中國報告大廳網訊，在工業化快速推進的當下，工業廠房的建設與升級對電氣工程的要求愈發嚴苛。電纜橋架行業作為電氣工程的關鍵基礎設施，其性能直接影響著設備供電的穩定性和信號傳遞的可靠性。目前，行業內常見的電纜橋架主要有封閉式和開放式兩大類，封閉式包含有孔式與無孔式槽盒，開放式則以梯架式和網格式為主，安裝方式多為頂部吊裝、牆面承托、落地支架支撐及地下電纜溝形式。而隨著大型複雜系統的出現，傳統電纜橋架在應對多電壓等級、多信號類型的布線需求時漸顯不足，新型電纜橋架的研發成為行業關注的焦點。
某大型試驗系統由七個子系統構成，通過總體集成平台實現各系統設備的集成。各系統包含設備與電控櫃，它們之間以及各系統之間依靠電纜完成供電、控制和信號傳遞等功能，涉及的電纜類型多樣，既有 24V 信號電纜、220V 和 380V 動力電纜，也有 10kV 高壓交直流電纜、30kV 高壓電纜等，具體系統組成及電纜類型如下：A 系統有 11 台電控櫃，涉及 24V 信號電纜、220V 和 380V 動力電纜;B 系統含 8 台電控櫃，包含信號電纜、220V 和 380V 動力電纜、10kV 高壓直流電纜、10kV 高壓交流電纜;C 系統共 15 台電控櫃，有信號電纜、220V 和 380V 動力電纜、30kV 高壓電纜;D 系統 3 台電控櫃，涉及信號電纜、220V 和 380V 動力電纜;E 系統 2 台電控櫃，含網線、220V 動力電纜;F 系統 1 台電控櫃，有信號電纜、380V 動力電纜;G 系統 1 台電控櫃，包含信號電纜、220V 動力電纜。
《2025-2030年全球及中國電纜橋架行業市場現狀調研及發展前景分析報告》指出，該試驗系統所在廠房屋頂標高為 9m，且為非承重結構，導致電纜橋架無法採用常規的吊裝方式;系統類別多且涉及的電纜電壓等級豐富，在保障安全的前提下，需有效避免系統間的相互干擾;電控櫃區域較多，電纜橋架的設計要適配不同電控櫃的擺放位置;同時，由於系統種類繁多，電纜橋架設計還需著重考慮後期的檢修問題，防止因走線混亂造成無法檢修的情況。
根據系統組成及設計難點，在符合相關國家標準的前提下，確定了電纜橋架的設計原則：按不同電壓等級對電纜橋架進行分類，如弱電橋架、強電橋架、高壓橋架等;不同電壓等級的線纜採用分層布置，低電壓在下，高電壓在上，層間距不小於 300mm;高壓交流電纜採用合金塑料橋架，其他電纜可使用鋼製橋架;不同系統的電纜儘量設置不同線槽，以避免系統間的干擾;橋架路徑選擇最優方案，儘可能縮短各系統電纜的敷設長度;並且，電纜橋架需預留檢維修空間。
基於上述設計原則，按照電壓等級從低到高，確定電纜橋架類型為：弱電橋架(含通用弱電橋架、D 系統弱電橋架)、強電橋架(含通用強電橋架、D 系統強電橋架)、10kV 高壓直流橋架、10kV 高壓交流橋架、30kV 高壓直流橋架。
由於電控櫃採用頂部進出線設計，因此將橋架設置在電控柜上方。結合電源櫃高度不超 2.0m 的實際情況，確定各類橋架標高：弱電橋架底標高 2.2m;強電橋架底標高 2.5m;10kV 高壓直流橋架底標高 2.8m;10kV 高壓交流橋架底標高 3.1m;30kV 高壓直流橋架底標高 3.4m。
針對廠房多層橋架的布置需求，設計開發了桁架式橋架結構，採用 「門」 字型落地方鋼支架對線纜進行支撐，桁架下部擺放電控櫃，上部設置 5 層梯形橫樑支撐，每層間距 300mm。方鋼支架主框架採用 80mm×80mm×5mm 方鋼，橫樑除最底層外，部分採用 80mm×80mm×5mm 方鋼，其餘採用 40mm×40mm×4mm 方鋼，下方底座墊板為 150mm×150mm×10mm，通過膨脹螺栓與混凝土地面固定。
為減小系統內部低壓、高壓、直流、交流等電纜之間的電磁干擾，採用封閉的槽盒式線槽。對於低壓、高壓等直流電纜，使用常規鋼製帶蓋線槽，並設置線槽蓋專用卡子，滿足線纜檢修時線槽的拆裝要求;對於高壓交流電纜，採用高分子合金塑料帶蓋線槽，該材料具有良好的抗老化性能、較強的耐腐蝕性和較長的使用壽命。線槽規格根據每種線槽內的電纜數量採用 200mm×100mm、300mm×100mm 兩種，為保證線槽強度，線槽厚度選用 2mm 規格。
為確保橋架支架滿足強度要求，使用 Creo 自帶的數值仿真功能對其進行力學仿真分析，以校核強度。該橋架支架總長為 7.28m，為確定支架上線槽及線纜的載荷，做出如下假設：支架上敷設的線槽按最大規格 300mm×100mm×2mm 考慮，支架上線槽長度為 8m，延伸出的線槽由其他支架支撐，不考慮其重量;不同線槽內分別設置動力電纜、信號電纜，按線槽內設置動力電纜為最大載荷考慮;動力電纜按截面積不大於線槽內容積的 40% 考慮，規格按常規 5×10mm² 考慮。
經查，5×10mm² 規格電纜外徑為 21.9mm，每米重 0.964kg，經計算 300mm×100mm 線槽內最多可放置 26 根，線槽材質為普通碳鋼材質。據此計算橋架支架載荷負重：線槽重量約為 62.30kg;線纜重量約為 200.51kg;支架承載總重量為 62.30 + 200.51 = 262.81kg。對計算結果取整，確定每層支架上的載荷質量為 265kg，每層支架上的載荷為 265×9.8 = 2597N。
對支架 6 個地腳墊板施加固定約束，每層支架施加均布載荷 2597N。支架材質選用 Q235，常溫下其物理及力學性能為：密度 7.85g/cm³，彈性模量 2.1×10⁵MPa，泊松比 0.29，屈服強度 235MPa，抗拉強度 235MPa，伸長率≥26%。
通過對支架受力情況進行力學仿真，在假設的最大載荷條件下，支架所受的最大範式等效應力(Von Mises Stress)為 192.22MPa，Q235 鋼屈服強度為 235MPa，可知該結構受力安全係數符合要求，在假設的最大載荷條件下是安全的。
按照上述橋架設計方案，結合現場實際情況，完成了該大型試驗系統電纜橋架的具體設計與現場安裝。該電纜橋架滿足了系統動力供電電纜、信號控制電纜、互鎖通信電纜等的綜合布線需求。系統整體建成後，經運行測試，整體運行良好，不同子系統之間無相互干擾。
在電纜橋架行業安裝實施過程中，積累了以下經驗：橋架支架立柱位置需根據擺放電控櫃的數量等確定後再進行確認，避免因立柱間距不合適導致電控櫃無法擺放;對於橋架支架上多層線槽線纜的下引，可採用電纜纏繞帶或扣式結束帶對線纜進行整理歸納，避免採用豎直槽盒下引導致的干涉問題;安裝線槽時，不同高度上的線槽儘量錯位安裝，防止線槽內電纜下引時與下層線槽之間產生干涉，導致電纜彎曲混亂等問題;對於線槽的接地保護，可通過線槽與支架螺釘的可靠連接，將支架與廠房內的接地點連接，以實現線槽的可靠接地。
為滿足綜合試驗系統多種類電纜的綜合布線需求，研發的桁架式電纜橋架方案，由桁架式橋架支架和封閉式線槽組成，成功解決了多系統強弱電、高壓、交直流線纜在同一區域內走線以及廠房內無法吊裝橋架的難題。該方案通過了力學強度校核，保障了結構安全，且在實際應用中效果良好，為相同工況場景下的電氣橋架設計及安裝提供了有益的參考，推動了2025年電纜橋架行業技術的發展與應用。
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