高層建筑豎向干線供電系統的選擇

鄒 剛

（廣東電網有限責任公司珠海供電局，廣東 珠海519000）

0 引言

近年來，隨著經濟實力的增強，我國高層、超高層建筑大批建造。高層建筑具有負荷大、密度高、重要負荷多、對供電連續性要求高的特點。在高層和超高層建筑物中，一般都建有自大樓底部至頂樓且通向每層配電室的強電豎井，以便于向各層負荷供電。高層建筑供電的豎向干線一般采用普通電力電纜、預分支電纜、母線槽三種方式，本文通過對上述幾種干線分支方式的結構特點、制作工藝、造價成本、后期維護等方面作綜合分析及比較，提出如何合理選擇配電干線分支形式。

1 普通電力電纜

普通電力電纜作為干線，主要有分支箱分接和絕緣穿刺線夾分接兩種方式。

1.1 分支箱分接

分支箱一般不裝開關，箱體內部配置連接銅排。將整根電纜截成多段后與分支箱相接，分支箱串入干線配電系統，分支線路由分支箱引接。該種接線方式終端數量多，接頭制作繁瑣，主電纜開斷點多，絕緣防護性能下降，影響供電可靠性，返線電纜浪費多、成本高。

1.2 絕緣穿刺線夾分接

穿刺線夾是由上下兩塊絕緣殼體通過一個配有力矩螺絲的螺桿連接組成，絕緣支撐殼體內暗藏兩個刀片，刀片用特殊合金制成。安裝時，將主干電纜和支路電纜（電線）敷設到位并固定，即可安裝穿刺線夾。在電纜分支處剝去20～50cm的護套，在指定線芯上用穿刺線夾分支；若是鎧裝電纜，在將外皮鋼鎧切斷安裝穿刺夾后，再將兩端鎧裝做等電位連接并密封。

（1）絕緣穿刺線夾可在電纜的任意位置做分支，不需截斷主電纜，不需剖開電纜內部的絕緣層，不破壞電纜的機械性能和電氣性能，施工方便。

（2）線夾采用了特制的力矩螺母，力矩螺帽被擰掉即表示導線芯已與穿刺連接片可靠連接，保證最小的接觸電阻，接頭耐扭曲、防震，有良好的耐沖擊電流的性能。

（3）線夾采取了自密封結構，防水、防潮功能顯著，能防止導線因進水而氧化，延長了絕緣線的使用壽命。

（4）線夾用了特殊絕緣殼體，能抗光照及環境老化，有較高的絕緣強度。

（5）線夾節省了電纜材料成本和豎井空間，效益明顯。

（6）受制于電纜生產的截面積，目前穿刺線夾的最大線徑是400mm2（表1），只適用于小容量動力與照明供電系統的分接。

表1 絕緣穿刺線夾型號

（7）三相四線配電系統在每層需要配置4個線夾，相鄰線夾間需有8～10cm 的錯位安裝空間，布置顯局促，不夠美觀。

2 母線槽

母線槽是由保護外殼、導電排、絕緣材料及有關附件組成的母線系統，按絕緣方式可分為空氣式插接母線槽、密集絕緣插接母線槽和高強度封閉式母線槽三種。

空氣式插接母線槽（BMC）：由于母線之間接頭用銅片軟接過渡，而南方地區天氣潮濕，接頭之間容易產生氧化，形成接頭與母線接觸不良，使觸頭容易發熱，且接頭之間體積過大，水平母線段尺寸不一致，外形不夠美觀。

密集絕緣插接母線槽（CMC）：防潮性能、散熱效果較差。在防潮方面，母線施工時容易受潮及滲水，造成相間絕緣電阻下降。母線散熱主要靠外殼，由于線與線之間緊湊排列安裝，L2、L3相熱能散發緩慢，會導致母線槽溫升偏高。密集絕緣插接母線槽受外殼板材限制，只能生產不大于3m 的水平段。由于母線相間氣隙小，母線通過大電流時，會產生強大的電動力，使磁振蕩頻率形成疊加狀態，造成過大的噪聲。

高強度封閉式母線槽（CFW）：工藝制造不受板材限制，外殼做成瓦溝形式，使母線機械強度增加，母線水平段長度最大可生產至13m。由于外殼做成瓦溝形式，坑溝位置可將母線分隔固定，母線之間有18mm 的間距，線間通風良好，使母線槽的防潮和散熱功能有明顯提高，比較適應南方氣候；由于線間有一定空隙，使導線溫升下降，這就提高了過載能力，并減少了磁振蕩噪聲。但它產生的雜散電流及感抗要比密集型母線槽大得多，因此在同等載流量比較時，它的導電排截面必須比密集絕緣插接母線槽大。

單節母線槽一般為3m，出廠后須分段運至施工現場用螺栓進行安裝連接。母線槽具有載流量大、便于分接饋電、動熱穩定性好等優點，但其在高層建筑中應用也有局限性：

（1）母線槽對敷設環境要求高，在建筑物內部需要專用電氣豎井，土建投資成本高。

（2）母線槽安裝工藝復雜，對工人安裝技術要求高，勞動強度大，費時費力。

（3）母線槽是拼裝的，接頭多，接頭機械應力差，接觸面發生故障的幾率大，供電可靠性較差。

（4）母線槽在運行過程中外殼會受潮銹蝕，連接頭銅排易氧化、腐蝕，呼吸效應會使母線槽絕緣下降；運行中不可避免的震動會使接頭松動，接觸電阻變大，接頭發熱。運行規程規定：母線槽至少每年維修檢查一次，維修保養成本高。

3 預分支電纜

預分支電纜由電纜本件、絕緣分支接頭、絕緣吊頭和安裝附件組成。預分支電纜定貨前需對建筑電氣豎井的高度、層高、每層分支頭位置等進行測量，工廠再根據實際尺寸設計，在工廠車間，廠家將需要分支的電纜用60～80t的液壓機與主電纜壓合，再經注塑而成。分支電纜技術具有良好的氣密、防水、防塵、抗震性能。但高層建筑中預分支電纜產品的應用亦帶來了不少新問題：

（1）預分支電纜分支點距離必須事先設計確定，產品出廠后不能變更，設計施工的靈活性較差。

（2）整根預分支電纜相當笨重，運輸和安裝成本高，對安裝附件和豎井壁牢固要求高。

（3）預分支電纜受限于電纜生產截面，輸送容量有限。

（4）預分支電纜主線和分支線的連接是一個整體，如果一個分支有問題，整根預分支電纜全部報廢，維護成本高。

4 結論

對于高層建筑物配電的豎向主干線究竟采用哪種方式，筆者認為需根據建筑物性質、用電負荷容量、安裝環境等確定。

（1）用電負荷較小、分支回路很多，供電主干線應盡量采用普通電纜搭配絕緣穿刺線夾分接形式。

（2）等截面的單芯和多芯相比，載流量大、重量輕、外徑小。用電負荷較大、分支回路較多，供電主干線應采用預分支電纜和單芯電纜搭配絕緣穿刺線夾分接形式，預分支電纜目前最大載流可達1 600A。在同等負荷需求下，盡量采用施工簡單、維護量小、經濟性好的單芯電纜搭配絕緣穿刺線夾分接形式。

（3）用電負荷很大，供電主干線應采用高強度封閉式母線槽，母線槽最大額定電流可達5 000A。

［1］JGJ16—2008 民用建筑電氣設計規范［S］.

［2］戴瑜興，黃鐵兵，梁志超.民用建筑電氣設計手冊［M］.2版.北京：中國建筑工業出版社，2007.

［3］GJBT－749—2004 電氣豎井設備安裝［S］.