淺析分支電纜在建筑電氣規范方面的應用

一、分支電纜的結構與性能

1、產(chǎn)生與技術(shù)標準分支電纜是在普通塑力纜基礎上發(fā)展而來(lái)。由于現代文明的發(fā)展，都市的高層建筑越來(lái)越普及，在高層建筑配電系統電氣設計中，供電可*性、工程經(jīng)濟性和施工便利性越來(lái)越重要，采用普通電力電纜供電，三者的矛盾總難完全統一，只能根據不同工程而有所側重。按傳統方法，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(gè)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(jià)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，但由于層數越多，安全系數越低(安全系數是逐級相乘)。

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

(4)干線(xiàn)電纜分支法，從配電室引出一根(或數根)主干電纜，每個(gè)樓層在干線(xiàn)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(shí)，受電纜的結構和現場(chǎng)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(guò)專(zhuān)門(mén)工藝處理的單芯電力電纜作為建筑主干電纜，根據各具體建筑的結構特點(diǎn)和尺寸量體裁衣，預先把分支接頭與分支線(xiàn)、主干電纜一同設計制造。是把上面第(4)種方法中現場(chǎng)施工和管理的工作由專(zhuān)業(yè)制造廠(chǎng)完成，而且工藝一致性也帶來(lái)了質(zhì)量一致。

分支電纜較早出現于英國和日本，在技術(shù)標準方面，1980年，日本電線(xiàn)工業(yè)協(xié)會(huì )頒布了第一部行業(yè)性標準JCS376(1980)，隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，在1992年對該標準進(jìn)行了修訂，放寬了對產(chǎn)品結構材料方面的要求，提高了成品技術(shù)指標，目前，國內正規的分支電纜生產(chǎn)廠(chǎng)的產(chǎn)品標準主要是以該標準為基礎。

2、結構分支電纜在結構上，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(xiàn)電纜;(3)分支連接體。

目前，因單芯型分支電纜結構簡(jiǎn)單，便于生產(chǎn)和施工，已獲得大量應用。按照日本標準的規定，多芯型分支電纜實(shí)質(zhì)上是多個(gè)單芯電纜的絞合體，而不是傳統概念多芯電纜的結構，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(xiàn)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，國內只有為數極少的大型綜合性電纜廠(chǎng)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(guān)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(guān)重要，這是分支電纜的關(guān)鍵性能。分支連接體把干線(xiàn)電纜與支線(xiàn)電纜的導體連為一體，并作絕緣防潮處理。從外觀(guān)上看，無(wú)法知道內部接頭質(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(xiàn)與支線(xiàn)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(shí)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(guān)鍵在于分支連接體的材料和工藝。對廣大用戶(hù)而言，應充分關(guān)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代建筑的配電系統，為什么?要分析這個(gè)問(wèn)題，我們必須首先弄清楚相關(guān)電氣設計規范中對配電線(xiàn)路的要求。

二、相關(guān)規范對建筑電氣系統中配電線(xiàn)路的設計要求

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

(1)GB50052-1995 供配電系統設計規范

(2)GB50054-1995 低壓配電設計規范

(3)JGJ/T16-92 民用建筑電氣設計規范

(4)GBJ16-87 建筑設計防火規范(1997年版本)

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

由于上述規范在頒布實(shí)施時(shí)，分支電纜產(chǎn)品在國內還沒(méi)有應用先例，因此在規范中并未提及分支電纜，但在眾多條款中體現了設計指導方向，總的說(shuō)來(lái)，有三種觀(guān)點(diǎn)：

1、關(guān)于配電級數——越少越好;

2、關(guān)于配電方式，從高到低依次為放射式>樹(shù)干式>分區樹(shù)干式>鏈接式;

3、關(guān)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(guān)于配電級數：對配電級數而言，GB50052-95第3.07條規定：供電系統應簡(jiǎn)單可*，同一電壓供電系統的變配電級數不宜多于兩級，JGJ/T16-92《民用建筑電氣設計規范》中8.14條規定：“自變壓器一次側至用設備之間的低壓配電級數不宜超過(guò)三級，但對非重要負荷供電時(shí)，可超過(guò)三級。”上述規范體現了一個(gè)要領(lǐng)，那就是配電級數越少越好，越少可*性越高，技術(shù)越先進(jìn)。

(二)、關(guān)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(chē)間或建筑物內，當大部分用電設備為中小容量，但無(wú)特殊要求時(shí)，宜采用樹(shù)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(chē)間、建筑物內，宜采用放射式配電”，“當部分用電設備離供電點(diǎn)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(guò)5臺，其總容量不宜超過(guò)10kW”：“在高層建筑物內，當向樓層各配電點(diǎn)供電時(shí)，宜采用分區樹(shù)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范》中對配電方式有更為詳細的規定，如：“8.2.15居住小區的高層建筑，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(shù)干式和分區樹(shù)干式的方式”“由層間配電間或層配電箱至各分配電箱的配電，宜采用放射式與樹(shù)干式結合的方式”，“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)工作電源采用分區樹(shù)干式，備用電源也采用分區樹(shù)干式或首層至頂層垂直干線(xiàn)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(xiàn)方式。

(3)工作電源采用分區樹(shù)干式，多用電源取自應急照明等電源干線(xiàn)。

上述規定，是限于制定規范時(shí)，分支電纜尚未在國內推廣應用，供電線(xiàn)路主要依賴(lài)普通電力電纜和母線(xiàn)。筆者認為，在應用分支電纜配電后，上述規定應該可以簡(jiǎn)化。放射式高于樹(shù)干式，又高于鏈接式的觀(guān)點(diǎn)。

(四)、關(guān)于電纜和母線(xiàn)安裝敷設方式。

GB50054-94中5.5.1、JGJ/T16-92中9.12.1都規定“封閉母線(xiàn)宜用于干燥和無(wú)腐蝕性的屋內場(chǎng)所。”

GB50054-94中5.7.2、JGJ/T16-92中4.13.5規定“豎井垂直布線(xiàn)時(shí)應考慮下列因素：……。垂直干線(xiàn)與分支線(xiàn)的連接方法。”

GB50054-94中5.7.3豎井內垂直布線(xiàn)采用大容量單芯電纜大容量線(xiàn)線(xiàn)作干線(xiàn)時(shí)，應滿(mǎn)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《建筑設計防火規范》中10.1.4規定：“消防用電設備的配電線(xiàn)路應穿管保護。當暗敷時(shí)應敷時(shí)應敷設在非燃燒體結構內，其保護層厚度不應小于3cm，明敷時(shí)必須穿金屬管，并采取防火措施。采用絕緣和護套為非延續燃性材料的電纜時(shí)，可不采取穿金屬管保護，但應敷設在電纜井溝內。

GB50045-95《高層民用建筑設計防火規范》中對消防電源及其配電，9.1.4條也規定了相同內容。

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

在熟悉電氣規范的相關(guān)規定后，讓我們來(lái)分析分支電纜配電方法與規范的符合性與技術(shù)先進(jìn)性.

三、分支電纜配電的技術(shù)先進(jìn)性

1、分支電纜的配電方式分支電纜配電系統一般如圖所示，在一個(gè)n層的大樓中，垂直豎井干線(xiàn)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是轉接箱，當PG與ZJX之間距離不遠時(shí)，(滿(mǎn)足載流量與起動(dòng)運行壓降要求)一般不予選用，這樣可減少一個(gè)連接點(diǎn)，節約投資。

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

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

分支電纜是一種經(jīng)過(guò)預制的電力電纜，其外形和結構特征仍然具備電纜特性，而且接頭經(jīng)過(guò)密封絕緣處理，在出廠(chǎng)時(shí)經(jīng)受過(guò)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(xiàn)在規范中明確不能應用于這些環(huán)境，比母線(xiàn)適用范圍廣。而且，其安裝方式簡(jiǎn)便，施工工期短，工費低，符合規范中設計應注重經(jīng)濟性的觀(guān)點(diǎn)，這是其技術(shù)先進(jìn)性之三。

四、分支電纜配電設計的注意點(diǎn)

我們已分析：分支電纜配電系統的技術(shù)先進(jìn)性，可以說(shuō)分支電纜就是一種為現代建筑度身定做，量體裁衣的專(zhuān)業(yè)產(chǎn)品，具有最佳的適用性和技術(shù)經(jīng)濟性，但在工程設計中，需注意一點(diǎn)——那就是分支線(xiàn)的保護問(wèn)題。對由于支線(xiàn)截面一般都有比干線(xiàn)小，因此，當支線(xiàn)發(fā)生過(guò)載或短路時(shí)，干線(xiàn)保護系統一般不會(huì )對其發(fā)生作用，必須在支線(xiàn)配電箱中設置保護器，保護器與分支接頭問(wèn)題不超過(guò)3m，如超過(guò)，分支線(xiàn)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(shí)，干線(xiàn)保護應能夠斷開(kāi)。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(shuō)明分支電纜配電與現有建筑電氣相關(guān)規范的一致性，并能更好地體現規范的指導思想。是一種能滿(mǎn)足現有規范的一種最先進(jìn)、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。