摘要：本文從現代高層建筑設計角度，分別論述了插接式密集型封閉母線槽、預制分支電纜以及利用電纜絕緣穿刺分支技術的傳統電纜三種干線配電方式。

　　關鍵詞：配電干線,干線設計,電氣設計

　　【前言】：隨著科學技術的發展,生產工藝的不斷改進和提高,供電系統日趨向大系統、高參數的方向迅猛發展。因此,對工程的設計、施工、維修和運行的要求也越來越高。要想使系統達到優質、高效、低能耗運行的目的,除有合理的設計方案外,系統安裝質量的優劣將會對日后的使用產生極大的影響。為確保系統在使用過程中發揮其安全、穩定、高效的作用,故系統的安裝、施工技術及其質量控制極其重要。

　　由于現代建筑中因配電的復雜性和供電容量的增加,對于配電主干線的可靠性及經濟性的要求越來越高。現代高層建筑對垂直配電干線的主要要求是:輸送容量大、能承受較大的短路負荷;電壓降和電能損失小;供電安全、絕緣可靠、防火性能好;可撓性大、抗震性好;分支容易、施工方便、維修方便;占據空間小、造價小、投資少。筆者根據近年來在設計實踐中的經驗,對目前高層建筑中所采用的幾種垂直配電干線方式談一點粗淺的體會。

　　一、插接式密集型封閉母線槽配電方式

　　近幾十年來,插接式密集型封閉母線槽配電方式(以下簡稱封閉母線)已廣泛地應用在高層建筑中。封閉母線的種類可劃分為三相三線制、三相四線制、三相五線制等幾種,額定工作電流為250 A至5000 A不等。它的主要結構是由優質鋼板彎制的外殼、導電銅(鋁)排、絕緣材料及有關附件等組成。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箱很方便地引出電源分支回路至樓層配電箱。

　　封閉母線與傳統的電纜配電方式相比，具有傳輸電流大(最大可至5000 A)、結構緊湊、體積小(以載流量1000 A為例,國產母線槽截面為135 mm×170 mm)、互換性及通用性強、絕緣強度及動穩定性能較高等優點。國內外幾十年的安裝使用證明,在高層建筑中,它是目前普遍采用的一種垂直配電干線方式。

　　雖然封閉母線以其種種優點在高層建筑中得到廣泛應用,但其逐步暴露的缺點也一直為業內人士所憂慮,主要有:

　　1)封閉母線的安裝質量直接影響使用功能,其安裝步驟多、要求高,如安裝彈簧支承器(起承重,伸縮和調直作用)就需分四步;母線插接后需用壓板定位,壓緊后再緊固穿心螺栓;對安裝使用地點的環境要求高,必須保持空氣清潔;每節母線槽安裝前必須測量絕緣電阻,裝上后需再總測一次。

　　2)封閉母線為了不受高層建筑中風荷載或地震等引起的機械應力的影響,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,從而使結構變得復雜。

　　3)相比其他幾種垂直配電干線方式,封閉母線的綜合單價是最高的。

　　二、預制分支電纜配電方式

　　預制分支電纜是指根據設計要求，制造廠采用預制作方式，完成了位于主干電纜上制作帶有支線及其接頭的電力電纜。其由主干電纜、支線電纜、分支接頭、分支壓接型連接件及提升金具等組成。預制分支電纜按采用0.6/1KV銅單芯塑料絕緣電力電纜型號可分為：FZ-VV-0.6/1、FZ-ZRVV-0.6/1、FZ-NHVV-0.6/1、FZ-YJV-0.6/1、FZ-ZRYJV-0.6/1、FZ-NHYJV-0.6/1、FZ-WDZYJV-0.6/1及FZ-WDNHYJV-0.6/1幾種。

　　與在高層建筑中普遍選用的插接式密集型封閉母線槽相比,預制分支電纜有以下明顯的優點:

　　1)安裝簡便,施工周期短。由于原來需要在工地現場完成的電纜分支工作都已預先在工廠中完成,并保證了電纜各項電氣性能的質量控制,而且預制分支電纜的重量在同線制和同載流量的情況下,約為母線槽的一半左右,因而既減輕了施工現場的勞動強度,節省了工作時間(僅有母線槽安裝工時的十分之一),又保證了分支連接的質量。其安裝方法簡單方便,對安裝人員的技術水平要求也不高,并且對安裝場地環境要求低,使用環境要求也低。

　　2)電氣性能好,供電安全可靠。由于主干電纜導體整根通長無接頭,連續性好,因而減少了故障點，分支接頭結構合理,經機械模壓成型后,主干與分支電纜的接觸電阻很小,保證分支接頭不受熱脹冷縮的影響,分支接頭采用工廠化制作,大大降低了人為因素造成質量不良的現象。

　　3)良好的抗震性、防水性、氣密性。分支接頭模塑部分采用特殊配方的PVC聚合物與電纜護套緊密粘接,保證了連接頭具有良好的氣密性和防水性,因而能在潮濕環境中正常供電。由于預制分支電纜為一整根,其抗拉性、可撓性遠比機械連接的母線槽(墻體受震后會發生接頭松動)要好,對地震引起的機械應力基本無響應。

　　4)免維護。預制分支電纜按規范要求(標準安裝圖集號:00D162)安裝后,一次性開通率很高,正常運行的預制分支電纜平時不需要任何維護保養。

　　5)造價經濟、投資少。同母線槽相比,預制分支電纜可降低工程造價30 %左右,且技術經濟指標高,綜合經濟效益顯著。

　　雖然預制分支電纜技術解決了插接式密集型封閉母線槽的種種弊端,但其也有如下缺點:

　　1) 預分支電纜定貨前需對建筑電氣豎井的實際尺寸(豎井高度、層高、每層分支頭位置及分支間距等)進行測量,工廠再根據實際尺寸制作,在加工制作生產后的預制分支電纜具有不可變性。如需改變分支電纜的容量及長度,要報廢整條電纜重新到廠家制作。為避免因樓層功能改變引起容量的變動,還需將預分支電纜的干線和支線截面均放大一級,特殊情況還應預留分支線以供備用。

　　2)預制分支電纜安裝除需要專門的吊裝設備外,還要求每層樓板開孔面積大,安裝完后,樓層孔難以修補,分支接頭安裝時容易損壞,并且需要多人配合,安裝費時費工。

　　3)由于預制分支電纜需在工廠內特殊訂制,定貨周期長,其價格比傳統電纜仍顯昂貴(約高50 %~60 %)。

　　4)相比插接式母線槽,預制分支電纜有輸送容量較小(目前最大載流量為2400 A),而且配線占有空間相對較大等缺點。

　　不過雖然預制分支電纜有這樣一些缺點,但作為電纜配電方式的一種,在目前高層建筑中仍然有著良好的應用前景。

　　三、利用電纜絕緣穿刺線夾分支技術的傳統電纜配電方式

　　電纜絕緣穿刺線夾分支技術與預制分支電纜均屬于電纜干線式系統。電纜分支技術是完善單芯電纜大容量供電的關鍵技術,而電纜穿刺線夾分支技術巧妙地配合電纜供電方式,以其特有的優點,為電纜分支提供快速、簡便、可靠的連接,完整地解決了電纜分支的各種技術難題,從而可能成為最有發展前途的電纜供配電線路分支技術。

　　電纜絕緣穿刺線夾分支的關鍵技術是穿刺密封分支結構,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、支線電纜的導體均有六處可靠的電氣連接。見圖1。

　　圖1絕緣穿刺線夾

　　與傳統電纜配電方式相比,電纜穿刺線夾分支技術有以下優點:

　　1)絕緣穿刺線夾不需截斷主電纜,不需割開電纜內外的護套層和絕緣層,不破壞電纜的機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15 kA的電流沖擊,接頭發熱較小。線夾殼體絕緣強度達6 kV,并可防水、防腐蝕、抗外界破壞、抗機械拉力、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體,保證最小的接觸電阻及熱循環狀態),通過機械方式確定良好的電氣接觸,質量可靠,而且穿刺線夾的連接質量檢驗直觀方便,只需觀察力矩螺母是否擰掉,主干、分支電纜位置是否妥當即可。其使用壽命大于30年,不需維護。

　　4)由于主干及分支電纜均采用大量生產的傳統電纜,僅分支處采用絕緣穿刺線夾技術,因而整個配線工程的造價比前二種配電方式(封閉母線及預制分支電纜)大大降低,具有最佳的性能價格比。

　　與前二種配電方式相比,電纜絕緣穿刺線夾技術也有一些缺點，如:絕緣穿刺線夾連接的主干電纜最大截面僅為300 mm2,截流量也僅為800 A,而且此技術僅能用于單芯電纜的分支,多芯電纜的分支目前尚無法做到。因此,這種方式目前僅適用于中小型高層建筑的垂直配電干線。

　　四、結束語

　　確定高層建筑物配電主干線究竟采用哪種方式，筆者認為：對于用電負荷較小、分支回路不是很多，供電主干線盡量采用電纜絕緣穿刺線夾方式;對于用電負荷較大，分支回路較多，供電主干線容量在1600A以下的可以采用預制分支電纜方式或電纜絕緣穿刺線夾方式，但如果其分支用電負荷變化較大則優先采用電纜絕緣穿刺線夾方式，使供電方式多樣化，便于增容;當供電主干線容量在1600A以上時，則采用插接式密集型封閉母線槽配電方式。當然除此之外選擇哪種配電干線方式還要取決于建設單位的意見以及施工單位的水平等綜合因素。只有這樣,才能使配電線路具有最佳的性能價格比。