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電纜分支器在CAD中怎麽表示?

摘要:分支電纜是壹種新型的預制型建築配電電纜,廣泛用於中高層建築、大型廠房、文體場館的電力配送,該產品根據各個具體建築的結構特點和配電要求,將主幹電纜、分支線電纜、分支連接體等三部分進行壹體化設計制造,具有優良的技術經濟指標,在工程經濟性、技術先進性和安裝便利性方面,比傳統電纜和母線具有突出的優點。本文旨在簡要介紹分支電纜結構、性能的基礎上,重點分析介紹該產品在符合建築電氣的相關規範方面的技術先進性。

關鍵詞:分支電纜、結構、性能、設計要求、規範

壹、分支電纜的結構與性能

1、產生與技術標準

分支電纜是在普通塑力纜基礎上發展而來。由於現代文明的發展,都市的高層建築越來越普及,在高層建築配電系統電氣設計中,供電可靠性、工程經濟性和施工便利性越來越重要,采用普通電力電纜供電,三者的矛盾總難完全統壹,只能根據不同工程而有所側重。按傳統方法,在樓層配電設計中,通常采用的辦法有三種:

(1)放射式,由地下配電間分別對各個樓層引電纜直接供電,此法可靠性最好,卻需要大量的電纜、橋架和較大的電纜井,造價高,經濟性最差。

(2)鏈接法,由配電間引出電纜至底層配電箱,再由底層逐層向上鏈接供電,此法經濟性最佳,但由於層數越多,安全系數越低(安全系數是逐級相乘),因此,可靠性最差。

(3)分區樹幹式,把壹座高層建築劃分成n個單元區,每個單元采用電纜接從配電室供電,然後再分配至單元區內各個樓層。此法可靠性、經濟性都比較好,經常被采用。

(4)幹線電纜分支法,從配電室引出壹根(或數根)主幹電纜,每個樓層在幹線電纜上供頭分支,此法經濟性最好,理論上也具有放射式配電相當的可靠性,但施工卻是最麻煩的,更麻煩的是在主電纜上做樓層分支頭時,受電纜的結構和現場施工條件以及人員素質的影響,接頭質量參差不齊,實際運行的可靠性並不令人滿意,但這種方法卻促使人們想到把接頭與電纜壹同制造,由此誕生了新壹代的建築配電電纜——分支電纜。

分支電纜是把經過專門工藝處理的單芯電力電纜作為建築主幹電纜,根據各具體建築的結構特點和尺寸量體裁衣,預先把分支接頭與分支線、主幹電纜壹同設計制造。是把上面第(4)種方法中現場施工和管理的工作由專業制造廠完成,使得接頭可靠性大大提高,而且工藝壹致性也帶來了質量壹致,達到確保運行可靠性的目的。

分支電纜較早出現於英國和日本,在技術標準方面,1980年,日本電線工業協會頒布了第壹部行業性標準JCS376(1980),隨著技術的發展與進步,在1992年對該標準進行了修訂,放寬了對產品結構材料方面的要求,提高了成品技術指標,目前,國內正規的分支電纜生產廠的產品標準主要是以該標準為基礎。

2、結構

分支電纜在結構上,分為單芯型和多芯絞合型兩種,每根單芯分支電纜又可分為三部分:

(1)主幹電纜;

(2)支線電纜;

(3)分支連接體。

目前,因單芯型分支電纜結構簡單,便於生產和施工,已獲得大量應用。按照日本標準的規定,多芯型分支電纜實質上是多個單芯電纜的絞合體,而不是傳統概念多芯電纜的結構,多芯型分支電纜的每項導體外面都有單獨的絕緣和護套,每根線芯有獨立的分支連接體。多芯型分支電纜具備壹般多芯電纜的運行性能,國內只有為數極少的大型綜合性電纜廠才具備生產能力,目前也已在推廣應用中。

3、性能

分支電纜是壹種新型的電力配送電纜,其關鍵性能有兩項:

首先,壹根具備良好品質的分支電纜,必須是性能優良的電力電纜,對於國內產品,其導體性能、絕緣性能、材料的機械物理性能均應符合GB12706-91標準——電纜的性能是分支電纜產品的基礎指標。

第二,分支連接體的性能至關重要,這是分支電纜的關鍵性能。分支連接體把幹線電纜與支線電纜的導體連為壹體,並作絕緣防潮處理。從外觀上看,無法知道內部接頭質量,有兩項重要的試驗能夠檢測接頭性能,即機械拉力試驗和電熱循環試驗。對機械拉力試驗而言,分支連接體(含幹線與支線導體)的拉斷力應保持在連接前的80%以上,對電熱循環試驗而言,在125次壹定時間間隔的額定載荷與空載循環後,分支連接體的溫度不得大於電纜表面溫度的8℃。決定分支連接體的機械與電氣性能的關鍵在於分支連接體的材料和工藝。對廣大用戶而言,應充分關心分支電纜的電纜質量、接頭的材料選擇和生產工藝工裝。

我們講,分支電纜更適合於現代建築的配電系統,為什麽?要分析這個問題,我們必須首先弄清楚相關電氣設計規範中對配電線路的要求。

二、相關規範對建築電氣系統中配電線路的設計要求

1、建築電氣相關的設計規範

目前與建築電氣低壓配電系統設計有關的規範主要有:

(1)GB50052-1995 供配電系統設計規範

(2)GB50054-1995 低壓配電設計規範

(3)JGJ/T16-92 民用建築電氣設計規範

(4)GBJ16-87 建築設計防火規範(1997年版本)

(5)GB50045-1995 高層民用建築設計防火規範

其中:《供配電系統設計規範》和《低壓配電設計規範》是兩項基礎規範,主要內容參照采用了IEC標準。民用建築電氣設計規範》中供電系統和低壓配電部分與其規定基本壹致,但由於這是壹個建築行業的專業標準,建築相關的部分規定更具體,如供電系統的負荷簡等級,除規定分級原則外,更規定了各類具體建築名稱的負荷級別。

由於上述規範在頒布實施時,分支電纜產品在國內還沒有應用先例,因此在規範中並未提及分支電纜,但在眾多條款中體現了設計指導方向,總的說來,有三種觀點:

1、關於配電級數——越少越好;

2、關於配電方式,按可靠性從高到低依次為放射式>樹幹式>分區樹幹式>鏈接式;

3、關於安裝敷設方式,應與環境、建築特征、機電應力等多種因素相適應。

(壹)、關於配電級數:

對配電級數而言,GB50052-95第3.07條規定:供電系統應簡單可靠,同壹電壓供電系統的變配電級數不宜多於兩級,JGJ/T16-92《民用建築電氣設計規範》中8.14條規定:“自變壓器壹次側至用設備之間的低壓配電級數不宜超過三級,但對非重要負荷供電時,可超過三級。”上述規範體現了壹個要領,那就是配電級數越少越好,越少可靠性越高,技術越先進。

(二)、關於配電方式,GB50052-95中第6.02、6.03、6.04、6.05條中提出:“在正常環境的車間或建築物內,當大部分用電設備為中小容量,但無特殊要求時,宜采用樹幹式配電”,“當用電設備為大容量,或負荷性質重要,或在有特殊要求的車間、建築物內,宜采用放射式配電”,“當部分用電設備離供電點較遠,而彼此相距很近、容量很少的用電設備,可采用鏈式配電,但每壹回路環鏈設備不超過5臺,其總容量不宜超過10kW”;“在高層建築物內,當向樓層各配電點供電時,宜采用分區樹幹式配電,但部分較大容量的集中負荷或重要負荷,應從低壓配電室以放射式配電”。

(三)、JGJ/T16-92《民用建築電氣設計規範》中對配電方式有更為詳細的規定,如:“8.2.15居住小區的高層建築,宜采用放射式配電”“8.2.2.4除多層民用住宅外的其他民用建築,對於較大的集中負荷或較重要的負荷應從配電室以放射式配電;對於向多層配電間或配電箱配電,宜采用樹幹式和分區樹幹式的方式”“由層間配電間或層配電箱至各分配電箱的配電,宜采用放射式與樹幹式結合的方式”,“8.2.3.2對於容量較大的集中負荷或重要負荷,宜從配電室以放射式配電對各層配電間的配電宜采用下列方式之壹:

(1)工作電源采用分區樹幹式,備用電源也采用分區樹幹式或首層至頂層垂直幹線的方式。

(2)工作電源和多用電源都采用由首層到頂層垂直幹線方式。

(3)工作電源采用分區樹幹式,多用電源取自應急照明等電源幹線。”

上述規定,是限於制定規範時,分支電纜尚未在國內推廣應用,供電線路主要依賴普通電力電纜和母線,在充分考慮到可靠性和經濟性後作出的。筆者認為,在應用分支電纜配電後,上述規定應該可以簡化。這些內容體現了在供電可靠性方面,放射式高於樹幹式,又高於鏈接式的觀點。

(四)、關於電纜和母線安裝敷設方式。

GB50054-94中5.5.1、JGJ/T16-92中9.12.1都規定“封閉母線宜用於幹燥和無腐蝕性的屋內場所。”

GB50054-94中5.7.2、JGJ/T16-92中4.13.5規定“豎井垂直布線時應考慮下列因素:…….垂直幹線與分支線的連接方法。”

GB50054-94中5.7.3豎井內垂直布線采用大容量單芯電纜大容量線線作幹線時,應滿足下列條件:

1、載流量要留有壹定的裕度;

2、分支容易安全可靠,安裝及維修方便和經濟。

GBJ16-87《建築設計防火規範》中10.1.4規定:“消防用電設備的配電線路應穿管保護。當暗敷時應敷時應敷設在非燃燒體結構內,其保護層厚度不應小於3cm,明敷時必須穿金屬管,並采取防火措施。采用絕緣和護套為非延續燃性材料的電纜時,可不采取穿金屬管保護,但應敷設在電纜井溝內。

GB50045-95《高層民用建築設計防火規範》中對消防電源及其配電,9.1.4條也規定了相同內容。

上述規範說明:電纜配電比母線具有更好的環境適應性,安裝敷設更便利。

在熟悉電氣規範的相關規定後,讓我們來分析分支電纜配電方法與規範的符合性與技術先進性:

三、分支電纜配電的技術先進性

1、分支電纜的配電方式

分支電纜配電系統壹般如圖所示,在壹個n層的大樓中,垂直豎井幹線和各樓層供電由壹根整預制的分支電纜完成,PG是總配電櫃,PX是樓層配電箱,ZJX是轉接箱,當PG與ZJX之間距離不遠時,(滿足載流量與起動運行壓降要求)壹般不予選用,這樣可減少壹個連接點,提高可靠性,節約投資。

由於分支電纜的幹線是整根連續生產,中間無任何接頭,如忽略導體電阻的影響,從可靠性角度考慮,在電性上可以看作是壹點。所以圖1可以簡化成圖2,該圖是壹種樹幹式配電系統。(插接式母線從表面看,具有相同的配電形式,但由於幹線是壹截壹截插接而成,接頭多,不能等效)。由於分支電纜的幹線與支線連接是采用先進工藝,將主幹線、分支線與連接金屬夾具三點***同進行冷壓接,其性能完全達到電纜接線端子和中間接頭的質量要求,而且是在嚴格工藝與質量控制手段的工廠中制造,質量穩定可靠,因此圖2可等效為圖3,可見是壹種典型的放射式配電系統。

2、 分支電纜配電的技術先進性

從上述配電系統的分析中,可以知道分支電纜可以使樓層配電簡化成二級配電,每個樓層都可以達到最簡單的二級配電,符合規範中配電級數越少越好的原則,這是先進性之壹。

分支電纜配電系統的實質是壹種放射式配電系統,具有最高的配電可靠性,適用於各種重要場合甚至是特別重要場合的配電,是壹種最先進可靠的配電方式,這是先進性之二。

分支電纜是壹種經過預制的電力電纜,其外形和結構特征仍然具備電纜特性,而且接頭經過密封絕緣處理,在出廠時經受過水中耐壓和絕緣電阻試驗,因此對環境要求低,能適用於潮濕、鹽霧酸堿等環境,而母線在規範中明確不能應用於這些環境,比母線適用範圍廣。而且,其安裝方式簡便,施工工期短,工費低,符合規範中設計應註重經濟性的觀點,這是其技術先進性之三。

四、分支電纜配電設計的註意點:

我們已分析:分支電纜配電系統的技術先進性,可以說分支電纜就是壹種為現代建築度身定做,量體裁衣的專業產品,具有最佳的適用性和技術經濟性,但在工程設計中,需註意壹點——那就是分支線的保護問題。對由於支線截面壹般都有比幹線小,因此,當支線發生過載或短路時,幹線保護系統壹般不會對其發生作用,必須在支線配電箱中設置保護器,保護器與分支接頭問題不超過3m,如超過,分支線必須受敷設在不燃的管或槽中,且當該段發生單相或兩相短路時,幹線保護應能夠斷開。對此,應予以註意。

分支電纜作為壹種從國外傳入的新型建築配電電纜,已經在國內眾多工程中得到推廣應用,並且已為廣大設計人員認同並使用。本文旨在說明分支電纜配電與現有建築電氣相關規範的壹致性,並能更好地體現規範的指導思想。是壹種能滿足現有規範的壹種最先進、經濟的配電方式。