浅谈电线电缆的敷设方式

石油化工装置的电缆敷设方式主要有架空敷设,电缆沟敷设及埋地敷设。从安装检修方便的角度来说,应优先选择架空汇线槽的方式。但架空方式需要考虑过车以及支墩支架是否有足够的空间。

一、架空敷设

架空一般需要考虑对于电缆的机械保护,主要有汇线槽或桥架、穿线管等方式。

1.汇线槽或桥架

有点是施工维护方便,能够提供备用量方便以后扩展,并且金属槽盒本身可以提供类似法拉第笼的作用,对于静电和电磁起到屏蔽作用,同时也为电缆起到了机械保护的作用。
(1)敷设的基本原则
①汇线槽及桥架一般设置在管廊上层,或与工艺管线及电气汇线槽同层。一般不宜低于工艺管线。(注:目的是避免工艺管线介质泄露脏污桥架电缆)
②汇线槽的敷设应避开热源、潮湿、电磁干扰源、工艺排放口、易泄露或有震动的地方。
③汇线槽与工艺管线设备距离应大于400mm,与其他的工艺设备,管道表面之间的距离应大于330mm。
④汇线槽与强电磁场的设备的距离应大于600mm。与动力电缆之间的距离见下表。

电压电流等级/平行敷设长度 <100 <200 <500 ≥500
125V,10A 50 100 200 1200
250V ,50A 150 200 450 1200
200~450V,100A 200 450 600 1200
400~500V,200A 300 600 900 1200
3000~10000V,800A 600 900 1200 1200

⑤电缆在汇线槽内可采用多层放置,槽内电缆填充系数一般为25%~35%,槽内留有适当的空间的目的是便于维护可扩充。(注:由于电缆在桥架中会打弯等等情况,往往计算填充率到60%的话,实际施工时电缆会被填充满了)
⑥多种类型电缆汇线槽分层安装时,应按下列顺序从上到下排列
a.仪表信号电缆
b.安全连锁线路
c.仪表用交流和直流供电线路
(注:在下层被认为是更安全的,因为火焰一般向上蔓延)
(2)荷载及支架
①荷载:应考虑固定荷载与动荷载,固定荷载包括电缆重量、汇线槽重量及附件重量,动荷载包括敷设电缆时任的重量级风、雪等重量。(注:一般动荷载是结构专业自行考虑)
②支架:一般室内支架间距为2m,支撑点可设置在内墙或天花板,室外支架通常与工艺管廊公用,若不能共用则金额设置独立支架,支架间距一般小雨6m。横跨道路的支架净高一般不低于为4.5m。(注:参考数据,消防车的最大长度为13.4m,最大宽度为4.5m,最大高度为4.15m)
(3)汇线槽的接地
汇线槽应做保护接地,各段之间应有良好的电气连接。一般使用接地线进行短接。
(4)汇线槽进入控制室方法
分为上部架空及下步地沟量汇总。
上部进线。一般在控制室侧墙上部(距地面3m为宜,一般与室外桥架平齐),沿内墙引至活动地板下或电缆沟内。汇线槽应有向室外坡度,防水渗入。开洞应采用防火密封措施,以防止易燃气体、谁、火、虫、鼠进入室内。
下部进线。室内沟底应高处室外300mm以上。开洞处进行密封处理,防止雨水、尘埃、有害气体、小动物等进入。可以考虑设置沙坑以便排水。具体做法是,电缆由桥架降标高到沙坑中,再升标高后穿墙至控制室内,沙坑与集中排水系统相连。
(5)金属隔板的设置
本安回路与非本安回路、强电与弱电电缆敷设在同一桥架中,应使用金属隔板分隔。若两者数量悬殊时,也可只采用屏蔽电缆的措施。
仪表信号电缆与电源电缆宜单独敷设。如需要敷设在同一桥架中时,应采用金属隔板等屏蔽措施。
(6)汇线槽的选型
仪表电缆为了获取更好的屏蔽效果,一般采用带盖的槽式桥架。而供电电缆一般为了方便散热采用带盖或不带盖的梯形桥架。
穿线管进入桥架应从侧面采用螺纹形式连接,槽式桥架端部应密封,病在底部设置落水孔。

2.穿线管

穿线管主要用于保护电缆,由于工业场合一般都在室外或地下敷设,环境较恶劣,一般选用镀锌水煤气管(GB/T 3091低压流体输送用焊接钢管)。具体应符合以下原则:
①穿线管的最小弯曲半径一般为管径的6倍。
②穿线配管应尽量可能走短的路径,穿线管弯曲处通常采用弯头,每隔2个90°弯头或穿线管直线长度超过30m时,要设置穿线盒。(注:超过2个弯头不加直通就不好拧了,一般也不会30m设置一个穿线盒,一般钢管为了方便运输都是6m一段的)
③穿线管内的电缆填充系数一般不超过40%,单根穿单钢管时,穿线管的内经不应小于电缆外景的1.5倍。
④穿线管与仪表连接时,一般使用金属软管或挠性连接管。(注:实际上挠性的意思就是失去外力时不会返回原状,这样即使由于外力发生了形变,挠性连接管也不会将力再返给电缆,避免电缆的外力损伤)
⑤穿墙、穿楼板时应设置保护管。保护管可按上述填充率设计。在楼板上露出10~100mm,楼下露出10mm。
⑥电缆进入接线箱时,宜选用穿线管和防爆电缆密封接头(也就是格兰或戈兰,英文GLAND)
⑦穿线配线应考虑不影响设备和工艺管道的安装和拆卸,同时考虑保护和操作方便。

二、电缆沟敷设

沿着电缆沟在各段标高最低处应设置集水坑,沟底底面应有1:200的排放坡度,以便把沟内的水引到集水坑,通过集水坑排入水沟。控制室内的电缆沟应坡向室外的沟,以防室内积水。电缆敷设后,沟顶盖上水泥板、板缝用水泥砂浆填满。为方便检修,防止盖板损坏也可不填缝,采用角钢包边。
电缆沟内可设置支架、托座,将电缆敷设在支架、托座上。也可不设置支架,直接将电缆敷设在沟底,然后填砂盖水泥板。无支架敷设较容易,也节省支架,一般这种沟设置较浅。填砂可以防止易燃易爆气体通过电缆沟进入控制室。
电缆从沟内引出时,应加保护管,保护管的要求见上文。
电缆沟支架水平间距一般设置800~1000mm,如果用托座敷设在支架上,支架水平间距可谓1500mm。
设计电缆沟路径时,应避开地上和地下障碍物,尽量避免与地下管道、动力电缆沟交叉。和动力电缆沟交叉时,应成直角跨越,在交叉部分的仪表电缆应穿保护管或加槽盒保护。
动力电缆与信号电缆共沟时,应分两侧敷设,保证平行敷设间距要求。(见上文)。
有腐蚀性的场合,尤其是要经常冲洗底面的场合,不宜采用电缆沟的敷设方式。

三、直埋敷设

直埋敷设时,直埋沟应离开建筑物的基础。直埋敷设的电缆与建筑物地下基础间的最小净距为600mm,与电力电缆间的最小净距为500mm。敷设电缆时,应首先在沟底铺上筛过的砂或土。直埋的电缆与工艺管道交叉时,电缆应设有保护管,保护管长度应满足保护管两端离交叉管道外壁后绝缘层1m。直埋敷设的电缆不应沿任何地下管道的上方或下方平行敷设。当沿地下管道两侧平行敷设或交叉时,最小净距应符合以下要求:
①与易燃、易爆介质的管道平行时,为1000mm,交叉时为500mm;
②与热力管道平行时,为2000mm,交叉时为500mm;
③与水管或其他工艺管道平行或交叉时均为500mm。
直埋电缆要穿过建筑物、建筑物的基础或穿越马路时,应加保护管,过马路时,预埋保护管的预埋深度≥1000mm。电缆备用两适当增加。
穿线管直埋敷设时,管径应加大一级,并进行防腐处理,不应在地下设置拉线箱和接线盒。
罐区等场所宜采用直埋敷设。(注:罐区较空旷,若地上敷设,容易阻挡通道)
有腐蚀性物质的场所,油气时要冲洗底面的场所,不宜采用直埋敷设的方式。

参考资料:
1.石油化工自控设计手册

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