谈高层建筑垂直配电干线的选择

张承刚

摘要：本文介绍了高层建筑垂直配电干线的几种方式，包括插接式封闭母线槽、预制分支电缆、电缆绝缘穿刺线夹等，并对几种配电方式的优缺点进行了比较。

关键词：垂直配电干线；母线槽；预制分支电缆；结缘穿刺线夹

Abstract: this paper introduces the main lines of high-rise building vertical distribution in several ways, including plug closed prefabricated branch cable, bar, cable insulation wire clip puncture, etc, and on the advantages and disadvantages of several distribution way are compared.

Keywords: vertical distribution line; Bar; Prefabricated branch cable; Become attached to puncture line clip

中图分类号： TM726文献标识码：A 文章编号：

1引言

由于现代高层建筑配电的复杂性和供电容量的增加，对配电主干线的可靠性及经济性的要求越来越高，要求是输送容量大，能承受较大的短路负荷；电压降和电能损失小；供电安全，绝缘可靠，防火性能好；可挠性大，抗震性好；分支容易，施工维修方便；占据空间小，造价小。主要形式有：插接式母线槽、预制分支电缆、普通电力电缆等。需要设计根据建筑物的性质、用电负荷、安装环境等等确定配电干线形式。

2插接式封闭母线槽

插接式封闭母线槽配电方式已广泛地应用在高层建筑中。封闭母线槽的种类可分为三相三线制、三相四线制、三相五线制等几种，按绝缘方式分可分为空气绝缘型、密集型、复合绝缘型、高强型等，额定工作电流为250A至5000A不等，主要结构是由优质钢板弯制的外壳、导电铜（铝）排、绝缘材料及有关附件等组成。它用特制的插接端与变压器或低压配电柜直接插接，带插孔的母线槽可以通过插接头箱或插接开关箱，能很方便地引出分支回路至楼层配电箱。封闭母线与传统的电缆配电方式相比具有传输电流大、结构紧凑、便于分接配电、绝缘强度及动稳定性能较高、使用寿命长等优点，在高层建筑大电流配电中已取代电缆而广泛采用。

但其也有一些缺点，主要有：1.封闭母线槽的安装质量直接影响使用功能，其安装步骤多，要求高，施工周期长；2.母线插接后需用压板定位，压紧后再紧固穿心螺栓，分支接头过多，产生故障点多；3.对安装使用地点的环境要求高，必须保持空气清洁，耐潮湿、耐腐蚀性差；4.封闭母线槽安装时采用了弹簧支座等固定方式来增加其可挠性和防震性，从而使结构变得复杂；5.综合单价较高；6.三相五线制系统的解决方案不令人满意，因为PE线必须有绝对可靠的接地连续性，不允许有过多的连接头，而母线槽却做不到这一点。

3预制分支电缆

所谓预分支电缆，就是在电缆要求的部位设置电缆T接头。它是在工厂用特定的工艺制作接头，接头部分用PVC合成材料分二次注塑而成。分支电缆产品的电气性能和物理性能在出厂前均经过严格的测试，因此它有可靠性高、气密防水、阻燃耐火等优点，而且价格较低、安装方便、施工周期短、毋须维护。分支电缆由电缆本体（干线和分支线）、绝缘分支接头、绝缘吊头（末端装置）和安装附件组成，主电缆单根截面可做到10～1000mm2，分支电缆截面10～240mm2。

90年代中后期，我国各地区的高层建筑陆续选用了分支电缆，均获得了较好的使用效果。2002年3月，中国建筑标准设计研究院出版了《预制分支电力电缆安装》（OOD101-7）图集，图集明确了预制分支电缆适用范围、安装做法。

图1 预制分支电缆安装图

3.1预制分支电缆的优点

3.1.1具有优良的供电可靠性

主干电缆导体无接头，连续性好，减少了故障点。分支接头采用工厂全程机械化制作，大大降低了人为因素造成质量不良现象。分支接头结构合理并采用先进的工艺制作，接触电阻极小，不受热胀冷缩影响。

3.1.2安装环境要求低，施工方便快捷。

占用建筑面积较小，使用环境和安装精度要求较低。安装简单方便，安装技术要求不高，安装设备仅需一台卷扬机即可，安装劳动强度较小。

3.1.3优良的抗震性、气密性、防水性和耐火性

预制分支电缆具有优良的抗震性，特别在通过建筑物沉降缝时不需要任何措施。分支接头采用特殊配方的PVC聚合物与电缆护套紧密粘接，保证了接头具有好的气密性和防火性，能在潮湿的环境中正常供电。“NH”型的预制分支电缆在燃烧情况下，可保持90 min正常供电时间。

3.1.4综合性价比好

据有关资料看，采用分支电缆的投资仅为紧密母线投资的30～60％，安装工时仅为紧密母线的1/20左右，大大降低了工程造价。又由于其结构紧凑，对土建空间的需求较小，加上运行可靠，无需任何维护保养，对于业主来说，经济效益非常明显。

表1预制分支电缆和封闭式母线槽特性比较

3.2预制分支电缆的局限性

1）主电缆允许长度有限，限制了使用范围。

2）干线容量有限，目前预制分支电缆的最大允许电流为1600A，而母线槽的最大允许电流可达5000A。

3）预制分支电缆只适用于各分支电气负荷比较稳定的场所，一旦施工完毕，各分支的容量都将无法增加。而母线槽在保证不超出总负荷的前提下，可以调整各分支的用电负荷。

3.3预制分支电缆安装及敷设注意事项 1）安装过程中应注意固定好分支电缆，避免分支电缆晃动，以保证分支接头内部压接部分接触良好。

2）分支线长度小于3米时，不必加以保护，大于3米应加分支管，分支配电箱内装设短路和过电流保护元件，以保护分支电缆。

3）为防止涡流效应，单芯电缆严禁使用铁质夹具，要用马鞍塑料线夹固定；单芯电缆不能穿一根钢管，穿管时必须A、B、C、N四根电缆合穿一根钢管。

4电缆绝缘穿刺线夹

绝缘穿刺线夹分支具有预分支电缆不具备的优势，它不须预定，在施工现场制作，可以在电缆任意位置做T型分支,不需要截断干线电缆和剥去干线电缆的绝缘皮，不破坏电缆的机械和电气性能，线夹的金属刀口可随着力矩螺栓的拧紧而穿透绝缘层接触到干线芯导体，力矩螺栓在拧到设计力矩会折断，从而避免刀口与干线导体接触不实造成接触电阻过大，或刀口过分切入造成干线导体的机械损伤。绝缘穿刺线夹保留了传统电缆T接方式现场制作的灵活性和可调整性，同时完整解决了传统电缆T接的各种技术难题，特别适合于用在高层住宅干线系统等供电容量较小的配电系统中，使供电线路具有佳的性能价格比。

图2 绝缘穿刺线夹结构图 图3 多芯电缆分支连接图

电缆穿刺线的关键技术是穿刺密封分支结构，其穿刺线夹整体采用高强度航空碳纤维和特殊合金制造，穿刺线夹中的接触刀片与主干电缆、支线电缆的导体均有多处可靠的电气连接。与传统电缆配电方式相比（分接箱或电缆压接管），电缆穿刺线夹分支技术有以下优点：

1）绝缘穿刺线夹不需截断主电缆，不需割开电缆内外的护套层和绝缘层，不破坏电缆的机械性能和电气性能即可在电缆的任意位置做分支，还可拆卸。

2）绝缘穿刺线夹与主干、分支电缆的电气接触电阻小，耐受15kA的电流冲击，接头发热较小。线夹壳体绝缘强度达6kV，并可防水、防腐蚀、抗机械拉力、耐扭曲，其抗拉强度接近电缆。另外，由于绝缘穿刺线夹采用镀锌铜合金制造，接头处无电化腐蚀，适用于铜铝电缆过渡。

3）绝缘穿刺线夹安装极简捷，设有特制的力矩螺母用于恒定的穿刺压力，保证既有效地穿刺又不损伤导体，保证最小的接触电阻及热循环状态，通过机械方式确定良好的电气接触，质量可靠，其使用寿命大于30年，不需维护。

4）由于主干及分支电缆均采用传统电缆，仅分支处采用绝缘穿刺线夹技术，因而造价大大降低，具有最佳的性能价格比。

与母线槽和预分支电缆二种配电方式相比，电缆绝缘穿刺线夹技术也有一些缺点如：目前绝缘穿刺线夹连接的主干电缆最大截面仅为400mm2。因此，这种方式目前仅适用于中小型高层建筑的配电干线。

5结语

在确定高层建筑供电主干线采用哪种方式，笔者认为：对于用电负荷较小，分支回路不是很多，供电主干线尽量采用绝缘导线，如果不能满足要求就采用普通电缆，分支采用绝缘穿刺线夹方式，可以使供电线路具有最佳的性能价格比；对于用电负荷较大，在载流量1600A以上的配电线路中应用母线槽，其性能价格比较高。但对载流量1600A以下者则不尽合理，可采用预制分支电缆，制造工厂需根据建筑电气竖井的实际尺寸定制，为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，特殊情况还应预留分支线以供备用。

参考文献：

[1] 建筑电气设计手册[M]. 北京：中国建筑工业出版社,1999.

[2]《预制分支电力电缆安装》(OOD101-7)图集[M]. 中国建筑标准设计研究院,2002.3

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看