浅谈分支电缆结构特点及性能技术先进性

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欢迎访问e展厅 展厅 14 电线电缆/光纤展厅 电线, 电源线, 端子线, 线束, 同轴电缆, ... 分支电缆是一种新型的建筑配电电缆，广泛应用于中高层建筑、大型厂房、文体场馆、路灯电源的电力配送，该产品根据各个具体建筑的结构特点和配电要求，将主干电缆、分支线电缆、分支连接体三部分进行特殊设计与制造，具有优良的技术经济指标，在工程经济性、技术先进性和安装便利性方面，与传统电缆和母线（母线槽）相比具有突出的优点。本文旨在简要介绍该产品符合建筑电气的相关规范，并分析介绍分支电缆结构、性能的技术先进性。 一、分支电缆的产生、结构与性能 1、产生与技术标准 由于现代文明的发展，高层建筑越来越普及，在高层建筑配电系统电气设计中，供电可靠性、工程经济性和施工便利性越来越重要，但采用普通电力电缆加T接箱或母线（母线槽）供电，三者的矛盾很难统一，只能根据不同工程而有所侧重。在楼层配电设计中，通常采用的方法有三种： 1)放射式：由低压配电室分别对各个楼层引电缆直接供电，此法可靠性最好，却需要大量的电缆、桥架和较大的电气竖井，造价高，经济性最差。 2)链接法：由低压配电室引电缆至某层配电箱，再由某层逐层向上（或向下）链接供电，此法经济性最佳，但由于层数越多，安全系数越低安全系数是逐级相乘，因此，可靠性最差，较少采用。 3)分区树干式：是把一座高层建筑划分成若干个单元区，每个单元采用电缆从低压配电室供电，然后再通过放射式配电至单元区内各个楼层。此法可靠性、经济性都比较好，经常被采用。 4)干线电缆分支法：从配电室引出一根或数根主干电缆，每个楼层在干线电缆上接头分支，此法经济性最好，理论上也具有放射式配电相当的可靠性，但施工却是最麻烦的。更主要的是在主电缆上做楼层分支头时，受电缆的结构和现场施工条件以及人员素质的影响，接头质量参差不齐，实际运行的可靠性并不令人满意。但这种方法却促使人们想到把接头与电缆特殊制造，由此诞生了新一代的建筑配电电缆—分支电缆。 分支电缆就是在为了适应人们的这种需求在普通全塑型电力电缆基础上发展而来。 2、分支电缆结构与性能 根据目前市场情况，分支电缆分为预分支电缆和穿刺分支电缆两种。他们又有共同点和不同点。 共同点： 在结构上，均分为单芯型和多芯绞合型两种，每根单芯分支电缆又可分为三部分：（1）主干电缆；（2）支线电缆；（3）分支连接头。主干电缆导体无接头，连续性好，减少了故障点和接触电阻。 在性能上，分支电缆是一种新型的电力配送电缆，分支接头接触电阻极小，不受热胀冷缩和轻微振动的影响。具有优良的抗震性、气密性、防水性，免维护。其关键性能有两项： 首先，分支电缆是由电缆发展而来的一种电缆，其导体性能、绝缘性能、材料的机械物理性能均应符合GB 12706－91标准，这是分支电缆产品的基础指标。 其次，分支连接头的性能至关重要，这是分支电缆的关键性能，它的专业制造与加工保证了产品的可靠性。分支连接头把干线电缆与支线电缆的导体连为一体，并作了绝缘防潮处理。 目前，因单芯型分支电缆结构简单，便于生产和施工，已获得大量应用。多芯型分支电缆实质上是多个单芯型分支电缆的绞合体，而不是传统概念多芯电缆的结构，多芯型分支电缆的每相导体外面都有单独的绝缘和护套，每根线芯有独立的分支连接头。多芯型分支电缆具备一般多芯电缆的运行性能，国内只有为数极少的大型综合性电缆厂才具备生产能力，一般也仅适用于小截面的主干电缆，目前也已在推广应用中。 不同点： 在结构上： 1）预分支电缆是把经过专门工艺处理的单芯电力电缆作为建筑主干电缆，根据各具体建筑的结构特点和尺寸量体裁衣，预先把分支接头与分支线、主干电缆一同设计由专业制造厂完成，使得接头可靠性大大提高，而且工艺一致性保证了质量一致，达到确保运行可靠性的目的。 2）穿刺分支电缆的主干电缆采用常规的普通塑料电缆，分支接头采用先进的进口绝缘线芯穿刺线夹工艺制作，在安装现场进行连接，增加了安装现场的机动性，安装运输更加方便。穿刺线夹品种规格多，分支线选用灵活，任意组合，操作简单。 在性能上： 1）从外观上看，预分支电缆无法知道内部接头质量，只有靠两项重要的试验才能检测接头性能，即机械拉力试验和电热循环试验。对机械拉力试验而言，分支连接头（含干线与支线导体）的拉断力应保持在连接前的80％以上，对电热循环试验而言，在125次一定时间间隔的额定载荷与空载循环后，分支连接头的温升应不高于25次循环时分支头温度8℃。决定分支连接头的机械与电气性能的关键在于分支连接头的材料和工艺。对广大用户而言，应充分关心分支电缆的电缆质量、接头的材料选择和生产工艺设备。 2）穿刺分支电缆的IPC绝缘穿刺线夹具有力矩螺母和穿刺结构,力矩螺母用于保证恒定的接触压力,确保良好的电气接触,并同穿刺结构一起使安装简便可靠,安装时只需要目测力矩螺母是否拧断,导线位置是否合适就可以保证可靠的质量,经测试,接触电阻阻值及线路绝缘电阻符合施工规范要求,加负荷通电试运行接头部位温升正常。所从IPC绝缘穿刺线夹的使用对干线的机械性能和电气性能影响小。一般穿刺分支接头结构多采用先进的进口绝缘线芯穿刺线夹工艺制作，分支接头制作有严格的技术标准和检验要求，以及严密的质保体系。安装不需要专用工具,不需要对导线和线夹做特殊处理,操做简单、快捷,与常规接线方式相比,免去了剥除绝缘层、搪锡或压接端子、绝缘包扎等工序,减少了绝缘层、电线头等施工垃圾,降低了施工用电量和因用电所造成的安全隐患,降低了常规做法难从避免的环境污染；需要的安装空间很小,可以大大提高安装效率,节省人工和安装费用。 3）总体而言，穿刺分支电缆性能优于预分支电缆。 二、相关规范对建筑电气系统中配电线路的设计要求 1、建筑电气相关的设计规范 分支电缆产品的形成时期与建筑电气低压配电系统设计有关的规范主要有： （1）GB 50052－95 供配电系统设计规范 （2）GB 50054－95 低压配电设计规范 （3）JGJ/T 16－92 民用建筑电气设计规范 其中：《供配电系统设计规范》和《低压配电设计规范》是两项基础规范，主要内容参照采用了IEC标准。《民用建筑电气设计规范》由于是一个建筑行业的专业标准，建筑相关的部分规定更具体，如供电系统的负荷等级，除规定分级原则外，更规定了各类具体建筑名称的负荷级别。上述规范关于配电的共同点如下： （一）关于配电级数： 对配电级数而言，GB 50052－95第3.07条规定：供电系统应简单可靠，同一电压供电系统的变配电级数不宜多于两级，JGJ/T 16－92《民用建筑电气设计规范》中8.14条规定：“自变压器一次侧至用设备之间的低压配电级数不宜超过三级，但对非重要负荷供电时，可超过三级。”上述规范体现了一个要领，那就是配电级数越少越好，越少可靠性越高，技术越先进。 （二）关于配电方式： GB 50052－95中第6.02、6.03、6.04、6.05条中提出：“在正常环境的车间或建筑物内，当大部分用电设备为中小容量，但无特殊要求时，宜采用树干式配电”；“当用电设备为大容量，或负荷性质重要，或在有特殊要求的车间、建筑物内，宜采用放射式配电”，“当部分用电设备离供电点较远，而彼此相距很近、容量很少的用电设备，可采用链式配电，但每一回路环链设备不超过5台，其总容量不宜超过10KW”；“在高层建筑物内，当向楼层各配电点供电时，宜采用分区树干式配电，但部分较大容量的集中负荷或重要负荷，应从低压配电室以放射式配电。” JGJ/T 16－92《民用建筑电气设计规范》中对配电方式有更为详细的规定，如：“8.2.15居住小区的高层建筑，宜采用放射式配电”，“8.2.2.4除多层民用住宅外的其他民用建筑，对于较大的集中负荷或较重要的负荷应从配电室以放射式配电；对于向多层配电间或配电箱配电，宜采用树干式和分区树干式的方式”，“由层间配电间或层配电箱至各分配电箱的配电，宜采用放射式与树干式结合的方式”，“8.2.3.2对于容量较大的集中负荷或重要负荷，宜从配电室以放射式配电对各层配电间的配电宜采用下列方式之一：（1）工作电源采用分区树干式，备用电源也采用分区树干式或首层至顶层垂直干线的方式；（2）工作电源和多用电源都采用由首层到顶层垂直干线方式；（3）工作电源采用分区树干式，多用电源取自应急照明等电源干线”。 以上说明，按可靠性从高到低依次为放射式>树干式>分区树干式>链接式； （三）关于母线（母线槽）安装敷设方式。 GB 50054－95中5.5.1、JGJ/T 16－92中9.12.1都规定“封闭母线宜用于干燥和无腐蚀性的屋内场所”。 还要求安装场所无明显振动。 （四）分支电缆的配电方式 GB 50054－95中5.7.2、JGJ/T 16－92中4.13.5规定“竖井垂直布线时应考虑下列因素……垂直干线与分支线的连接方法”。 分支电缆已充分考虑了主干线与分支线的连接方式，其配电系统一般形式如附图（见第8页）所示，在一个n层的大楼中，PG是配电柜，PX是楼层配电箱，ZJX是过路箱，PG至ZJX采用普通电力电缆，ZJX至PX的垂直竖井干线和各楼层供电由一根整体干线与分支电缆完成。当PG与ZJX之间间距离较近时，在满足载流量与起动运行压降的情况下，ZJX可省去不用，直接与垂直竖井干线采用分支电缆，这样可减少一个连接点，提高可靠性，节约投资。 由于分支电缆的干线是整根连续生产，中间无任何接头（而插接式母线槽从表面看，具有相同的配电形式，但由于干线是一段一段插接而成，接头多，隐患多），且分支电缆的干线与支线连接是采用先进工艺，将主干线、分支线与连接金属夹具三点共同进行冷压接，其性能完全达到电缆接线端子和中间接头的质量要求，而且其配件及安装是在严格工艺与质量控制手段中制造，质量稳定可靠，是一种典型的树干式配电系统。如忽略主干电缆的导体电阻的影响，在导电性上可以看作是一点，从可靠性角度考虑，分支电缆的配电方式就成为一种典型的放射式配电系统。 （五）在熟悉电气规范的相关规定后，让我们来分析分支电缆配电方法与规范的符合性： 由于上述规范规定和分支电缆的结构性能可知，分支电缆配电线路与普通电力电缆加T接箱和母线（母线槽）配电线路比较，更符合规范中充分考虑到的可靠性。总的说来，分支电缆配电线路更好地实现了在规范规定中的设计指导原则，具体如下： 1）关于配电级数——越少越好； 2）关于配电方式，按可靠性从高到低依次为放射式>树干式>分区树干式>链接式； 3）关于安装敷设方式，能与环境、建筑特征、机电应力等多种因素相适应。 4）分支电缆配电比母线（母线槽）配电具有更好的环境适应性，安装敷设更便利。 三、分支电缆配电的技术先进性 1）从上述配电系统的分析，可以知道分支电缆可以使楼层配电简化成二级配电，每个楼层都可以达到最简单的二级配电，符合规范中配电级数越少越好的原则，减少了故障隐患。 2）分支电缆配电系统（如忽略主干电缆电阻）是一种放射式配电系统，具有很高的配电可靠性，适用于各种重要场合甚至是特别重要场合的配电，是一种目前为止最先进可靠的配电方式。 3）分支电缆是一种分支接头经过特殊加工的电力电缆，其外形和结构特征仍然具备电缆特性，而且接头经过密封绝缘处理，可经受水中耐压和绝缘电阻试验。与母线槽相比，具有重要轻、体积小、防水性、耐腐蚀性、抗震性良好，型号规格组合灵活，性价比合理等优点，对环境要求低，因此能适用于潮湿、盐雾酸碱、轻微振动等环境，而母线在规范中明确不能应用于这些环境。 4）其安装方式简便，施工工期短，工费低，符合规范中设计应注重经济性的观点。 5）穿刺预分支电缆采用IPC绝缘穿刺线夹由主干电缆分接，不需剥去电缆的绝缘层即可做电缆分支，接头完全绝缘，可以在电缆任意位置在施工现场做分支，且接头耐用扭曲，防震、防水、防腐蚀老化，安装简便可靠，可以带电安装，不需使用终端箱、分线箱，而且主干电缆从10mm2 到1200mm2 ，分支电缆从10mm2到95mm2 任意组合选用。性价比更优于预分支电缆。 四、分支电缆配电设计的注意点 我们已经分析了分支电缆配电系统的技术先进性，可以说分支电缆就是一种为现代建筑度身定做，量体裁衣的专业产品，具有最佳的适用性和技术先进性和经济性。但在工程设计中，需注意一点——那就是分支线的保护问题，分支电缆应尽量避开易受机械损伤的场所安装，并加以保护。由于支线截面一般都比干线小，当支线发生过载或短路时，干线保护系统不会对其发生作用，因此必须在支线配电箱中设置保护器，保护器与分支接头间一般不超过3m，如超过，分支线必须敷设在不燃的管或槽中。 预分支电缆主要用于中小负荷的配电线路中，目前其最大载流已做到1600A，预分支电缆在定货前应根据建筑电气竖井的实际尺寸(竖井高度、层高、每层分支接头位置等)先行测量，工厂再根据实际尺寸度身定制，需要一定的制作周期，而且为了避免因楼层功能改变引起容量的变动，宜将预分支电缆的干线和支线截面均放大一级，特殊情况上还应预留分支线以供备用。穿刺分支电缆由于可灵活组合安装，不存在此问题，这也是其最大的优点。 五、综上所述： 分支电缆作为一种新型建筑配电电缆，其完美体现了设计规范的要求和原则，其技术先进性、性价比及其与环境适应能力均优于传统的电力电缆加T接箱或母线槽。分支电缆配电方式，在中小电流的配电方式上具有不可比拟的优势。它作为一种能满足现有规范的先进和经济的配电方式，正为广大设计人员认同，已经在国内众多工程中得到推广应用，取得了很好的经济效果，并将得到更的广泛应用。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (2/28/2006)