淺析分支電纜在建筑電氣規(guī)范方面的應用

一、分支電纜的結(jié)構(gòu)與性能

1、產(chǎn)生與技術標準分支電纜是在普通塑力纜基礎上發(fā)展而來。由于現(xiàn)代文明的發(fā)展，都市的高層建筑越來越普及，在高層建筑配電系統(tǒng)電氣設計中，供電可*性、工程經(jīng)濟性和施工便利性越來越重要，采用普通電力電纜供電，三者的矛盾總難完全統(tǒng)一，只能根據(jù)不同工程而有所側(cè)重。按傳統(tǒng)方法，在樓層配電設計中，通常采用的辦法有三種：

(1)放射式，由地下配電間分別對各個樓層引電纜直接供電，卻需要大量的電纜、橋架和較大的電纜井，造價高，經(jīng)濟性最差。

(2)鏈接法，由配電間引出電纜至底層配電箱，再由底層逐層向上鏈接供電，此法經(jīng)濟性最佳，但由于層數(shù)越多，安全系數(shù)越低(安全系數(shù)是逐級相乘)。

(3)分區(qū)樹干式，把一座高層建筑劃分成n個單元區(qū)，每個單元采用電纜接從配電室供電，然后再分配至單元區(qū)內(nèi)各個樓層。經(jīng)濟性都比較好，經(jīng)常被采用。

(4)干線電纜分支法，從配電室引出一根(或數(shù)根)主干電纜，每個樓層在干線電纜上供頭分支，此法經(jīng)濟性最好，但施工卻是最麻煩的，更麻煩的是在主電纜上做樓層分支頭時，受電纜的結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場施工條件以及人員素質(zhì)的影響，接頭質(zhì)量參差不齊，但這種方法卻促使人們想到把接頭與電纜一同制造，由此誕生了新一代的建筑配電電纜——分支電纜。

分支電纜是把經(jīng)過專門工藝處理的單芯電力電纜作為建筑主干電纜，根據(jù)各具體建筑的結(jié)構(gòu)特點和尺寸量體裁衣，預先把分支接頭與分支線、主干電纜一同設計制造。是把上面第(4)種方法中現(xiàn)場施工和管理的工作由專業(yè)制造廠完成，而且工藝一致性也帶來了質(zhì)量一致。

分支電纜較早出現(xiàn)于英國和日本，在技術標準方面，1980年，日本電線工業(yè)協(xié)會頒布了第一部行業(yè)性標準JCS376(1980)，隨著技術的發(fā)展與進步，在1992年對該標準進行了修訂，放寬了對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)材料方面的要求，提高了成品技術指標，目前，國內(nèi)正規(guī)的分支電纜生產(chǎn)廠的產(chǎn)品標準主要是以該標準為基礎。

2、結(jié)構(gòu)分支電纜在結(jié)構(gòu)上，分為單芯型和多芯絞合型兩種，每根單芯分支電纜又可分為三部分：

(1)主干電纜;(2)支線電纜;(3)分支連接體。

目前，因單芯型分支電纜結(jié)構(gòu)簡單，便于生產(chǎn)和施工，已獲得大量應用。按照日本標準的規(guī)定，多芯型分支電纜實質(zhì)上是多個單芯電纜的絞合體，而不是傳統(tǒng)概念多芯電纜的結(jié)構(gòu)，多芯型分支電纜的每項導體外面都有單獨的絕緣和護套，每根線芯有獨立的分支連接體。多芯型分支電纜具備一般多芯電纜的運行性能，國內(nèi)只有為數(shù)極少的大型綜合性電纜廠才具備生產(chǎn)能力，目前也已在推廣應用中。

3、性能分支電纜是一種新型的電力配送電纜，其關鍵性能有兩項：首先，一根具備良好品質(zhì)的分支電纜，必須是性能優(yōu)良的電力電纜，對于國內(nèi)產(chǎn)品，其導體性能、絕緣性能、材料的機械物理性能均應符合GB12706-91標準——電纜的性能是分支電纜產(chǎn)品的基礎指標。

第二，分支連接體的性能至關重要，這是分支電纜的關鍵性能。分支連接體把干線電纜與支線電纜的導體連為一體，并作絕緣防潮處理。從外觀上看，無法知道內(nèi)部接頭質(zhì)量，有兩項重要的試驗能夠檢測接頭性能，即機械拉力試驗和電熱循環(huán)試驗。對機械拉力試驗而言，分支連接體(含干線與支線導體)的拉斷力應保持在連接前的80%以上，對電熱循環(huán)試驗而言，在125次一定時間間隔的額定載荷與空載循環(huán)后，分支連接體的溫度不得大于電纜表面溫度的8℃。決定分支連接體的機械與電氣性能的關鍵在于分支連接體的材料和工藝。對廣大用戶而言，應充分關心分支電纜的電纜質(zhì)量、接頭的材料選擇和生產(chǎn)工藝工裝。

我們講，分支電纜更適合于現(xiàn)代建筑的配電系統(tǒng)，為什么?要分析這個問題，我們必須首先弄清楚相關電氣設計規(guī)范中對配電線路的要求。

二、相關規(guī)范對建筑電氣系統(tǒng)中配電線路的設計要求

1、建筑電氣相關的設計規(guī)范目前與建筑電氣低壓配電系統(tǒng)設計有關的規(guī)范主要有：

(1)GB50052-1995 供配電系統(tǒng)設計規(guī)范

(2)GB50054-1995 低壓配電設計規(guī)范

(3)JGJ/T16-92 民用建筑電氣設計規(guī)范

(4)GBJ16-87 建筑設計防火規(guī)范(1997年版本)

(5)GB50045-1995 高層民用建筑設計防火規(guī)范其中：《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》和《低壓配電設計規(guī)范》是兩項基礎規(guī)范，主要內(nèi)容參照采用了IEC標準。民用建筑電氣設計規(guī)范》中供電系統(tǒng)和低壓配電部分與其規(guī)定基本一致，但由于這是一個建筑行業(yè)的專業(yè)標準，建筑相關的部分規(guī)定更具體，如供電系統(tǒng)的負荷簡等級，除規(guī)定分級原則外，更規(guī)定了各類具體建筑名稱的負荷級別。

由于上述規(guī)范在頒布實施時，分支電纜產(chǎn)品在國內(nèi)還沒有應用先例，因此在規(guī)范中并未提及分支電纜，但在眾多條款中體現(xiàn)了設計指導方向，總的說來，有三種觀點：

1、關于配電級數(shù)——越少越好;

2、關于配電方式，從高到低依次為放射式>樹干式>分區(qū)樹干式>鏈接式;

3、關于安裝敷設方式，應與環(huán)境、建筑特征、機電應力等多種因素相適應。

(一)、關于配電級數(shù)：對配電級數(shù)而言，GB50052-95第3.07條規(guī)定：供電系統(tǒng)應簡單可*，同一電壓供電系統(tǒng)的變配電級數(shù)不宜多于兩級，JGJ/T16-92《民用建筑電氣設計規(guī)范》中8.14條規(guī)定：“自變壓器一次側(cè)至用設備之間的低壓配電級數(shù)不宜超過三級，但對非重要負荷供電時，可超過三級。”上述規(guī)范體現(xiàn)了一個要領，那就是配電級數(shù)越少越好，越少可*性越高，技術越先進。

(二)、關于配電方式，GB50052-95中第6.02、6.03、6.04、6.05條中提出：“在正常環(huán)境的車間或建筑物內(nèi)，當大部分用電設備為中小容量，但無特殊要求時，宜采用樹干式配電”，“當用電設備為大容量，或負荷性質(zhì)重要，或在有特殊要求的車間、建筑物內(nèi)，宜采用放射式配電”，“當部分用電設備離供電點較遠，而彼此相距很近、容量很少的用電設備，可采用鏈式配電，但每一回路環(huán)鏈設備不超過5臺，其總?cè)萘坎灰顺^10kW”：“在高層建筑物內(nèi)，當向樓層各配電點供電時，宜采用分區(qū)樹干式配電，但部分較大容量的集中負荷或重要負荷，應從低壓配電室以放射式配電”。

(三)、JGJ/T16-92《民用建筑電氣設計規(guī)范》中對配電方式有更為詳細的規(guī)定，如：“8.2.15居住小區(qū)的高層建筑，宜采用放射式配電”“8.2.2.4除多層民用住宅外的其他民用建筑，對于較大的集中負荷或較重要的負荷應從配電室以放射式配電;對于向多層配電間或配電箱配電，宜采用樹干式和分區(qū)樹干式的方式”“由層間配電間或?qū)优潆娤渲粮鞣峙潆娤涞呐潆?，宜采用放射式與樹干式結(jié)合的方式”，“8.2.3.2對于容量較大的集中負荷或重要負荷，宜從配電室以放射式配電對各層配電間的配電宜采用下列方式之一：

(1)工作電源采用分區(qū)樹干式，備用電源也采用分區(qū)樹干式或首層至頂層垂直干線的方式。

(2)工作電源和多用電源都采用由首層到頂層垂直干線方式。

(3)工作電源采用分區(qū)樹干式，多用電源取自應急照明等電源干線。

上述規(guī)定，是限于制定規(guī)范時，分支電纜尚未在國內(nèi)推廣應用，供電線路主要依賴普通電力電纜和母線。筆者認為，在應用分支電纜配電后，上述規(guī)定應該可以簡化。放射式高于樹干式，又高于鏈接式的觀點。

(四)、關于電纜和母線安裝敷設方式。

GB50054-94中5.5.1、JGJ/T16-92中9.12.1都規(guī)定“封閉母線宜用于干燥和無腐蝕性的屋內(nèi)場所。”

GB50054-94中5.7.2、JGJ/T16-92中4.13.5規(guī)定“豎井垂直布線時應考慮下列因素：……。垂直干線與分支線的連接方法。”

GB50054-94中5.7.3豎井內(nèi)垂直布線采用大容量單芯電纜大容量線線作干線時，應滿足下列條件：

1、載流量要留有一定的裕度;2、安裝及維修方便和經(jīng)濟。

GBJ16-87《建筑設計防火規(guī)范》中10.1.4規(guī)定：“消防用電設備的配電線路應穿管保護。當暗敷時應敷時應敷設在非燃燒體結(jié)構(gòu)內(nèi)，其保護層厚度不應小于3cm，明敷時必須穿金屬管，并采取防火措施。采用絕緣和護套為非延續(xù)燃性材料的電纜時，可不采取穿金屬管保護，但應敷設在電纜井溝內(nèi)。

GB50045-95《高層民用建筑設計防火規(guī)范》中對消防電源及其配電，9.1.4條也規(guī)定了相同內(nèi)容。

上述規(guī)范說明：電纜配電比母線具有更好的環(huán)境適應性，安裝敷設更便利。

在熟悉電氣規(guī)范的相關規(guī)定后，讓我們來分析分支電纜配電方法與規(guī)范的符合性與技術先進性.

三、分支電纜配電的技術先進性

1、分支電纜的配電方式分支電纜配電系統(tǒng)一般如圖所示，在一個n層的大樓中，垂直豎井干線和各樓層供電由一根整預制的分支電纜完成，PG是總配電柜，PX是樓層配電箱，ZJX是轉(zhuǎn)接箱，當PG與ZJX之間距離不遠時，(滿足載流量與起動運行壓降要求)一般不予選用，這樣可減少一個連接點，節(jié)約投資。

2、 分支電纜配電的技術先進性從上述配電系統(tǒng)的分析中，可以知道分支電纜可以使樓層配電簡化成二級配電，每個樓層都可以達到最簡單的二級配電，符合規(guī)范中配電級數(shù)越少越好的原則，這是先進性之一。

分支電纜配電系統(tǒng)的實質(zhì)是一種放射式配電系統(tǒng)，適用于各種重要場合甚至是特別重要場合的配電，這是先進性之二。

分支電纜是一種經(jīng)過預制的電力電纜，其外形和結(jié)構(gòu)特征仍然具備電纜特性，而且接頭經(jīng)過密封絕緣處理，在出廠時經(jīng)受過水中耐壓和絕緣電阻試驗，因此對環(huán)境要求低，能適用于潮濕、鹽霧酸堿等環(huán)境，而母線在規(guī)范中明確不能應用于這些環(huán)境，比母線適用范圍廣。而且，其安裝方式簡便，施工工期短，工費低，符合規(guī)范中設計應注重經(jīng)濟性的觀點，這是其技術先進性之三。

四、分支電纜配電設計的注意點

我們已分析：分支電纜配電系統(tǒng)的技術先進性，可以說分支電纜就是一種為現(xiàn)代建筑度身定做，量體裁衣的專業(yè)產(chǎn)品，具有最佳的適用性和技術經(jīng)濟性，但在工程設計中，需注意一點——那就是分支線的保護問題。對由于支線截面一般都有比干線小，因此，當支線發(fā)生過載或短路時，干線保護系統(tǒng)一般不會對其發(fā)生作用，必須在支線配電箱中設置保護器，保護器與分支接頭問題不超過3m，如超過，分支線必須受敷設在不燃的管或槽中，且當該段發(fā)生單相或兩相短路時，干線保護應能夠斷開。對此，應予以注意。

分支電纜作為一種從國外傳入的新型建筑配電電纜，已經(jīng)在國內(nèi)眾多工程中得到推廣應用，并且已為廣大設計人員認同并使用。本文旨在說明分支電纜配電與現(xiàn)有建筑電氣相關規(guī)范的一致性，并能更好地體現(xiàn)規(guī)范的指導思想。是一種能滿足現(xiàn)有規(guī)范的一種最先進、經(jīng)濟的配電方式。因水平所限，文中如有謬誤，敬請讀者指正。