談高層建筑垂直配電干線的選擇

張承剛

摘要：本文介紹了高層建筑垂直配電干線的幾種方式，包括插接式封閉母線槽、預(yù)制分支電纜、電纜絕緣穿刺線夾等，并對幾種配電方式的優(yōu)缺點進(jìn)行了比較。

關(guān)鍵詞：垂直配電干線；母線槽；預(yù)制分支電纜；結(jié)緣穿刺線夾

Abstract: this paper introduces the main lines of high-rise building vertical distribution in several ways, including plug closed prefabricated branch cable, bar, cable insulation wire clip puncture, etc, and on the advantages and disadvantages of several distribution way are compared.

Keywords: vertical distribution line; Bar; Prefabricated branch cable; Become attached to puncture line clip

中圖分類號： TM726文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

1引言

由于現(xiàn)代高層建筑配電的復(fù)雜性和供電容量的增加，對配電主干線的可靠性及經(jīng)濟(jì)性的要求越來越高，要求是輸送容量大，能承受較大的短路負(fù)荷；電壓降和電能損失?。还╇姲踩?，絕緣可靠，防火性能好；可撓性大，抗震性好；分支容易，施工維修方便；占據(jù)空間小，造價小。主要形式有：插接式母線槽、預(yù)制分支電纜、普通電力電纜等。需要設(shè)計根據(jù)建筑物的性質(zhì)、用電負(fù)荷、安裝環(huán)境等等確定配電干線形式。

2插接式封閉母線槽

插接式封閉母線槽配電方式已廣泛地應(yīng)用在高層建筑中。封閉母線槽的種類可分為三相三線制、三相四線制、三相五線制等幾種，按絕緣方式分可分為空氣絕緣型、密集型、復(fù)合絕緣型、高強型等，額定工作電流為250A至5000A不等，主要結(jié)構(gòu)是由優(yōu)質(zhì)鋼板彎制的外殼、導(dǎo)電銅（鋁）排、絕緣材料及有關(guān)附件等組成。它用特制的插接端與變壓器或低壓配電柜直接插接，帶插孔的母線槽可以通過插接頭箱或插接開關(guān)箱，能很方便地引出分支回路至樓層配電箱。封閉母線與傳統(tǒng)的電纜配電方式相比具有傳輸電流大、結(jié)構(gòu)緊湊、便于分接配電、絕緣強度及動穩(wěn)定性能較高、使用壽命長等優(yōu)點，在高層建筑大電流配電中已取代電纜而廣泛采用。

但其也有一些缺點，主要有：1.封閉母線槽的安裝質(zhì)量直接影響使用功能，其安裝步驟多，要求高，施工周期長；2.母線插接后需用壓板定位，壓緊后再緊固穿心螺栓，分支接頭過多，產(chǎn)生故障點多；3.對安裝使用地點的環(huán)境要求高，必須保持空氣清潔，耐潮濕、耐腐蝕性差；4.封閉母線槽安裝時采用了彈簧支座等固定方式來增加其可撓性和防震性，從而使結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜；5.綜合單價較高；6.三相五線制系統(tǒng)的解決方案不令人滿意，因為PE線必須有絕對可靠的接地連續(xù)性，不允許有過多的連接頭，而母線槽卻做不到這一點。

3預(yù)制分支電纜

所謂預(yù)分支電纜，就是在電纜要求的部位設(shè)置電纜T接頭。它是在工廠用特定的工藝制作接頭，接頭部分用PVC合成材料分二次注塑而成。分支電纜產(chǎn)品的電氣性能和物理性能在出廠前均經(jīng)過嚴(yán)格的測試，因此它有可靠性高、氣密防水、阻燃耐火等優(yōu)點，而且價格較低、安裝方便、施工周期短、毋須維護(hù)。分支電纜由電纜本體（干線和分支線）、絕緣分支接頭、絕緣吊頭（末端裝置）和安裝附件組成，主電纜單根截面可做到10～1000mm2，分支電纜截面10～240mm2。

90年代中后期，我國各地區(qū)的高層建筑陸續(xù)選用了分支電纜，均獲得了較好的使用效果。2002年3月，中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院出版了《預(yù)制分支電力電纜安裝》（OOD101-7）圖集，圖集明確了預(yù)制分支電纜適用范圍、安裝做法。

圖1 預(yù)制分支電纜安裝圖

3.1預(yù)制分支電纜的優(yōu)點

3.1.1具有優(yōu)良的供電可靠性

主干電纜導(dǎo)體無接頭，連續(xù)性好，減少了故障點。分支接頭采用工廠全程機(jī)械化制作，大大降低了人為因素造成質(zhì)量不良現(xiàn)象。分支接頭結(jié)構(gòu)合理并采用先進(jìn)的工藝制作，接觸電阻極小，不受熱脹冷縮影響。

3.1.2安裝環(huán)境要求低，施工方便快捷。

占用建筑面積較小，使用環(huán)境和安裝精度要求較低。安裝簡單方便，安裝技術(shù)要求不高，安裝設(shè)備僅需一臺卷揚機(jī)即可，安裝勞動強度較小。

3.1.3優(yōu)良的抗震性、氣密性、防水性和耐火性

預(yù)制分支電纜具有優(yōu)良的抗震性，特別在通過建筑物沉降縫時不需要任何措施。分支接頭采用特殊配方的PVC聚合物與電纜護(hù)套緊密粘接，保證了接頭具有好的氣密性和防火性，能在潮濕的環(huán)境中正常供電?！癗H”型的預(yù)制分支電纜在燃燒情況下，可保持90 min正常供電時間。

3.1.4綜合性價比好

據(jù)有關(guān)資料看，采用分支電纜的投資僅為緊密母線投資的30～60％，安裝工時僅為緊密母線的1/20左右，大大降低了工程造價。又由于其結(jié)構(gòu)緊湊，對土建空間的需求較小，加上運行可靠，無需任何維護(hù)保養(yǎng)，對于業(yè)主來說，經(jīng)濟(jì)效益非常明顯。

表1預(yù)制分支電纜和封閉式母線槽特性比較

3.2預(yù)制分支電纜的局限性

1）主電纜允許長度有限，限制了使用范圍。

2）干線容量有限，目前預(yù)制分支電纜的最大允許電流為1600A，而母線槽的最大允許電流可達(dá)5000A。

3）預(yù)制分支電纜只適用于各分支電氣負(fù)荷比較穩(wěn)定的場所，一旦施工完畢，各分支的容量都將無法增加。而母線槽在保證不超出總負(fù)荷的前提下，可以調(diào)整各分支的用電負(fù)荷。

3.3預(yù)制分支電纜安裝及敷設(shè)注意事項 1）安裝過程中應(yīng)注意固定好分支電纜，避免分支電纜晃動，以保證分支接頭內(nèi)部壓接部分接觸良好。

2）分支線長度小于3米時，不必加以保護(hù)，大于3米應(yīng)加分支管，分支配電箱內(nèi)裝設(shè)短路和過電流保護(hù)元件，以保護(hù)分支電纜。

3）為防止渦流效應(yīng)，單芯電纜嚴(yán)禁使用鐵質(zhì)夾具，要用馬鞍塑料線夾固定；單芯電纜不能穿一根鋼管，穿管時必須A、B、C、N四根電纜合穿一根鋼管。

4電纜絕緣穿刺線夾

絕緣穿刺線夾分支具有預(yù)分支電纜不具備的優(yōu)勢，它不須預(yù)定，在施工現(xiàn)場制作，可以在電纜任意位置做T型分支,不需要截斷干線電纜和剝?nèi)ジ删€電纜的絕緣皮，不破壞電纜的機(jī)械和電氣性能，線夾的金屬刀口可隨著力矩螺栓的擰緊而穿透絕緣層接觸到干線芯導(dǎo)體，力矩螺栓在擰到設(shè)計力矩會折斷，從而避免刀口與干線導(dǎo)體接觸不實造成接觸電阻過大，或刀口過分切入造成干線導(dǎo)體的機(jī)械損傷。絕緣穿刺線夾保留了傳統(tǒng)電纜T接方式現(xiàn)場制作的靈活性和可調(diào)整性，同時完整解決了傳統(tǒng)電纜T接的各種技術(shù)難題，特別適合于用在高層住宅干線系統(tǒng)等供電容量較小的配電系統(tǒng)中，使供電線路具有佳的性能價格比。

圖2 絕緣穿刺線夾結(jié)構(gòu)圖 圖3 多芯電纜分支連接圖

電纜穿刺線的關(guān)鍵技術(shù)是穿刺密封分支結(jié)構(gòu)，其穿刺線夾整體采用高強度航空碳纖維和特殊合金制造，穿刺線夾中的接觸刀片與主干電纜、支線電纜的導(dǎo)體均有多處可靠的電氣連接。與傳統(tǒng)電纜配電方式相比（分接箱或電纜壓接管），電纜穿刺線夾分支技術(shù)有以下優(yōu)點：

1）絕緣穿刺線夾不需截斷主電纜，不需割開電纜內(nèi)外的護(hù)套層和絕緣層，不破壞電纜的機(jī)械性能和電氣性能即可在電纜的任意位置做分支，還可拆卸。

2）絕緣穿刺線夾與主干、分支電纜的電氣接觸電阻小，耐受15kA的電流沖擊，接頭發(fā)熱較小。線夾殼體絕緣強度達(dá)6kV，并可防水、防腐蝕、抗機(jī)械拉力、耐扭曲，其抗拉強度接近電纜。另外，由于絕緣穿刺線夾采用鍍鋅銅合金制造，接頭處無電化腐蝕，適用于銅鋁電纜過渡。

3）絕緣穿刺線夾安裝極簡捷，設(shè)有特制的力矩螺母用于恒定的穿刺壓力，保證既有效地穿刺又不損傷導(dǎo)體，保證最小的接觸電阻及熱循環(huán)狀態(tài)，通過機(jī)械方式確定良好的電氣接觸，質(zhì)量可靠，其使用壽命大于30年，不需維護(hù)。

4）由于主干及分支電纜均采用傳統(tǒng)電纜，僅分支處采用絕緣穿刺線夾技術(shù)，因而造價大大降低，具有最佳的性能價格比。

與母線槽和預(yù)分支電纜二種配電方式相比，電纜絕緣穿刺線夾技術(shù)也有一些缺點如：目前絕緣穿刺線夾連接的主干電纜最大截面僅為400mm2。因此，這種方式目前僅適用于中小型高層建筑的配電干線。

5結(jié)語

在確定高層建筑供電主干線采用哪種方式，筆者認(rèn)為：對于用電負(fù)荷較小，分支回路不是很多，供電主干線盡量采用絕緣導(dǎo)線，如果不能滿足要求就采用普通電纜，分支采用絕緣穿刺線夾方式，可以使供電線路具有最佳的性能價格比；對于用電負(fù)荷較大，在載流量1600A以上的配電線路中應(yīng)用母線槽，其性能價格比較高。但對載流量1600A以下者則不盡合理，可采用預(yù)制分支電纜，制造工廠需根據(jù)建筑電氣豎井的實際尺寸定制，為避免因樓層功能改變引起容量的變動，宜將預(yù)分支電纜的干線和支線截面均放大一級，特殊情況還應(yīng)預(yù)留分支線以供備用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 建筑電氣設(shè)計手冊[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社,1999.

[2]《預(yù)制分支電力電纜安裝》(OOD101-7)圖集[M]. 中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院,2002.3

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看