單芯與多芯預分支電纜技術經濟比較

◎關宏

一、技術定性比較

單芯電纜的排列方式不同，電纜的載流量、配用橋架截面、分支頭占用空間、電纜附件以及工程造價、電纜阻抗、電壓損失等均有所不同。目前常用的單芯電纜排列方式為“一”字型和“田”字型或“梅花”型。“一”字形是指各相芯線電纜依次排列在橋架或支架上，TN-C 系統的通常按 L1、PEN、L2、L3 或 L1、L2、PEN、L3 排列，TN-S 系統通常按 L1、N、PE、L2、L3 或 L1、L2、PE、N、L3 排列。單芯電纜另外的排列方式，對TN-C 系統，4 根芯線按“田”字形排列，對TN-S 系統，5 根芯線按“梅花”形排列。

“梅花”形或“田”字形排列，是指5 根或4 根單芯電纜外護套緊密接觸，且各條電纜相互平行并捆扎成束。不支持將多根單芯電纜“絞合”或“擰絞”在一起。人工的“絞合”或“擰絞”，會使各段絞距不同、絞合的松弛度不同，將對分布電感和分電容產生較大影響，輕者載流量下降，電壓損失增大，重者電纜局部段發熱。

表1 單芯與多芯預分支電纜的定性比較

二、技術定量比較

定性比較中列出的21 個比較項目，選擇其中與設計、施工密切相關的7 項作定量或詳細比較。

（一）單芯與多芯電纜載流（A）比較

由于TN-S 系統比TN-C 系統增加一根PE 線，故采用“梅花”形排列。又由于在正常情況下PE 線為非載流導體，不發熱，所以“田”字排列與“梅花”形排列載流量相同。

表2 單芯與多芯電纜載流（A）比較

上表表明，“一”字形排列的單芯電纜載流最高，多芯電纜最低。多芯電纜比“一”字形排列的單芯電纜載流量平均低21.54%，比“田”字形排列的單芯載流量平均低11.87%。而單芯電纜“田”字排列比“一”排列載流量平均低10.8%。

（二）電纜直徑、敷設彎曲半徑比較

單芯電纜彎曲半徑以20D 計算，多芯電纜以15D 計算，D 為電纜直徑。

表3 電纜直徑、敷設彎曲半徑比較

70～240mm2的單芯電纜為工程中常用規格，這6 種規格單芯電纜的敷設彎曲半徑比同截面多芯電纜平均小46.15%。

（三）分支頭橫截面、分支頭占用空間比較

根據國家標準GB12706-2008 和南洋電纜提供的資料，預分支電纜頭的體積如下表。電纜分支頭是一個不規則體，各邊長取最大值計算。

可能是制造工藝的原因，300mm2以上的電纜無預分支。通過300mm2及以下電纜分支頭體積比較可看出，同截面多芯電纜分支頭體積均大于單芯電纜分支頭體積，而5 根單芯電纜分支頭的體積之和多數情況下略大于1 根多芯電纜分支頭體積。從這個意義上講，單芯電纜處于劣勢。但是，預分支電纜頭通常安裝在每層電纜井道的上部（大約2.2m 上），而井道上部無配電箱（柜）等設備，它所占用的空間為非有效空間，所以劣勢不明顯。

（四）故障率比較

多芯預分支電纜的故障率遠高于單芯電纜，這是不爭的事實。多芯電纜分支頭制造工藝相對單芯電纜更復雜，且質量要求更高。尤其對絕緣層切剝、導體間的壓接成型、接觸面積和接觸電阻等都有極其嚴格的要求。這些問題處理不好，難免出現故障。相比之下，單芯電纜故障率要低得多。

（五）橋架截面（占用井道面積及墻面面積）比較

以1～11 層橋架截面最大的一段比較，方案一為900＊100，方案二和方案三均為400＊150，不僅如此，方案一還占用井道內有效墻面900 寬，而另外兩方案只占400 寬。因此，方案二和方案三具有明顯優勢。

（六）施工要求

1.多芯電纜：電纜間距不小于電纜直徑，平行敷設垂直敷設的電纜（300mm2及以下）固定間距不大2m，梯型橋架內水平敷設的電纜固定間距不大1m。

2.單芯電纜“一”字排列：電纜間距不小于電纜直徑，平行敷設，在橋架和井道內不得出現交叉及改變各相電纜的排列位置。垂直敷設的電纜（300mm2及以下）固定間距不大2m，梯型橋架內水平敷設的電纜固定間距不大1m。須采用防渦流專用夾具。

3.單芯電纜“梅花”形排列：垂直和水平固定間距同“一”字形排列，所不同的是不需要防渦流專用夾具，但要求將電纜束每隔0.5m 捆扎一道。

三、經濟比較

以某單元住宅供電為例，已知住宅總高100m，共33 層，分三段式供電，變電所距住宅單元水平距離100m，采用TN-S 接地形式，保護斷路器長延時整定電流Ir1=315A。試選擇電纜，并分別按下述方案一、方案二和方案三計算工程造價。

（一）電纜及鋼制橋架選擇

1.方案一，單芯“一”字排列：電纜之間的凈間距不小于電纜直徑，按環境溫度30C°計，并考慮電壓損失，選擇電纜4（1＊120）+1＊70，低段電纜截面降低一級。配用梯型橋架，水平段和垂直低段（1～11 層，約33m）考慮多組電纜合用橋架MT900＊100；垂直中間段（12～22 層，約 33m）。橋架為 MT600＊100，垂直高段（23～33 層，約 33m）橋架為MT300＊100。

2.方案二，單芯“梅花”形排列：按環境溫度30C°計，并考慮電壓損失，選擇電纜4（1＊120）+1＊70，低段電纜截面降低一級。配用梯型橋架，水平段和垂直低段（1～11 層，約33m）考慮多組電纜合用橋架MT400＊150；垂直中間段（12～22 層，約 33m）。橋架為MT300＊150，垂直高段（23～33 層，約33m）橋架為MT200＊150。

3.方案三，多芯電纜：按環境溫度30C°計，并考慮電壓損失，選擇電纜3＊150+1＊95，低段電纜截面降低一級。配用梯型橋架，水平段和垂直低段（1～11 層，約33m）考慮多組電纜合用橋架MT400＊150；垂直中間段（12～22 層，約33m）。橋架為MT300＊150，垂直高段（23～33 層，約 33m）橋架為 MT200＊150。

（二）三種方案工程造價計算

表5 方案一（單芯電纜“一”字形排列）工程造價

表6 方案二（單芯電纜“梅花”形排列）工程造價

表7 方案三（多芯電纜）工程造價

電纜卡子沒查到價格，暫不計入。

四、綜合比較——結論

通過上述比較，可得出下面結論：

1.載流量：單芯電纜具有明顯優勢，其中“一”字形排列載流量最高，比多芯電纜載流量平均高出21.54%，其次是“梅花”（或“田”）形排列，比多芯電纜載流量平均高出11.87%。

2.敷設彎曲半徑：以常用規格70～240mm2為例，這6 種規格單芯電纜的敷設彎曲半徑比同截面多芯電纜平均小46.15%。施工更容易，需要的空間更小。通常變電所低壓柜下電纜溝深為1000，如采用單芯電纜，溝深可考慮適當減小，從而有效降低空間高度。

3.分支頭占用空間：雖然5 根單芯電纜的分支頭體積大于1根多芯電纜的分支頭體積，但它占用的是電纜井2.2m 以上的非有效空間。

4.故障率：單芯電纜遠低于多芯。

5.橋架占用地面面積和墻面面積：“一”字形排列要求的面積最大，特別是對墻面的要求，在大多數項目中難以實現。而“梅花”形排列和多芯電纜卻有明顯優勢。

6.施工要求：電纜的三種敷設方式中，多芯電纜敷設最簡單，單芯電纜的排列和固定要求高一些。尤其是“梅花”形排列，除固定要求外，還增加了捆扎要求。但這些要求無過高的技術難度。

7.經濟比較：三種方案工程造價以多芯電纜為最低。單芯電纜“一”字排列造價最高，比多芯電纜高13%。單芯電纜“梅花”形排列造價略高于多芯電纜，但不足0.5%。

8.綜合結論：根據前面7 項比較，結論不言而喻，單芯預分支電纜具有絕對優勢。單芯電纜的兩種排列方式，推薦采用“梅花”（或“田”）字型排列。