷凝試驗及人工氣候（氙燈）曝露試驗、阻燃試驗及絕緣性試驗，各項技術(shù)參數(shù)符合工程設(shè)計的要求。2.復(fù)合材料電纜支架使用條件的研究（1）工程環(huán)境溫度及溫度變化的影響本項目提出對復(fù)合材料電纜支架的使用應(yīng)考慮環(huán)境溫度及變化對其機械強度及性能的9影響。通過產(chǎn)品耐高低溫（人工模擬最高溫度零上70℃，最低溫度零下45℃）試驗進行了考核，試驗表明，產(chǎn)品經(jīng)受環(huán)境溫度變化時，無外觀及機械強度及性能的變化。產(chǎn)品并應(yīng)經(jīng)受環(huán)境溫度變化長時期考驗。工程環(huán)境溫度不應(yīng)超出產(chǎn)品耐高低溫試驗的極端溫

3、度范圍。（2）工程使用環(huán)境及污穢程度的調(diào)研本項目調(diào)研了遼寧省沿海地區(qū)及鹽堿土質(zhì)地區(qū)污穢程度分布情況，提出污穢地區(qū)變電站工程設(shè)計應(yīng)考慮鋼電纜支架腐蝕及維護困難的問題，防腐蝕的重點是戶外電纜溝的電纜支架。并通過產(chǎn)品耐酸、堿、鹽腐蝕度試驗對產(chǎn)品耐腐蝕性進行了考核，試驗表明：腐蝕度≤0.05%。符合GB/T2423.17《電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗規(guī)程：鹽霧試驗方法》要求。（3）工程設(shè)計對電纜支架荷載的要求本項目提出了單個支架托臂端部承載的產(chǎn)品設(shè)計規(guī)定值、施工時兩水平支架托臂間允許的均布荷載值及施工維護中單個支架托臂允許的短暫上人的集

4、中荷載值。對工程設(shè)計具有指導(dǎo)意義。根據(jù)《電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》（GB50217-2007）第6節(jié)（電纜的支持與固定）條款6.2.49的規(guī)定，電纜支架的強度，應(yīng)滿足電纜及其附件荷重和安裝維護的受力要求，且應(yīng)滿足可能短暫上人時，計入90kg附加集中荷載。按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2001）3.2.5條的規(guī)定，永久荷載的分項系數(shù)取1.2（由可變荷載效應(yīng)控制的組合），可變荷載分項系數(shù)取1.4，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取1，荷載組合的設(shè)計值應(yīng)小于等于支架產(chǎn)品的設(shè)計規(guī)定值。支架產(chǎn)品的設(shè)計規(guī)定值指托臂的外端部承受的最大荷載時，托臂的撓

5、度值≤5mm，托臂無變形、裂紋、斷裂等現(xiàn)象。經(jīng)過計算，當施工時兩支架托臂允許的均布荷載為75kg，及施工及維護中支架托臂允許的短暫上人集中荷載為90kg時，支架產(chǎn)品托臂外端部（豎直方向）承載的設(shè)計規(guī)定值應(yīng)達到171kg。由于復(fù)合材料的特性，設(shè)計考慮托臂承載能力按最初產(chǎn)生永久變形時的最大荷載除以1.5倍安全系數(shù)，此計算原則也可作為考核指標。經(jīng)過計算，支架產(chǎn)品托臂外端部（豎直方向）承載的極限值應(yīng)達到191kg。為了便于生產(chǎn)，無論托臂長短，托臂的斷面尺寸的設(shè)計取值相同，因此，考核支架產(chǎn)品托臂的外端部承受的最大荷載是合理的。當托臂縮

6、短時，均布荷載值增大，但均布荷載增大9的可能性隨托臂縮短而減小，所以托臂承載是安全的。對變電站而言，一般情況下，66kV及以上電纜敷設(shè)均采用單獨敷設(shè)方式，本項目研究范圍為低壓電纜敷設(shè)。（4）工程設(shè)計對電纜支架阻燃性的要求對復(fù)合材料電纜支架的阻燃性考核，主要是對產(chǎn)品進行氧指數(shù)值測試。工程設(shè)計對阻燃電纜阻燃性的要求，一般為氧指數(shù)百分數(shù)≥30。而對復(fù)合材料電纜支架（立柱和托臂）的阻燃性的要求應(yīng)高于阻燃電纜，應(yīng)達到該類材料的最高阻燃等級V-0級。V-0級氧指數(shù)百分數(shù)≥38。選用復(fù)合材料電纜支架時，應(yīng)配合考慮電纜及電纜設(shè)施的防火設(shè)計。

7、（5）工程中電纜支架的安裝及要求應(yīng)考慮工程中電纜支架的安裝條件。磚砌電纜溝不適用于膨脹螺栓固定安裝方式，膨脹螺栓固定安裝方式適用于混凝土電纜溝。二、技術(shù)性能指標產(chǎn)品的主要技術(shù)性能指標見下表1。表1產(chǎn)品的主要技術(shù)性能指標序號項目單位立柱指標托臂指標1密度㎏/m31.51.052拉伸強度MPa≥35≥7793彎曲強度MPa≥70≥1304缺口沖擊強度kJ/㎡≥5.8≥8.95氧指數(shù)﹪≥42≥406表面電阻率Ω1.5×10151.0×10117老化后沖擊強度保留率﹪90.5988熱變形溫度℃71979腐30%NaOH×

8、24h%0.010.02蝕30%Hcl×24h%0.040.03度30%Nacl×24h%0.010.0210承載力托臂與立柱組裝后（托臂長500mm），產(chǎn)品托臂外端部（豎直方向）承載的設(shè)計規(guī)定值175kg。主要技術(shù)性能指標符合工程設(shè)計的要求，具備機械性能穩(wěn)定、耐腐蝕、阻燃性、絕緣性及耐用