商業(yè)辦公樓垂直配電干線布置分析

【摘要】與一般建筑相比，現(xiàn)代高層建筑供配電方式要更加復(fù)雜，尤其是對于具有商業(yè)、辦公性質(zhì)的高層建筑，由于配電復(fù)雜性與供電容量的增加，對于垂直配電干線的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、實(shí)用性、安全性要求也越來越高。本文先對高層建筑常用配電干線方式及其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，并以某高層商業(yè)辦公樓為例，論述工程垂直配電干線策略。

【關(guān)鍵詞】商業(yè)辦公樓；配電干線；預(yù)制分支電纜；穿刺分支電纜

垂直配電干線在高層建筑供電系統(tǒng)中起著核心作用，若配電干線出現(xiàn)故障，會影響整個供電系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。近年來由于高層建筑配電復(fù)雜性的增加，對配電干線的可靠性、經(jīng)濟(jì)性、安全性要求也越來越高。因此，高層建筑電氣采用合理、可行、高效的垂直配電干線方式，使其充分發(fā)揮系統(tǒng)的輸送容量大，絕緣可靠、供電安全、投資成本小、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，也是電氣工作人員需所關(guān)注的重點(diǎn)。

1、高層建筑常用配電干線方式與優(yōu)缺點(diǎn)

1.1插接式密集型母線槽

（1）配線方式。插接式密集型母線槽作為垂直配電干線方式的一種，插接式密集型母線槽主要是由鋼板外殼、絕緣材料、導(dǎo)電鋁（銅）排及相關(guān)附件所組成。母線槽由特制插接端與低壓配電柜（或變壓器）插接，母線槽帶有插孔，通過插接開關(guān)箱（或插接頭箱）直接插接引出電源分支，（見圖1a）。

（2）優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：插接式密集型母線槽通常應(yīng)用在大負(fù)荷的配電線路當(dāng)中，具有電流傳輸大、供電容量大、能耗小、體積小、散熱性佳、便于分接饋電、維護(hù)方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。插接式母線槽是通過插接的方式將主干線的電源分接至支線，分接十分簡單方便。此外，母線槽的維護(hù)簡單、方便，只需通過測量溫升，定期堅固螺栓即可。缺點(diǎn)：母線槽造價高，母線槽結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

1.2預(yù)制分支電纜

（1）配線方式。在離層建筑的低壓回路中，分支電纜約占電纜總用量的一半。高層建筑的配電通常采用分支電纜與插接式密集型母線槽組合的方式，預(yù)制分支電纜便是分支電纜的一種，是指電纜生產(chǎn)工廠按照用戶設(shè)計圖紙，嚴(yán)重根據(jù)客戶要求的分支電纜型號、規(guī)格、長度、分支位置等指標(biāo)所預(yù)制的分支線電纜（見圖1-b）。

（2）優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：預(yù)制分支電纜在垂直配電干線工程中應(yīng)用時，其優(yōu)點(diǎn)包括：①可制作多芯分支電纜，適應(yīng)變頻與高諧波系統(tǒng)供電；②連接可靠，接觸電阻??；③接頭處全密閉封堵，不會因高熱問題導(dǎo)致絕緣老化；④可通過連接件的補(bǔ)償作用，使接觸電阻穩(wěn)定；⑤使用壽命長，后期維護(hù)簡單便捷。缺點(diǎn)：工廠預(yù)制分支接點(diǎn)距離制作準(zhǔn)確度要求高。

1.3穿刺分支電纜

（1）配線方式。穿刺分支電纜是一種適用于小容量動力與照明供電系統(tǒng)的新型電纜T接產(chǎn)品。穿刺分支電纜是由接觸穿刺片、密封圈、全絕緣外殼、斷頭螺栓等部件所組成。應(yīng)用于垂直配電干線施工中時，是在主線電纜上確定好分支線位置，剝?nèi)ブ骶€電纜確定部位約20～50cm的外護(hù)套，分叉芯線，然后將分支線直接插入防水支線帽，并將線夾固定于分支芯線處，擰緊線夾螺母。（見圖1-c）。

（2）優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：相較于預(yù)制分支電纜而言，穿刺分支電纜能夠在現(xiàn)場制作，也無需在預(yù)制前進(jìn)行測量工作，電纜在任何位置均可以分支，安裝更加簡單、方便。缺點(diǎn)：穿刺分支導(dǎo)致電纜干線護(hù)套與絕緣被破壞，容易降低載流量。

2、工程概況

本工程為商業(yè)辦公樓，位于漕寶路394號，由A樓、B樓及裙房以及地下一、二層車庫組成?？偨ㄖ娣e188294m2，其中：地上三層142438m2，地下一層45856m2。層數(shù)A樓、B樓為地上三十八層，裙房為地上三層；地下共二層。建筑高度153.450米。電氣工程：動力系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)、弱電系統(tǒng)等。結(jié)合本地電網(wǎng)的實(shí)際情況，在本工程電氣設(shè)計時，引入了兩路互相獨(dú)立的10kV電源供電，并設(shè)置一臺自啟動商業(yè)發(fā)電機(jī)作為一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷的備用電源。

3、垂直配電干線布置策略

3.1電氣主結(jié)線布置

本工程高壓系統(tǒng)采用單母線分段運(yùn)行，由兩路市電同時供電，兩者互為備用，以便于在其中一路電源因故障問題而停電時，另一路電源也能供給全部的一、二級負(fù)荷。根據(jù)JGJ16-2008《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》中有關(guān)供電變壓器的相關(guān)規(guī)定，基于本高層商業(yè)辦公樓建筑規(guī)模大、供電負(fù)荷大這一特點(diǎn)，選擇多臺大容量的供電變壓器，且是每兩臺變壓器組成一組。

3.2垂直配電干線設(shè)計特點(diǎn)

本工程垂直配電干線設(shè)計時，設(shè)計特點(diǎn)為：其一，本工程一級負(fù)荷中容量大、比較重要的設(shè)備，我們選擇雙回路末端自動切換的低電方式；對于其他容量較小的設(shè)備，則根據(jù)防火分區(qū)設(shè)置主/備用電源配電箱進(jìn)行供電。其二，對于本工程中的二級負(fù)荷，因此多且比較分散，為提高供電的可靠性，采用底層設(shè)置總雙電源切換箱放射式供電模式。對于空調(diào)水泵、冷水機(jī)組等大容量設(shè)備，則采用低壓配電柜直接進(jìn)行放射式供電。本次工程中，所有雙電源供電的主/備用回路均分別引自變電所兩臺不同的主變母線段。

3.3垂直配電干線電纜電線的布置選擇

（1）布置依據(jù)：本商業(yè)辦公樓工程的建筑樓層多、建筑平面復(fù)雜、人員高度密集，用電負(fù)荷較大，在電氣布置中比較難的是垂直配電干線電力線路的合理選型與敷設(shè)方式。結(jié)合04DXl01-1《建筑電氣常用數(shù)據(jù)》圖集與JGJ16-2008《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》等相關(guān)規(guī)定.確定本工程屬于電線電纜的一級使用場所，所選電纜的阻燃級別應(yīng)為B級。

（2）商業(yè)區(qū)配電干線布置方案：對于大容量的配電干線而言，插接式密集型母線槽具有靈活性高、載流量大等優(yōu)點(diǎn)，在本次工程中有充分的應(yīng)用優(yōu)勢。對于本工程中的商業(yè)用房，因為在施工階段無法確定其以后的招商情況與數(shù)量，但商業(yè)用房又具有電容量大等特點(diǎn)，因此配電均采用豎井內(nèi)插接式密集型母線槽，各層配電間設(shè)置水平插接母線槽，每5m預(yù)留插接口，以便于商鋪用途確定后根據(jù)實(shí)際需求改造。此種布置方案相對來說比較靈活、經(jīng)濟(jì)。

（3）辦公區(qū)配電干線布置方案：對于本工程商業(yè)用房上面的辦公用房，其用電容量較小，決定采用預(yù)制分支窀纜作為配電干線。這種插接式母線槽結(jié)合預(yù)制分支電纜的配電干線模式，也是本市供電部門所允許的。按照樓層的計算負(fù)荷確定預(yù)制分支電纜的截面積，并留30%的余量。鑒于本工程中主電纜與分支電纜的截面差異甚大，決定在分支后設(shè)置分支開關(guān)，以起到對分支電纜的保護(hù)作用。本工程預(yù)制分支電纜為懸吊模式，需要主電纜頂端預(yù)埋吊鉤（吊鉤荷重由廠商所提供）。分支電纜均采用單芯電纜，為避免發(fā)生渦流環(huán)路，本工程中嚴(yán)禁單根電纜穿金屬管及應(yīng)用鐵質(zhì)環(huán)路固定夾具。根據(jù)本工程后期的電氣施工與調(diào)試情況來看，采用預(yù)制分支電纜方案，廠家預(yù)制好后運(yùn)送至施工現(xiàn)場，便能直接投入安裝，減少了在現(xiàn)場制作安裝的時間，大大簡化了施工流程，提高了施工效率。且分支電纜安裝完畢后能迅速投入運(yùn)行，經(jīng)檢測未發(fā)現(xiàn)分支頭處高溫發(fā)熱問題，符合標(biāo)準(zhǔn)。

4、母線槽與預(yù)制分支電纜的施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

4.1母線槽施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

母線槽支架應(yīng)接地（PE）或接零（PEN）可靠，插接式母線施工質(zhì)量控制策略如下：（1）母線應(yīng)與外殼同心，允許偏差控制在正負(fù)5mm。母線的段與段之間連接時，要保證兩相鄰母線與外殼對準(zhǔn)，線的連接方法嚴(yán)格參照規(guī)定要求。（2）本次所用插接式母線槽相間與相對地的絕緣電阻值>0.50，固定支架所用膨脹螺栓必須配套，牢固連接。（3）加強(qiáng)自檢、互檢與專業(yè)檢查，豎井安裝時要謹(jǐn)防上層丟雜物傷人，且豎井內(nèi)要增設(shè)阻水圈；要保證接地保護(hù)線的連接緊密。（4）應(yīng)用扭力扳手固定每線槽連接處螺栓時，必須要保證630A及以上母線力矩要達(dá)到120N·m，而630A以下母線力矩為80N·m。（5）母線槽應(yīng)用繩拉或人抬安裝時，要保證固定的穩(wěn)固，避免發(fā)生意外。

4.2預(yù)制分支電纜施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）預(yù)制分支電纜安裝施工前期，要密切配合土建做好樓板、墻體及豎井孔洞的預(yù)留工作，并保證預(yù)留尺寸大小合適。（2）安裝電纜前按照施工圖紙對安裝條件進(jìn)行實(shí)測，保證電纜安裝走向的合理性，提高施工效率。（3）預(yù)制分支電纜垂直及水平敷設(shè)時，嚴(yán)格按照防火規(guī)范要求，對穿樓板與墻體處以防火材料進(jìn)行封堵。（4）進(jìn)行支架安裝時，按照GB50303-2002《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》的相關(guān)要求，結(jié)合本工程實(shí)際情況，將電纜支架最下層至地面（或溝底）的距離控制在100mm，電纜支架最上層至頂部的距離控制在200mm，支架間間距控制在110一120m。（5）預(yù)制分支電纜安裝時進(jìn)行絕緣搖測，絕緣電阻表量程為1000V，而電阻值要≥10，若低于該值要及時與預(yù)制廠技術(shù)人員進(jìn)行溝通處理。（6）預(yù)制分支電纜固定時不得有盤繞情況，要保證固定牢靠，不可有電纜扭絞、死彎問題。電纜安裝完畢后在分支處與首末端要掛上標(biāo)志牌。

結(jié)語：

基于三種垂直配電干線的優(yōu)劣分析，在建筑工程垂直配電干線布置時，應(yīng)該根據(jù)每個工程的實(shí)際情況，結(jié)合供電部門要求進(jìn)行合理選擇。一般情況下，對于分支回路較少且用電負(fù)荷量較小的建筑工程，主干線可采用普通電纜，分支則優(yōu)先選擇穿刺分支電纜。而對于高層建筑，要保證供電線路的經(jīng)濟(jì)性與最佳性能，若供電主干線容量超過1600A的大容量配電系統(tǒng)，則優(yōu)先采用插接式密集型母線槽；若供電主干線容量在1600A以下，而分支回路較多且用電負(fù)荷量較大，則優(yōu)先采用預(yù)制分支電纜?？傊?，要通過對垂直配電干線合理的設(shè)配置，促進(jìn)配電系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。