探析電力電纜在建筑電氣工程中的應用

陳 雷

（國網上海電力公司電纜分公司，上海 200072）

0 引言

電力電纜被廣泛應用于各行各業，在人們的日常生活中也是隨處可見。本文對電力電纜在建筑電氣工程中的應用進行比較深入地分析研究，重點分析了敷設方式、防火以及截面選擇等內容，有助于促進電力電纜設計質量的不斷提高，確保用戶用電需求。不同場合對電力電纜有著不同的要求，使得電纜產品的種類越來越多，這就給電纜的選擇工作造成不小的問題，而電纜性能和敷設方式選擇不合理，就會給電力電纜的穩定運行帶來很大隱患。因此，本文對電力電纜的敷設方式、防火以及截面選擇進行比較深入地分析研究，有助于促進電力電纜設計水平的不斷提高，進而選擇相適應的電力電纜，為電能的穩定輸送提供可靠保障。

1 電力電纜性能分析

1.1 普通電力電纜

普通電力電纜主要是相對于防火電纜而言，其自身并不具備相應的阻燃和耐火性能，在建筑電力工程中常用的主要有聚氯乙烯、交聯聚乙烯以及鋁合金電纜。其中，聚氯乙烯電纜具有一定的阻燃性能，但是其燃燒過程中會釋放出大量的黑煙，這會嚴重威脅火災現場人員的生命安全，在實際的應用過程中要進行有針對性地選擇；交聯聚乙烯電纜具有非常優良的性能，獲得了非常廣泛的應用，其載流量高、過載能力強以及使用壽命長，并且燃燒時非常清潔干凈，不會生成有害物質，但是其阻燃性能較差，在實際的應用過程中要予以充分的考慮；鋁合金電纜能夠大大降低電纜重量，節省材料、降低成本，被廣泛應用于電井內的主干供電線路。

1.2 防火電力電纜

防火電纜是相較于普通電纜而言，具有一定的防火性能，根據其防火性能的高低可以分為礦物絕緣、低煙低鹵、耐火以及阻燃電纜等類型，在實際應用過程中要進行有針對性地選擇。其中，阻燃電纜具有不延燃的特性，只有遇到明火時才會燃燒，而無明火時則停止燃燒；耐火電纜在發生火災時，能夠經受一定時間內的火焰灼燒而不著火，保障線路的正常運行，但是超過其承受的極限時間后就會燃燒；低煙低鹵電纜具有一定的阻燃性，并且其燃燒時不會產生有毒有害的氣體，進而能夠有效降低其所造成的危害；礦物絕緣電纜具有非常優良的防爆性能，在防爆要求高的場合具有廣泛的應用。在實際的選擇過程中，要充分結合電力電纜的工作要求，進行有針對性的選擇[1]。

2 電力電纜敷設方式選擇

2.1 各類敷設方式應用分析

（1）直埋敷設

直埋敷設的方式具有良好的散熱性、載流量，并且施工簡單、造價低，但是其由于缺少必要的保護措施，容易受到外力破壞，而且還會受到土壤中化學物質的腐蝕。直埋敷設通常用于線路不密集和交通不擁堵的公園綠地和公共建筑間的邊緣地帶。

（2）排管敷設

排管敷設方式能夠為電纜提供可靠的保護，避免在外力的作用下受到破壞，并且檢修方便、更換容易，還能將電纜進行有效地隔離，避免相互影響。但是排管敷設的成本較高、散熱效果較差，這就會進一步導致其載流量降低。

（3）電纜溝敷設

電纜溝敷設方式成本較低、空間占用小、施工靈活。但是其承受地面壓力的能力較差，不能用于車流量較大的區域，并且電纜溝的通風也較差，會導致載流量降低。

（4）隧道敷設

隧道敷設方式維護和檢修方便，能夠有效避免電纜受到外力破壞，并且在敷設過程中不會受到外界因素的影響。但是其成本非常高、建設周期長、占用面積大，并且需要大量的配套設施[2]。

2.2 敷設過程中注意事項

在實際的電力電纜敷設過程中，往往會受到多種不利因素的影響，為了確保敷設質量符合安全運行的需求，在敷設過程中需要注意以下幾項。

（1）對電纜盤的轉動速度進行科學合理地控制，避免電纜與地面發生摩擦，而損壞其保護層。

（2）對于并聯使用的電力電纜，要確保其長度、型號以及規格相一致。

（3）電力電纜的彎曲半徑通常要大于其外徑尺寸的10倍。

（4）同一路徑敷設的電力電纜要一次性完成，避免二次敷設影響其施工質量。

（5）對于存在接頭的電力電纜而言，接頭之間需要相互錯開，避免位于同一位置，并且還要對接頭位置進行明確的標注。

3 電力電纜防火分析

3.1 防火措施

為了盡可能降低電力電纜的著火概率，需要采取行之有效的防火措施。首先，需要結合具體的敷設環境選擇相應的電纜型號，進而確保電纜能夠在不同的工作環境中始終保持良好的性能；其次，對電力電纜的負荷量進行系統全面地統計分析，優選適宜的電纜截面，并且還要兼顧到負荷的長期發展需求，進而降低電力電纜改造的次數；最后，還要注重電力電纜的防火封堵，進而有效阻隔火災的進一步蔓延，將火災的影響區域限制在較小的范圍內，從而降低火災所造成的損失。

3.2 防火電纜敷設選擇

防火電纜通常用于電力電纜數量較多、密集度較高的場所，同一建筑物內的防火電纜要采用相同的防火等級。在進行敷設的過程中，嚴禁將普通電纜和防火電纜一起敷設，這是由于一旦普通電纜著火就會影響防火電纜的性能，導致其防火性能降低。對于發生火災后需要正常運行一段時間的電纜需要采用防火電纜，例如應急照明、消防設備以及消防電梯等的重要供電回路，需要選用相應等級的防火電纜。低煙無鹵阻燃電纜由于電纜燃燒產生的煙霧和有毒氣體少，所以被廣泛應用于人口密集的公共場合。礦物絕緣電纜用于重要的木結構公共建筑的電源主干線路及特級、一級場所中的特別重要負荷的電源主干線路[3]。

3.3 電纜運行與維護

為了確保電力電纜能夠始終處于良好的工作狀態，要結合其工作特點采取系統全面的運行與維護措施。在電纜的運行過程中，其電壓值需要保持在額定電壓的1.15倍，電纜線芯的溫度要在規定允許的范圍內。當運行過程中，發生跳閘故障，嚴禁進行試送電。在對電力電纜進行檢修的過程中，需要監測其中的實時電流是否在規定允許的范圍內，同時，還要重點關注電纜頭的制作質量，不斷提高其制作工藝，并且在制作之前還要對電纜環境中的潮氣進行檢查，避免電力電纜受潮，而導致其絕緣性能降低[4]。

4 電力電纜截面選擇

4.1 電纜規格（截面）

在電力電纜的設計過程中，對于不同的運行環境其側重點也不盡相同。對于母線而言，需要對其發熱性能、熱穩定性以及動穩定性等進行系統全面地檢測，確保其能夠滿足安全運行的需求。對于高壓運行的電力電纜需要進行熱穩定性校驗，而低壓運行則可以忽略，在高層建筑內的電力電纜還要對其電壓損失進行校驗。對于電力電纜的機械強度而言，只有在X型低壓絕緣導線架空敷設時才校驗，對于室內采用BV或者BVV型的電力電纜可以不用校驗機械強度和電壓損失。在電力電纜導線截面的選擇過程中，需要充分結合經濟電流密度原則，對于傳輸距離遠、輸送電能容量大的高壓電力電纜，要優先進行截面優選，再對其他原則進行校驗。此外，在電力電纜截面的選擇過程中，還要注意敷設距離引起的單相短路故障、接地故障問題（低壓系統）[5]。

4.2 電纜零線與PE線截面

（1）零線N（中性線）截面S0

一般情況下，S0不得低于S火的0.5倍；對于具有特殊要求的電力電纜，S0=S火。例如，三相負載處于嚴重不平衡的狀態，S火不大于16 mm2，單相或者兩相回路。

（2）PE線（保護線）截面SPE。

4.3 電纜芯數

在電力電纜芯數的選擇過程中，對于低壓配電系統而言，需要充分結合其接地形式。對于采用TN-C、TN-C-S 的接地系統，可以采用L1、L2、L3以及PEN 四線進一步引至建筑物內的配電箱進行重復接地處理；TN-S 接地系統由變電所引出L1、L2、L3、N 以及PE 等五線。當前比較常見的電纜芯數類型為3+2和4+1，這兩者的不同在于N線的截面積有所差別，前者的3 條相線截面積相同，而N 線與PE線的截面積保持一致，均為相線的1/2；后者的3 條相線與N 線截面積相同，而PE 線的截面積為相線的1/2。在大部分的民用建筑中，其三相平衡負荷通常采用3+2類型的電力電纜，例如常見的動力設備；在單相和三相不平衡負荷中采用4+1 類型的電力電纜，例如，住宅入戶電纜，這是由于住宅由大量單相負荷組成，有可能造成三相不平衡情況的發生，所以推薦采用4+1類型的電力電纜[6-7]。

5 結束語

總而言之，電力電纜作為建筑工程的重要組成部分，其對于建筑工程各項功能的順利實現具有十分重要的現實意義。本文的研究重點主要為電力電纜的截面選擇、防火分析以及敷設方式等內容，對于建筑的電氣設計具有一定的指導意義，有助于促進電氣設計水平的不斷提高，進而確保電氣設計人員選擇與建筑工程相適應的電纜，在保障用戶用電需求的同時，還能在一定程度上降低施工成本，為企業帶來良好的經濟效益。