詮釋分支電纜與建筑電氣設(shè)計規(guī)范

時間:2022-05-05 06:55:00

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詮釋分支電纜與建筑電氣設(shè)計規(guī)范

摘要:分支電纜是一種新型的預(yù)制型建筑配電電纜,廣泛用于中高層建筑、大型廠房、文體場館的電力配送,該產(chǎn)品根據(jù)各個具體建筑的結(jié)構(gòu)特點和配電要求,將主干電纜、分支線電纜、分支連接體等三部分進(jìn)行一體化設(shè)計制造,具有優(yōu)良的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),在工程經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)先進(jìn)性和安裝便利性方面,比傳統(tǒng)電纜和母線具有突出的優(yōu)點。本文旨在簡要介紹分支電纜結(jié)構(gòu)、性能的基礎(chǔ)上,重點分析介紹該產(chǎn)品在符合建筑電氣的相關(guān)規(guī)范方面的技術(shù)先進(jìn)性。

關(guān)鍵詞:分支電纜、結(jié)構(gòu)、性能、設(shè)計要求、規(guī)范

一、分支電纜的結(jié)構(gòu)與性能

1、產(chǎn)生與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分支電纜是在普通塑力纜基礎(chǔ)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(shè)計中,供電可*性、工程經(jīng)濟(jì)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(shè)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(yù)先把分支接頭與分支線、主干電纜一同設(shè)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(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)JCS376(1980),隨著技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步,在1992年對該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)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(shù)指標(biāo),目前,國內(nèi)正規(guī)的分支電纜生產(chǎn)廠的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)主要是以該標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)。

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(yīng)用。按照日本標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)體外面都有單獨的絕緣和護(hù)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(yīng)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(nèi)產(chǎn)品,其導(dǎo)體性能、絕緣性能、材料的機(jī)械物理性能均應(yīng)符合GB12706-91標(biāo)準(zhǔn)——電纜的性能是分支電纜產(chǎn)品的基礎(chǔ)指標(biāo)。

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。分支連接體把干線電纜與支線電纜的導(dǎo)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?zāi)軌驒z測接頭性能,即機(jī)械拉力試驗和電熱循環(huán)試驗。對機(jī)械拉力試驗而言,分支連接體(含干線與支線導(dǎo)體)的拉斷力應(yīng)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(jī)械與電氣性能的關(guān)鍵在于分支連接體的材料和工藝。對廣大用戶而言,應(yīng)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(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(guān)電氣設(shè)計規(guī)范中對配電線路的要求。

二、相關(guān)規(guī)范對建筑電氣系統(tǒng)中配電線路的設(shè)計要求

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

(1)GB50052-1995供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范

(2)GB50054-1995低壓配電設(shè)計規(guī)范

(3)JGJ/T16-92民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范

(4)GBJ16-87建筑設(shè)計防火規(guī)范(1997年版本)

(5)GB50045-1995高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范其中:《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》和《低壓配電設(shè)計規(guī)范》是兩項基礎(chǔ)規(guī)范,主要內(nèi)容參照采用了IEC標(biāo)準(zhǔn)。民用建筑電氣設(shè)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(biāo)準(zhǔn),建筑相關(guān)的部分規(guī)定更具體,如供電系統(tǒng)的負(fù)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(fù)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(yīng)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(shè)計指導(dǎo)方向,總的說來,有三種觀點:

1、關(guān)于配電級數(shù)——越少越好;

2、關(guān)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(guān)于安裝敷設(shè)方式,應(yīng)與環(huán)境、建筑特征、機(jī)電應(yīng)力等多種因素相適應(yīng)。

(一)、關(guān)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(yīng)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(shè)計規(guī)范》中8.14條規(guī)定:“自變壓器一次側(cè)至用設(shè)備之間的低壓配電級數(shù)不宜超過三級,但對非重要負(fù)荷供電時,可超過三級?!鄙鲜鲆?guī)范體現(xiàn)了一個要領(lǐng),那就是配電級數(shù)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)境的車間或建筑物內(nèi),當(dāng)大部分用電設(shè)備為中小容量,但無特殊要求時,宜采用樹干式配電”,“當(dāng)用電設(shè)備為大容量,或負(fù)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(dāng)部分用電設(shè)備離供電點較遠(yuǎn),而彼此相距很近、容量很少的用電設(shè)備,可采用鏈?zhǔn)脚潆姡恳换芈翻h(huán)鏈設(shè)備不超過5臺,其總?cè)萘坎灰顺^10kW”:“在高層建筑物內(nèi),當(dāng)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(fù)荷或重要負(fù)荷,應(yīng)從低壓配電室以放射式配電”。

(三)、JGJ/T16-92《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》中對配電方式有更為詳細(xì)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(fù)荷或較重要的負(fù)荷應(yīng)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(fù)荷或重要負(fù)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(yīng)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(yīng)用,供電線路主要依賴普通電力電纜和母線。筆者認(rèn)為,在應(yīng)用分支電纜配電后,上述規(guī)定應(yīng)該可以簡化。放射式高于樹干式,又高于鏈接式的觀點。

(四)、關(guān)于電纜和母線安裝敷設(shè)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?!?/p>

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

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(yīng)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(jì)。

GBJ16-87《建筑設(shè)計防火規(guī)范》中10.1.4規(guī)定:“消防用電設(shè)備的配電線路應(yīng)穿管保護(hù)。當(dāng)暗敷時應(yīng)敷時應(yīng)敷設(shè)在非燃燒體結(jié)構(gòu)內(nèi),其保護(hù)層厚度不應(yīng)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(hù)套為非延續(xù)燃性材料的電纜時,可不采取穿金屬管保護(hù),但應(yīng)敷設(shè)在電纜井溝內(nèi)。

GB50045-95《高層民用建筑設(shè)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(yīng)性,安裝敷設(shè)更便利。

在熟悉電氣規(guī)范的相關(guān)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(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(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(yù)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(dāng)PG與ZJX之間距離不遠(yuǎn)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(shù)先進(jìn)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(dá)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(jìn)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(jìn)性之二。

分支電纜是一種經(jīng)過預(yù)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(yīng)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(shè)計應(yīng)注重經(jīng)濟(jì)性的觀點,這是其技術(shù)先進(jìn)性之三。

四、分支電纜配電設(shè)計的注意點

我們已分析:分支電纜配電系統(tǒng)的技術(shù)先進(jìn)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(shù)經(jīng)濟(jì)性,但在工程設(shè)計中,需注意一點——那就是分支線的保護(hù)問題。對由于支線截面一般都有比干線小,因此,當(dāng)支線發(fā)生過載或短路時,干線保護(hù)系統(tǒng)一般不會對其發(fā)生作用,必須在支線配電箱中設(shè)置保護(hù)器,保護(hù)器與分支接頭問題不超過3m,如超過,分支線必須受敷設(shè)在不燃的管或槽中,且當(dāng)該段發(fā)生單相或兩相短路時,干線保護(hù)應(yīng)能夠斷開。對此,應(yīng)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(yīng)用,并且已為廣大設(shè)計人員認(rèn)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(guān)規(guī)范的一致性,并能更好地體現(xiàn)規(guī)范的指導(dǎo)思想。是一種能滿足現(xiàn)有規(guī)范的一種最先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)的配電方式。因水平所限,文中如有謬誤,敬請讀者指正。