對分支電纜的詳細介紹分析

分支電纜是一種新型的建筑配電電纜，廣泛應用于中高層建筑、大型廠房、文體場館、路燈電源的電力配送，該產品根據各個具體建筑的結構特點和配電要求，將主干電纜、分支線電纜、分支連接體三部分進行特殊設計與制造，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，與傳統電纜和母線（母線槽）相比具有突出的優點。本文旨在簡要介紹該產品符合建筑電氣的相關規范，并分析介紹分支電纜結構、性能的技術先進性。

    一、分支電纜的產生、結構與性能

　　1、產生與技術標準

 　　由于現代文明的發展，高層建筑越來越普及，在高層建筑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，但采用普通電力電纜加T接箱或母線（母線槽）供電，三者的矛盾很難統一，只能根據不同工程而有所側重。在樓層配電設計中，通常采用的方法有三種：

　　1)　放射式：由低壓配電室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、橋架和較大的電氣豎井，造價高，經濟性最差。

 　2)　鏈接法：由低壓配電室引電纜至某層配電箱，再由某層逐層向上（或向下）鏈接供電，此法經濟性最佳，但由于層數越多，安全系數越低安全系數是逐級相乘，因此，可靠性最差，較少采用。

　　3)　分區樹干式：是把一座高層建筑劃分成若干個單元區，每個單元采用電纜從低壓配電室供電，然后再通過放射式配電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)　干線電纜分支法：從配電室引出一根或數根主干電纜，每個樓層在干線電纜上接頭分支，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。更主要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，實際運行的可靠性并不令人滿意。但這種方法卻促使人們想到把接頭與電纜特殊制造，由此誕生了新一代的建筑配電電纜—分支電纜。

　　分支電纜就是在為了適應人們的這種需求在普通全塑型電力電纜基礎上發展而來。
　　2、分支電纜結構與性能
　根據目前市場情況，分支電纜分為預分支電纜和穿刺分支電纜兩種。他們又有共同點和不同點。

　　共同點：

　　在結構上，均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）主干電纜；（2）支線電纜；（3）分支連接頭。主干電纜導體無接頭，連續性好，減少了故障點和接觸電阻。

　　在性能上，分支電纜是一種新型的電力配送電纜，分支接頭接觸電阻極小，不受熱脹冷縮和輕微振動的影響。具有優良的抗震性、氣密性、防水性，免維護。其關鍵性能有兩項：

　　首先，分支電纜是由電纜發展而來的一種電纜，其導體性能、絕緣性能、材料的機械物理性能均應符合GB 12706－91標準，這是分支電纜產品的基礎指標。
　　其次，分支連接頭的性能至關重要，這是分支電纜的關鍵性能，它的專業制造與加工保證了產品的可靠性。分支連接頭把干線電纜與支線電纜的導體連為一體，并作了絕緣防潮處理。

　　目前，因單芯型分支電纜結構簡單，便于生產和施工，已獲得大量應用。多芯型分支電纜實質上是多個單芯型分支電纜的絞合體，而不是傳統概念多芯電纜的結構，多芯型分支電纜的每相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頭。多芯型分支電纜具備一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，一般也僅適用于小截面的主干電纜，目前也已在推廣應用中。
　　不同點：

　　在結構上：
　　1）預分支電纜是把經過專門工藝處理的單芯電力電纜作為建筑主干電纜，根據各具體建筑的結構特點和尺寸量體裁衣，預先把分支接頭與分支線、主干電纜一同設計由專業制造廠完成，使得接頭可靠性大大提高，而且工藝一致性保證了質量一致，達到確保運行可靠性的目的。

　2）穿刺分支電纜的主干電纜采用常規的普通塑料電纜，分支接頭采用先進的進口絕緣線芯穿刺線夾工藝制作，在安裝現場進行連接，增加了安裝現場的機動性，安裝運輸更加方便。穿刺線夾品種規格多，分支線選用靈活，任意組合，操作簡單。

　在性能上：

 　1）從外觀上看，預分支電纜無法知道內部接頭質量，只有靠兩項重要的試驗才能檢測接頭性能，即機械拉力試驗和電熱循環試驗。對機械拉力試驗而言，分支連接頭（含干線與支線導體）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次一定時間間隔的額定載荷與空載循環后，分支連接頭的溫升應不高于25次循環時分支頭溫度8℃。決定分支連接頭的機械與電氣性能的關鍵在于分支連接頭的材料和工藝。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設備。

 　2）穿刺分支電纜的IPC絕緣穿刺線夾具有力矩螺母和穿刺結構,力矩螺母用于保證恒定的接觸壓力,確保良好的電氣接觸,并同穿刺結構一起使安裝簡便可靠,安裝時只需要目測力矩螺母是否擰斷,導線位置是否合適就可以保證可靠的質量,經測試,接觸電阻阻值及線路絕緣電阻符合施工規范要求,加負荷通電試運行接頭部位溫升正常。所從IPC絕緣穿刺線夾的使用對干線的機械性能和電氣性能影響小。一般穿刺分支接頭結構多采用先進的進口絕緣線芯穿刺線夾工藝制作，分支接頭制作有嚴格的技術標準和檢驗要求，以及嚴密的質保體系。安裝不需要專用工具,不需要對導線和線夾做特殊處理,操做簡單、快捷,與常規接線方式相比,免去了剝除絕緣層、搪錫或壓接端子、絕緣包扎等工序,減少了絕緣層、電線頭等施工垃圾,降低了施工用電量和因用電所造成的安全隱患,降低了常規做法難從避免的環境污染；需要的安裝空間很小,可以大大提高安裝效率,節省人工和安裝費用。

　3）總體而言，穿刺分支電纜性能優于預分支電纜。

 二、相關規范對建筑電氣系統中配電線路的設計要求

 　　1、建筑電氣相關的設計規范

　　分支電纜產品的形成時期與建筑電氣低壓配電系統設計有關的規范主要有：

 　（1）GB 50052－95 供配電系統設計規范

 　　（2）GB 50054－95 低壓配電設計規范

　　（3）JGJ/T 16－92 民用建筑電氣設計規范

 　其中：《供配電系統設計規范》和《低壓配電設計規范》是兩項基礎規范，主要內容參照采用了IEC標準。《民用建筑電氣設計規范》由于是一個建筑行業的專業標準，建筑相關的部分規定更具體，如供電系統的負荷等級，除規定分級原則外，更規定了各類具體建筑名稱的負荷級別。上述規范關于配電的共同點如下：

　　（一）關于配電級數：

 　對配電級數而言，GB 50052－95第3.07條規定：供電系統應簡單可靠，同一電壓供電系統的變配電級數不宜多于兩級，JGJ/T 16－92《民用建筑電氣設計規范》中8.14條規定：“自變壓器一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。”上述規范體現了一個要領，那就是配電級數越少越好，越少可靠性越高，技術越先進。

 　（二）關于配電方式：

　　GB 50052－95中第6.02、6.03、6.04、6.05條中提出：“在正常環境的車間或建筑物內，當大部分用電設備為中小容量，但無特殊要求時，宜采用樹干式配電”；“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、建筑物內，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，但每一回路環鏈設備不超過5臺，其總容量不宜超過10KW”；“在高層建筑物內，當向樓層各配電點供電時，宜采用分區樹干式配電，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。”

　JGJ/T 16－92《民用建筑電氣設計規范》中對配電方式有更為詳細的規定，如：“8.2.15居住小區的高層建筑，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筑，對于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；對于向多層配電間或配電箱配電，宜采用樹干式和分區樹干式的方式”，“由層間配電間或層配電箱至各分配電箱的配電，宜采用放射式與樹干式結合的方式”，“8.2.3.2對于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一：（1）工作電源采用分區樹干式，備用電源也采用分區樹干式或首層至頂層垂直干線的方式；（2）工作電源和多用電源都采用由首層到頂層垂直干線方式；（3）工作電源采用分區樹干式，多用電源取自應急照明等電源干線”。

 　　以上說明，按可靠性從高到低依次為放射式>樹干式>分區樹干式>鏈接式；

 　（三）關于母線（母線槽）安裝敷設方式。

 　GB 50054－95中5.5.1、JGJ/T 16－92中9.12.1都規定“封閉母線宜用于干燥和無腐蝕性的屋內場所”。 還要求安裝場所無明顯振動。

　　（四）分支電纜的配電方式

　　GB 50054－95中5.7.2、JGJ/T 16－92中4.13.5規定“豎井垂直布線時應考慮下列因素……垂直干線與分支線的連接方法”。

　　分支電纜已充分考慮了主干線與分支線的連接方式，其配電系統一般形式如附圖（見第8頁）所示，在一個n層的大樓中，PG是配電柜，PX是樓層配電箱，ZJX是過路箱，PG至ZJX采用普通電力電纜，ZJX至PX的垂直豎井干線和各樓層供電由一根整體干線與分支電纜完成。當PG與ZJX之間間距離較近時，在滿足載流量與起動運行壓降的情況下，ZJX可省去不用，直接與垂直豎井干線采用分支電纜，這樣可減少一個連接點，提高可靠性，節約投資。

 　由于分支電纜的干線是整根連續生產，中間無任何接頭（而插接式母線槽從表面看，具有相同的配電形式，但由于干線是一段一段插接而成，接頭多，隱患多），且分支電纜的干線與支線連接是采用先進工藝，將主干線、分支線與連接金屬夾具三點共同進行冷壓接，其性能完全達到電纜接線端子和中間接頭的質量要求，而且其配件及安裝是在嚴格工藝與質量控制手段中制造，質量穩定可靠，是一種典型的樹干式配電系統。如忽略主干電纜的導體電阻的影響，在導電性上可以看作是一點，從可靠性角度考慮，分支電纜的配電方式就成為一種典型的放射式配電系統。

 　（五）在熟悉電氣規范的相關規定后，讓我們來分析分支電纜配電方法與規范的符合性：

 　　由于上述規范規定和分支電纜的結構性能可知，分支電纜配電線路與普通電力電纜加T接箱和母線（母線槽）配電線路比較，更符合規范中充分考慮到的可靠性。總的說來，分支電纜配電線路更好地實現了在規范規定中的設計指導原則，具體如下：

 　　1）關于配電級數——越少越好；

 　2）關于配電方式，按可靠性從高到低依次為放射式>樹干式>分區樹干式>鏈接式；

　　3）關于安裝敷設方式，能與環境、建筑特征、機電應力等多種因素相適應。

 　　4）分支電纜配電比母線（母線槽）配電具有更好的環境適應性，安裝敷設更便利。

 　三、分支電纜配電的技術先進性
　　1）從上述配電系統的分析，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，符合規范中配電級數越少越好的原則，減少了故障隱患。

　2）分支電纜配電系統（如忽略主干電纜電阻）是一種放射式配電系統，具有很高的配電可靠性，適用于各種重要場合甚至是特別重要場合的配電，是一種目前為止最先進可靠的配電方式。

　　3）分支電纜是一種分支接頭經過特殊加工的電力電纜，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，可經受水中耐壓和絕緣電阻試驗。與母線槽相比，具有重要輕、體積小、防水性、耐腐蝕性、抗震性良好，型號規格組合靈活，性價比合理等優點，對環境要求低，因此能適用于潮濕、鹽霧酸堿、輕微振動等環境，而母線在規范中明確不能應用于這些環境。
　　4）其安裝方式簡便，施工工期短，工費低，符合規范中設計應注重經濟性的觀點。

 　　5）穿刺預分支電纜采用IPC絕緣穿刺線夾由主干電纜分接，不需剝去電纜的絕緣層即可做電纜分支，接頭完全絕緣，可以在電纜任意位置在施工現場做分支，且接頭耐用扭曲，防震、防水、防腐蝕老化，安裝簡便可靠，可以帶電安裝，不需使用終端箱、分線箱，而且主干電纜從10mm2 到1200mm2 ，分支電纜從10mm2到95mm2 任意組合選用。性價比更優于預分支電纜。

 　四、分支電纜配電設計的注意點

 　　我們已經分析了分支電纜配電系統的技術先進性，可以說分支電纜就是一種為現代建筑度身定做，量體裁衣的專業產品，具有最佳的適用性和技術先進性和經濟性。但在工程設計中，需注意一點——那就是分支線的保護問題，分支電纜應盡量避開易受機械損傷的場所安裝，并加以保護。由于支線截面一般都比干線小，當支線發生過載或短路時，干線保護系統不會對其發生作用，因此必須在支線配電箱中設置保護器，保護器與分支接頭間一般不超過3m，如超過，分支線必須敷設在不燃的管或槽中。

　　預分支電纜主要用于中小負荷的配電線路中，目前其最大載流已做到1600A，預分支電纜在定貨前應根據建筑電氣豎井的實際尺寸(豎井高度、層高、每層分支接頭位置等)先行測量，工廠再根據實際尺寸度身定制，需要一定的制作周期，而且為了避免因樓層功能改變引起容量的變動，宜將預分支電纜的干線和支線截面均放大一級，特殊情況上還應預留分支線以供備用。穿刺分支電纜由于可靈活組合安裝，不存在此問題，這也是其最大的優點。
　　五、綜上所述，分支電纜作為一種新型建筑配電電纜，其完美體現了設計規范的要求和原則，其技術先進性、性價比及其與環境適應能力均優于傳統的電力電纜加T接箱或母線槽。分支電纜配電方式，在中小電流的配電方式上具有不可比擬的優勢。它作為一種能滿足現有規范的先進和經濟的配電方式，正為廣大設計人員認同，已經在國內眾多工程中得到推廣應用，取得了很好的經濟效果，并將得到更的廣泛應用。