抗震插接式母線槽施工技術

王 朋

（中城建設有限責任公司，福建 福州 350001）

0 引言

隨著高層建筑、大型車間、大型商場建筑越來越多，傳統(tǒng)供電系統(tǒng)主干線采用電纜輸送供給電流，在需要巨大電流的高層建筑、大型車間、大型商場建筑安裝供電主干線時，需要多根獨立電纜匯集，滿鋪在大型電纜橋架上，占用空間大、電纜載流小、使用壽命短、散熱性能差、阻燃性能差、施工工藝繁瑣、抗震性能差，已經(jīng)滿足不了高層建筑、大型車間、大型商場建筑需求，并且給建筑本身也帶來很大的安全隱患。當?shù)卣鸢l(fā)生時，傳統(tǒng)固定電氣系統(tǒng)裝置的預埋件、錨固體不能將電氣系統(tǒng)裝置承受的地震作用力全部傳遞到建筑物上，在過度振動時，其相對位移導致線路敷設承載體損傷。傳統(tǒng)的母線槽配電裝置與接入的配電導體之間產(chǎn)生相對位移造成連接點處受損、配電裝置變形，使設備滑動或脫落。為了解決這一問題，借鑒國外的相關經(jīng)驗，用抗震插接式母線槽代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電纜施工，能夠有效克服上述不足，在滿足大功率供電、增加抗震性能的同時，又減少空間占有、加快了施工進度。

1 工藝原理及特點

1.1 體系構成與特點

抗震插接式母線槽施工工藝主要由插接式母線槽系統(tǒng)與抗震支架相結合的施工技術，汲取了母線槽的電流容量大、過載能力強、散熱性好、壽命長和抗震支架安裝牢固、抗震性能好等諸多優(yōu)勢。該施工技術尤其適用于抗震設防烈度為 6 度及以上地區(qū)、對電能消耗巨大的供電系統(tǒng)安裝工程，如超高層建筑、大型商場、大型工業(yè)廠房等供電系統(tǒng)安裝。抗震插接式母線槽體系與傳統(tǒng)電纜橋相比，具有外形美觀、體積小、顏色可選配，結構布局緊湊、整齊，占用空間小等特點。

1.2 插接式母線槽

插接式母線槽系統(tǒng)是以金屬板（鋼板或鋁板）為保護外殼，導電排（銅排、鋁排或銅鋁復合材料）為電流載體，絕緣材料、相關固定件及附件組成的母線系統(tǒng)（見圖 1）。

圖1 母線槽

該系統(tǒng)作為供電主干線始端連接于配電柜，每隔一段設有連接器連接、采用各種型號母線槽及相關附件及端部設插接分線盒插接封閉母線，通過地下室、樓層電氣豎井安裝一趟或多趟，形成供電干線系統(tǒng)。

插接式母線槽采用插接式接頭，分支回路時可增加插接接頭，只需插入插接箱即可，安裝方便快速、施工效率高。與傳統(tǒng)電纜相比，該系統(tǒng)電流容量很大、機械強度高、防護能力強，適合大功率供電、大跨距安裝。同時，插接式母線槽絕緣材料阻燃，工作溫度在 130 ℃ 以上，遠高于傳統(tǒng)電纜絕緣材料 105 ℃ 的工作溫度。

1.3 抗震支架

抗震支架是由吊桿、斜撐、橫梁、連接件等構件組成（見圖 2），通過膨脹螺栓與建筑結構進行固定，形成三維固定體系。抗震支架的抗震作用主要是由抗震斜撐實現(xiàn)的，斜撐構件可以抵抗和緩解水平地震力（即橫波）的作用，使得原來無約束的水平方向管線等構件在發(fā)生地震時能夠安全可靠，與建筑結構不產(chǎn)生相對位移，以防止懸掛構件變形、坍塌。

在抗震承插式母線槽體系中，利用抗震支架的抗震作用，進行安裝固定電氣系統(tǒng)裝置，能將電氣系統(tǒng)裝置承受的地震作用力全部傳遞到建筑物上，避免電氣系統(tǒng)裝置之間產(chǎn)生相對位移導致連接節(jié)點損壞，避免設備滑脫或脫落，造成嚴重的次生災害。

2 深化設計

圖2 抗震支架構造圖

利用 BIM 建模，結合各專業(yè)圖紙，認真審查電氣線路走向、空間布局等，在遇到碰撞部位，做好標記，與建設單位、設計單位、供貨廠家溝通，進行二次深化設計。根據(jù)繪制的綜合布線圖，確定母線槽的規(guī)格、型號及加工尺寸等。插接式母線槽敷設時，盡量按照直線路徑進行敷設，同時保證其距地面不低于 2.2 m。

3 材料與設備

3.1 材料

根據(jù)深化設計后提供的母線槽的建筑安裝圖、母線走向圖，明確母線槽、抗震支架及配件的型號、規(guī)格、數(shù)量等，委托專業(yè)廠家按其要求進行加工定制。主要材料用途如表 1 所示。

表1 材料用途

3.2 設備機具

根據(jù)現(xiàn)場施工情況，考慮工序搭接，選用能滿足施工要求的水平儀、絕緣測試儀、開口扳手、套簡和力矩扳手、一字型、十字型螺絲刀、卷尺、吊線、腳手架、葫蘆、人字梯、沖擊鉆、切割機、電焊機、臺鉆、銅排加工設備和臨時電源。

4 施工工藝流程及操作要點

4.1 施工工藝流程

施工工藝流程圖如圖 3 所示。

圖3 施工工藝流程圖

4.2 測量定位

圖紙優(yōu)化后，按照線路走向，在配電室頂板、地下室頂板、電井等部位，按母線槽安裝要求用墨線彈線路走向，并按支架安裝要求彈支架定點墨線。

4.3 配電柜連接

母線槽與配電柜連接采用專用定制的始端法蘭頭（見圖 4）與配電柜引出銅排螺栓固定連接（見圖 5），保證始端法蘭頭銅排與配電柜銅排接觸嚴密，導電性能良好。

圖4 始端法蘭頭

圖5 始端法蘭頭與配電柜連接

4.4 母線槽水平段安裝

4.4.1 水平穿墻安裝

母線槽水平穿墻安裝要求中心線離墻距離≥500 mm，墻體開孔頂部距頂板≥500 mm，母線槽中心線間距≥400 mm（見圖 6）。

圖6 水平穿墻預留洞（單位：mm）

4.4.2 水平沿頂板安裝

依據(jù)規(guī)定間距在配電房頂板底、地下室頂板底部彈線位置畫點，采用“一種手臂伸縮式吊頂?shù)鯒U成孔裝置”固定沖擊鉆進行板底鉆孔，鉆孔深度符合抗震支架固定膨脹螺栓深度要求，然后將定制的抗震支架安裝在配電房及地下室頂板底部。水平沿頂板安裝構造如圖 7 所示。

圖7 抗震支架安裝圖

根據(jù)母線槽的排列圖和母線槽的編號，從配電柜上部開始安裝，母線槽與母線槽連接時采用連接器使用相同載流量的銅排連接。連接器采用雙頭力矩剪切螺栓，帶有緊固標簽來幫助安裝。在抗震支架上安裝前，先對其水平和垂直度進行調整，調整后方可進行緊固。把需連接的兩母線端頭對齊，之間約留 40～45 mm 間隙。然后將連接器插入，核對相序是否和低壓柜相序一致，擰緊螺栓，直至把螺栓頭切斷，此時接頭螺栓的扭矩為 70（±6）Nm。在插入連接器時要避免粗暴操作，插入力量較大時應用木錘或橡皮錘輕輕敲打，不可使用鐵錘或其他金屬硬質物敲擊。如果不能連續(xù)安裝，連接器和母線槽的兩端都要用塑料覆蓋，以防止水或者灰塵的污染。

4.4.3 水平沿墻柱安裝

水平沿墻柱安裝時，應預先在墻壁上或支柱上打孔嵌入鋼制膨脹螺栓或以其他方法固定安裝支架，并注意安裝孔的直線性，即整列支架安裝面在一水平面內（見圖 8）。

圖8 水平沿墻柱安裝

除在配電室、設備夾層及電氣豎井等電氣專用空間外，在插接式母線槽水平敷設時，原則要求：距離地面高度應≥2.2 m，距離墻邊距離應≥0.1 m，距離頂板、梁底應≥0.1 m，相鄰母線槽之間邊距應≥0.1 m，且母線槽連接點、伸縮節(jié)不應安裝在穿墻處［1，2］。

4.5 垂直安裝

垂直穿越樓層安裝的母線預備孔尺寸及位置如圖 9 所示，當有兩列或兩列以上母線穿越時，則應保證每兩列母線的間距≥ 400 mm。

圖9 穿越樓層板預留孔（單位：mm）

在預留洞口處垂直安裝時，先將槽鋼底座跨接預留洞口，采用膨脹螺栓固定在結構樓板上，然后用彈簧支架安裝于母線槽上，最后將固定在母線槽上的彈簧支架安裝在槽鋼底座上（見圖10），旋轉彈簧調整螺母，使母線槽重量自然承載于支架彈簧上，垂直固定使用彈簧支架，應把彈簧的彈力調整為（G+F）kg（其中 G 為每層樓之間母線的質量，F(xiàn) 為 5～10 kg）。垂直相鄰的兩列母線槽之間中心距應≥0.4 m，邊間距應≥0.1 m。插接式母線槽連接點、伸縮節(jié)不應安裝在穿樓板處，與地面間距應≥0.7 m，且與墻邊間距應≥0.1 m。垂直豎井安裝母線槽需中間加固（樓層超過 4 m 時），加固采用角鐵固定。

圖10 預留洞口處垂直安裝

4.6 特殊部位安裝

4.6.1 伸縮節(jié)安裝

伸縮節(jié)主要應用在補償溫度縮脹變形和結構變形部位中，其構造如圖 11 所示。當母線槽安裝長度 ＞40 m 時，應按照深化設計要求在中間長度范圍內設置伸縮節(jié)，以消除溫度應力及變形對母線槽的影響。同樣，在建筑物的沉降縫或伸縮縫處，母線槽跨越時，應采取伸縮節(jié)用以補償變形措施，以消除結構變形的影響，且在加工定貨時予以明確［3-5］。

圖11 伸縮節(jié)構造圖

4.6.2 插接箱安裝

在將插接箱安裝到母線槽之前，打開母線槽插口處的安全防護擋板，將斷路器處于分閘狀態(tài)，認真檢查插接箱。在安裝插接箱的時候，保留插腳油脂，借助定位栓把插接箱插入到正確的位置，不要將插接箱的重量加載在定位栓上，保證定位栓僅用作幫助確定位置。插接箱安裝應可靠固定，安裝高度應符合設計要求，當設計無要求時，插接箱底口安裝高度宜為 1.4 m。

4.7 試運行驗收

4.7.1 試運行條件

土建、裝飾及其他工程全部完工后，對插接式母線槽及抗震支架應進行全面清理，排查相序是否正確、接頭聯(lián)接是否緊密、接地是否良好以及支架是否固定牢固等。同時，母線送電前應耐壓試驗合格、掛好有電標志牌，并通知有關單位及人員。

4.7.2 試運行

試運行前，安排專人負責送電。送電程序及要求按以下原則進行：先干線，后支線；先高壓、后低壓；先隔離開關后負荷開關。停電時與上述順序相反。送電空載運行 24 h 無異常現(xiàn)象，辦理驗收手續(xù)，提交驗收資料，驗收資料包括：產(chǎn)品合格證、檢驗報告、測試記錄、運行記錄、驗收單等。

5 效益分析

5.1 經(jīng)濟效益

經(jīng)濟效益分析主要是通過與傳統(tǒng)電纜進行對比，在使用壽命、長期投資成本、改造損失率等方面進行分析，具體內容如表 2 所示。

5.2 社會效益

插接式母線槽具有體積小，結構緊湊，節(jié)約建筑空間。運行可靠、傳輸電流大、便于分接饋電、安裝維護方便，大大節(jié)約人工成本。能耗小、動熱穩(wěn)定性好、使用壽命長。在抗震支架及母線槽安裝過程中，只是簡單的組裝過程，沒有廢料產(chǎn)生，減少切割下料的噪音，同時也避免切割時的操作傷害，保證操作者人身安全。

表2 母線槽與電纜性價比表

6 結語

傳統(tǒng)的電纜與橋架組合的施工技術，遠遠不能滿足抗震性能及大功率電流傳輸?shù)纫螅P者通過查閱大量國內外資料及結合現(xiàn)場實際施工情況，完成了對抗震插接式母線槽施工技術的研究。該項施工技術能夠較好地實現(xiàn)供電系統(tǒng)與建筑結構具有相同的抗震性能、傳輸電流大、便于分接饋電等功能，同時具有使用壽命長、節(jié)約建筑空間布局、安裝速度快、維護方便、動熱穩(wěn)定性好等諸多方面優(yōu)勢，對在今后抗震設防烈度為 6 度及以上地區(qū)、對電能消耗巨大的供電系統(tǒng)安裝工程的廣泛推廣應用方面，具有一定的借鑒意義。