高層建筑物供電概述

在高層建筑的供電系統(tǒng)中，供電主干線起著非常重要的作用，它好似人體中的大動(dòng)脈，一旦出現(xiàn)故障就會(huì)造成嚴(yán)重的后果。因此，生產(chǎn)、建設(shè)及科研單位一直在為供電主干線的可靠性作出努力，不斷改進(jìn)，以期創(chuàng)造出安裝維護(hù)簡(jiǎn)便、質(zhì)優(yōu)價(jià)廉、性能穩(wěn)定的新產(chǎn)品。

室內(nèi)導(dǎo)線敷設(shè)方式可分為:明敷--導(dǎo)線直接或者在管子、線槽等保護(hù)體內(nèi)敷設(shè)于墻壁、頂棚的表面及桁架、支架等處;暗敷--導(dǎo)線在管子、線槽等保護(hù)體內(nèi)敷設(shè)于墻壁、頂棚、地坪及樓板等內(nèi)部，或者在混凝土板孔內(nèi)敷線等。對(duì)于小型建筑，用電負(fù)荷不是很大，主干線往往采用絕緣導(dǎo)線;對(duì)于高層建筑，用電負(fù)荷較大，用絕緣導(dǎo)線作為主干線已不能滿足供電需要，這時(shí)主干線需要用電纜或母線槽。

80年代以前，高層建筑中的供電主干線主要采用可靠性較好的普通電纜，電纜在電氣豎井內(nèi)沿墻壁用支架或電纜橋架敷設(shè)。電纜作為供電主干線比裸導(dǎo)線、裸排要安全可靠得多，但載流量受到限制，電纜截面不可能造得很大(最大只能做到400mm2)，而且電纜太粗，現(xiàn)場(chǎng)施工難度大。80年代中后期，城市發(fā)展迅速，高層、超高層建筑大批建造，建筑物的用電負(fù)荷急劇增加，電纜作為供電主干線的局限性越來(lái)越突出，特別是現(xiàn)場(chǎng)制作電纜分支接頭技術(shù)難度很大，急需一種容量大、分支方便的供電主干線取而代之。這時(shí)，容量大、分支方便的母線槽從國(guó)外引進(jìn)來(lái)，并且在工程中迅速得到推廣應(yīng)用。

1、母線槽的種類(lèi)、性能及優(yōu)越性封閉式母線槽(簡(jiǎn)稱母線槽)是由金屬板(鋼板或鋁板)為保護(hù)外殼、導(dǎo)電排、絕緣材料及有關(guān)附件組成的母線系統(tǒng)。它可制成每隔一段距離設(shè)有插接分線盒的插接型封閉母線，也可制成中間不帶分線盒的饋電型封閉式母線。在高層建筑的供電系統(tǒng)中，動(dòng)力和照明線路往往分開(kāi)設(shè)置，母線槽作為供電主干線在電氣豎井內(nèi)沿墻垂直安裝一趟或多趟。按用途一趟母線槽一般由始端母線槽、直通母線槽(分帶插孔和不帶插孔兩種)、L型垂直(水平)彎通母線、Z型垂直(水平)偏置母線、T型垂直(水平)三通母線、X型垂直(水平)四通母線、變?nèi)菽妇€槽、膨脹母線槽、終端封頭、終端接線箱、插接箱、母線槽有關(guān)附件及緊固裝置等組成。母線槽按絕緣方式可分為空氣式插接母線槽、密集絕緣插接母線槽和高強(qiáng)度插接母線槽三種。

空氣式插接母線槽(BMC)。由于母線之間接頭用銅片軟接過(guò)渡，在南方天氣潮濕，接頭之間容易產(chǎn)生氧化，形成接頭與母線接觸不良，使觸頭容易發(fā)熱，故在南方極少使用。并且接頭之間體積過(guò)大，水平母線段尺寸不一致，外形不夠美觀。

密集絕緣插接母線槽(CMC)。其防潮、散熱效果較差。在防潮方面，母線在施工時(shí)，容易受潮及滲水，造成相間絕緣電阻下降。母線的散熱主要靠外殼，由于線與線之間緊湊排列安裝，L2、L3相熱能散發(fā)緩慢，形成母線槽溫升偏高。密集絕緣插接母線槽受外殼板材限制，只能生產(chǎn)不大于3m的水平段。由于母線相間氣隙小，母線通過(guò)大電流時(shí)，產(chǎn)生強(qiáng)大的電動(dòng)力，使磁振蕩頻率形成疊加狀態(tài)，造成過(guò)大的噪聲。

高強(qiáng)度封閉式母線槽(CFW)。其工藝制造不受板材限制，外殼做成瓦溝形式，使母線機(jī)械強(qiáng)度增加，母線水平段可生產(chǎn)至13m長(zhǎng)。由于外殼做成瓦溝形式，坑溝位置有意將母線分隔固定，母線之間有18mm的間距，線間通風(fēng)良好，使母線槽的防潮和散熱功能有明顯的提高，比較適應(yīng)南方氣候;由于線間有一定的空隙，使導(dǎo)線的溫升下降，這樣就提高了過(guò)載能力，并減少了磁振蕩噪聲。但它產(chǎn)生的雜散電流及感抗要比密集型母線槽大得多，因此在同規(guī)格比較時(shí)，它的導(dǎo)電排截面必須比密集絕緣插接母線槽大。

插接式母線槽屬樹(shù)干式系統(tǒng)，具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行可靠、傳輸電流大、便于分接饋電、維護(hù)方便、能耗小、動(dòng)熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，在高層建筑中得到廣泛應(yīng)用。

2、母線槽在高層建筑中應(yīng)用的局限性

母線槽作為供電主干線同普通電纜相比較顯示了強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，但隨著時(shí)間的推移，運(yùn)行實(shí)踐表明母線槽本身存在著許多無(wú)法彌補(bǔ)的缺陷，所以母線槽作為供電主干線并非最理想的供電產(chǎn)品。

其一，它價(jià)格昂貴、安裝占地面積大、安裝周期長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大，因而一次投資很大。插接式母線槽的價(jià)格昂貴是公認(rèn)的，如一套三相四線制，層高3m，干線電流為100A，帶一個(gè)分支聯(lián)結(jié)的插接式母線槽，價(jià)格在2000元左右。由于母線槽敷設(shè)環(huán)境及安裝要求比較特殊，在建筑物內(nèi)要單獨(dú)留出電氣豎井為其專用，對(duì)一幢高層建筑物來(lái)說(shuō)，從上到下電氣豎井所占用的面積是相當(dāng)可觀的，增加了土建投資;母線槽是一節(jié)一節(jié)安裝的，每一節(jié)近百公斤，安裝就位全靠人力搬動(dòng)及調(diào)整，其勞動(dòng)強(qiáng)度之大可想而知;因?qū)痈卟煌?、電流等?jí)不一樣，母線槽的互換性往往很差，若接頭不平整光滑，擰緊接頭連接螺栓的空間又太小，安裝就更費(fèi)時(shí)費(fèi)力;另外母線槽的安裝要求比較嚴(yán)格，安裝時(shí)要避免產(chǎn)生碰撞、敲擊，連接螺栓緊固要適當(dāng)，過(guò)緊過(guò)松都能造成隱患，也會(huì)影響母線槽的使用壽命，因此必須要有經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)工人來(lái)完成。

其二，它制作方式多為手工制作，產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)法控制與保證，并且接頭過(guò)多，產(chǎn)生故障點(diǎn)也多，因而其供電可靠性較差。我國(guó)生產(chǎn)母線槽的廠家很多，多在南方各省市，特別是江蘇省揚(yáng)中市，可謂是橋架、母線槽之鄉(xiāng)。但在諸多廠家中，真正能做到科學(xué)管理、高質(zhì)量生產(chǎn)母線槽的沒(méi)有幾家，絕大多數(shù)都是粗制濫造。母線槽制作工藝落后，幾乎都是手工操作，人為因素很多，質(zhì)量好壞無(wú)法有效控制。建設(shè)單位在母線槽訂貨時(shí)，要對(duì)母線槽制造廠家的生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)力量、工人素質(zhì)及生產(chǎn)環(huán)境做一番深入細(xì)致的考察，特別是生產(chǎn)環(huán)境。因?yàn)榻^緣處理若在帶有不潔凈的空間中進(jìn)行，絕緣層中多少會(huì)存在一些導(dǎo)電微粒，運(yùn)行初期尚無(wú)關(guān)系，但時(shí)間一長(zhǎng)就會(huì)造成絕緣損壞。另外有些廠家打著新產(chǎn)品"五芯母線槽"的招牌來(lái)誤導(dǎo)廣大用戶。所謂"五芯母線槽"即把PE線也裝在殼體內(nèi)，不但造價(jià)高、使用不方便，而且規(guī)范不允許。因?yàn)镻E線必須有絕對(duì)可靠的接地連續(xù)性，不允許有過(guò)多的接頭，而五芯母線槽的PE線必須一節(jié)一節(jié)連接，只要有一個(gè)接頭斷開(kāi)，PE線就可能帶電，那么與它相連的設(shè)備外殼也可能帶電，其危險(xiǎn)性就可想而知了。

其三，其耐潮濕、耐腐蝕性差，敷設(shè)環(huán)境及安裝要求較高，因而維護(hù)保養(yǎng)工作量大。母線槽在運(yùn)輸、儲(chǔ)存過(guò)程中，絕緣層會(huì)受潮變質(zhì)，銅排會(huì)氧化、腐蝕，尤其是連接頭銅排更易氧化、腐蝕，造成電氣性能下降，因此母線槽在安裝前必須對(duì)其進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng);母線槽運(yùn)行中時(shí)熱時(shí)冷，絕緣層熱時(shí)排出潮氣，冷卻時(shí)又吸收潮氣，會(huì)使絕緣質(zhì)量下降;接頭在時(shí)熱時(shí)冷中會(huì)松動(dòng)及氧化，使接觸電阻變大，接頭發(fā)熱。這些事實(shí)足以說(shuō)明母線槽必須經(jīng)常維護(hù)保養(yǎng)。長(zhǎng)期使用的母線槽至少每年維修檢查一次。維修前要用萬(wàn)用表測(cè)量母線槽的導(dǎo)電排，確認(rèn)母線槽未帶電。主要檢查以下內(nèi)容:

(1)檢查所有緊固件及導(dǎo)電部分的接觸有無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象;

(2)檢查絕緣材料有無(wú)老化變質(zhì)現(xiàn)象及導(dǎo)電部分是否有熔化變質(zhì)現(xiàn)象;

(3)檢查有無(wú)異物進(jìn)入母線槽內(nèi)及有無(wú)滲水現(xiàn)象。

發(fā)現(xiàn)問(wèn)題要及時(shí)處理，不留任何隱患。如發(fā)現(xiàn)有絕緣擊穿現(xiàn)象，應(yīng)分段拆除母線槽或用耐壓測(cè)試儀分段檢查，找出故障點(diǎn)，更換新的母線槽，或重新進(jìn)行包扎。

其四，母線槽在使用中觸頭部位或接頭部位易發(fā)熱，或選擇母線的載流量考慮不足也會(huì)造成母線槽發(fā)熱。因此在具體工程設(shè)計(jì)選擇母線槽的容量時(shí)，要充分計(jì)算建筑物的實(shí)際用電負(fù)荷，并考慮到周?chē)h(huán)境溫度的影響，還要留有余量。

3、母線槽的合理選擇

1993年8月頒布施行的《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ/T16-92)第9.12節(jié)"封閉式母線布線"對(duì)母線槽的敷設(shè)環(huán)境及安裝要求作了詳細(xì)規(guī)定;有關(guān)母線槽的安裝圖集也相繼出版，如《電氣豎井設(shè)備安裝》(JSJT-155)，1999年7月華東地區(qū)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)協(xié)作辦出版的《高低壓母線槽安裝》(DBJT14-5)，這些對(duì)母線槽的安裝及使用都起到了規(guī)范化及指導(dǎo)作用。

《高低壓母線槽安裝》(DBJT14-5)主要內(nèi)容:高低壓母線槽多種安裝方式、低壓母線槽在特殊部位的安裝做法及各種安裝配件的加工制作;適用范圍:適用于正常、干燥、微塵、對(duì)金屬無(wú)腐蝕性場(chǎng)所的工業(yè)與民用建筑及高層建筑內(nèi)，電壓等級(jí)在10KV及以下各種供配電線路中。圖集還對(duì)母線槽及緊固件的選用、防火堵料的使用及母線槽的安裝做法都做了詳盡的描述。該圖集可以作為合理選用母線槽的有力工具。由于母線槽與普通電纜、預(yù)制分支電纜相比具有:供電干線連續(xù)性差、多接頭;氣密與防水性差;耐腐蝕性、抗震性、供電可靠性差;施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求高和安裝空間尺寸要求高;施工難度大、周期長(zhǎng)、使用壽命短且維護(hù)工作量大等諸多缺陷。90年代中期，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)制造出了預(yù)制分支電纜系統(tǒng)，克服了母線槽的許多缺陷，成為母線槽作為供電主干線的更新?lián)Q代產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)有些公司引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備和制造技術(shù)，成功地研制生產(chǎn)出了高質(zhì)量的系列預(yù)制分支電纜系統(tǒng)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。預(yù)制分支電纜(YFD)必須是工廠化生產(chǎn)，其結(jié)構(gòu)合理、制作工藝先進(jìn)、測(cè)試手段嚴(yán)格。因此它具有優(yōu)良的供電可靠性、價(jià)格低廉、安裝環(huán)境要求低、施工方便、品種規(guī)格多、選用靈活，還具有優(yōu)良的抗震性、氣密性、防水性、耐火性及免維護(hù)功能，在高層建筑供電主干線系統(tǒng)中迅速得到推廣應(yīng)用。2000年7月，中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究所出版了《預(yù)制分支電力電纜安裝》(OOD162)圖集，圖集明確了預(yù)制分支電纜適用范圍、安裝做法。

在確定建筑物供電主干線究竟采用哪種方式，筆者認(rèn)為:對(duì)于用電負(fù)荷較小，分支回路不是很多，供電主干線盡量采用絕緣導(dǎo)線，如果不能滿足要求就采用普通電纜;對(duì)于用電負(fù)荷較大，分支回路較多，供電主干線采用普通電纜不能滿足要求并且數(shù)量很多時(shí)，就采用母線槽;對(duì)于用電負(fù)荷很大，分支回路很??問(wèn)題都很突出，綜合經(jīng)濟(jì)效益很差時(shí)，就采用預(yù)制分支電纜。

參考文獻(xiàn)

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2、韓風(fēng)主編?！督ㄖ姎庠O(shè)計(jì)手冊(cè)》中國(guó)建筑工業(yè)出版社

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