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分支電纜單芯并列型與多芯絞合型優缺點說明

發布日期:2020-10-11 04:31瀏覽次數:


1.引言
    電力電纜的問世,使發、輸、變、供、配、用電的安全性得到了很大提高,最早出現的是單芯電力電纜。由于在實際使用中三相四線供電、三相五線供電和多回路供電的場合越來越多,對占用空間和敷設場合的要求也越來越高。當需要多根、多層敷設,且占用空間和敷設條件受到限制時,單芯電力電纜就不能很方便地使用。因此,多芯電力電纜被研制開發并很快地進入到電力應用領域中,被廣大用戶接受和使用。
    2.母線槽
    隨著電力電纜使用量的快速增長,在實際使用過程中即使采用單芯電力電纜,但對其接頭和分支采用現場剝去護套、絕緣,壓接分支或接頭后再選用環氧樹脂等絕緣材料進行包封處理的方法,仍存在著施工現場場地占用大、施工時間長、費用高、設備多、技術條件要求高、難度大等弊端,尤其是現場施工完成后的接頭或分支,其絕緣強度、可*性、一致性都很難得到保證。因而才使母線槽被研制,開發投入市場后,便很快被廣大用戶接受和大量使用。
    隨著用戶使用量的增加又發現母線槽同樣也存在著一些缺陷,例如依*螺釘聯接的部位過多,安裝施工復雜,同時維護量大、維護費用高。在運行過程中常遇到電磁振動、熱脹冷縮、膨脹系數、外力等等因素的影響,這些都會造成螺釘的松動。假使一只螺釘出現松動,都會出現故障點發熱、高溫等現象,影響整條母線槽的運行穩定性。尤其是對五線母線槽的不當使用,還會造成PE線接觸電阻增大違反建筑電氣設計規范和施工規范中明文規定的PE線應確保其連續性的基本要求。但母線槽在大容量的情況下,還是存在著其自身的優勢的。因為當電流達到數千安培時,如果采用電纜,即使是單芯電纜也要多根進行敷設,否則達不到相應的大電流容量,此時母線槽就體現出自身的優勢。
    3.預制分支電纜
    隨著技術的發展和市場需求的遞增,又研制開發出預制分支電纜,并由單芯預制分支電纜發展到多芯預制分支電纜,這其中也包括阻燃、耐火,直至鎧裝預制分支電纜。即是在工廠內按照建筑設計圖紙所規定的電纜規格、型號、截面及各分支的具體位置,在專業生產線上采用專用生產設備和模具,均可一次性制作完成。其優點在于絕緣強度高,包封注塑的分支接頭聯接體和電纜的外層絕緣護套緊密的粘接在一起,有極好的水密性和氣密性,由于是工廠專用設備和模具制作,因此有極好的可*性和一致性,用戶安裝使用極其方便,在垂直安裝時只將主電纜均勻緊固在相應的支架上即可,在水平、預埋、架空、隧道、機場跑道、港口碼頭、礦井、現代化工業廠房等環境條件下施工安裝,則更為簡單、方便,安裝施工過程中對場地、設備、施工人員技術水平、費用等方面的要求都大大低于施工現場處理電纜分支或母線槽;運行過程中又節省了大量的維護費用,減少了停電時間,在某些場合,可以達到免維護的效果。在電纜豎井、電纜通道較小的情況下,更能顯示其特有的優越性。因此在中、小容量的供電場合中,分支電纜是取代母線槽的理想產品。
    4.絞合型、擰絞型預制分支電纜
    隨著預制分支電纜被廣大用戶接受,在使用量猛增的情況下,各種各樣的預制分支電纜都進入了市場,這種局面就給建筑電氣設計人員在選型上帶來了一定的困難。下面就絞合型,也稱擰絞型,分支電纜的選擇作一介紹。
    4.1絞合型的缺陷
    所謂絞合型、擰絞型,就是多根單芯電力電纜擰絞在一起。對于電力電纜的芯線來說,多股銅線或鋁線擰絞的目的是為了增大導線截面。因為它們本身都是同相位和相同的電磁角,不會因為任何電磁相位角的差異而出現電容、電感的分布和變化問題。但同樣也出現了散熱的影響和載流值的下降,因此,截面越大單位截流值越低。而且還是在專用設備上,按規定的節距和絞合力,一次性整條制作完成。這種絞合無論是在力距、節距和均勻度上都是一致的,不會出現節距的變化或松緊不均勻現象。以下僅以圓形導電線芯為例,其絞合規則如下
    1.中心一般為一根單線,第二層為六根單線,以后每一層相對于里面一層的原有數量再增加六根。單線采用相同的線徑;
    2.每層單線的絞合方向應和前一層相反,一般最外層采用左向絞合。
    而絞合型、擰絞型預制分支電纜,即多根單芯電力電纜絞合后作為三相三線、三相四線或三相五線制供電回路使用。首先從“絞合”說起,這種“絞合”無論是在預制分支電纜的生產廠,還是在施工安裝現場完成“絞合”工序,都是既沒有專業化的專用“絞合”設備,也沒有相應的節距、力度、松緊、均勻的規定或要求可以遵循。更難以對付的是諸多大小尺寸、所在位置沒有規則的分支電纜、分支聯接體,就足以決定了這種“絞合”后的“多芯電纜”,無論是在力距、節距、密度、松緊、均勻性、外形尺寸等方面,都將是一個未知數。因此也就決定了這種“絞合”后的“多芯電纜”,在電感、電容的分布、在電磁的振動、吸力和斥力等電磁理論方面一些最基本的參數和指標上,變成了雜亂無章的“布朗運動”。
    在施工安裝后的實際運行中,一是電感、電容的分布和節距、松緊的雜亂無章,必將導致整個供電回路和某些局部散熱和溫升雜亂無章。即使是數條不帶分支和沒有分支聯接體的電力電纜,在可以嚴格控制其絞合力度、松緊、節距的條件下而絞合完成的電力電纜,在散熱和溫升的影響下,其實際允許的載流量,也不可以和按照規范水平或垂直敷設的單芯電力電纜相提并論。
    其次在平衡或不平衡電流的運行狀態下,在負載電流、溫度、環境變化或影響時,各條電纜間和各條電纜自身,在吸、斥、伸、縮、上、下等方面的受力和運動情況不規則。此種現象,對整個供電回路的運行穩定性和可*性極為不利,甚至會在安裝和緊固電纜的位置上,出現護套、絕緣損壞而引發事故。
    再次,這種多條雜亂無章“絞合”而成的電力電纜,放在電纜井或電纜通道中,也實在有礙觀瞻。同時也會給電氣系統圖紙設計和電氣系統施工及工程質量上,帶來一個未能按照“橫平豎直”的規定進行設計和施工的缺陷。
4.2民用建筑電氣設計規范中的相關規定
    4.2.1電纜并列敷設時的規定
    國家建設部93年發布并實施的《民用建筑電氣設計規范》中相同電壓的電纜明敷時,電纜的凈距離不應小于35毫米,并不應小于電纜外徑。在條文說明中規定電纜并列敷設時,電纜之間應保持一定距離是為了保證電纜安全運行和維護、檢修的需要,避免電纜在發生故障時,燒壞相鄰電纜,電纜*近會影響散熱,降低載流量、影響檢修且勞造成機械損傷。另外,電感、電容的分布和影響也是造成運行溫度升高、載流量下降的重要原因。顯然,“絞合型”、“擰絞型”無法滿足該條規定的要求。
    4.2.2電纜選型的規定
    民用建筑電氣設計規范中規定:“三相四線制線路使用的電力電纜,應選用四芯電纜。”在條文說明中規定在三相四線制系統中,如用三芯電纜另加一根導線或單芯電纜作中性線,當三相系統不平衡時,相當于單芯電纜的運行狀態,容易引起工頻干擾。對于裸鎧裝電纜還會加速金屬護套和鎧裝層的腐蝕,所以要求選用四芯電纜。”此條文說明雖未明確提出電感、電容的分布和變化問題,但也間接的指出了它們的影響。三芯電力電纜外加一根作為中性線尚且不可以,更何況四根、五根單芯電力電纜的“絞合”、“擰絞”?顯然,“絞合型”、“擰絞型”也無法滿足該條規定的要求。
    4.2.3電力電纜敷設的規定
    電力電纜的敷設,無論是室內還是室外,無論是《建筑電氣設計規范》、《建筑電氣施工規范》、各種電力系統的設計與施工“規范”中,也無論是中國的“規范”,還是IEC標準、NEC“法規”、日本標準和其他國家的標準,都有一條明文規定:無論是垂直或水平安裝時,都必須達到“橫平豎直”的要求,才能保證工程質量的驗收通過。顯然,“絞合型”、“擰絞型”也無法滿足該項規定的要求。
    縱觀電力電纜的發展歷史,從單芯電力電纜問世至今,在理論研究和使用實踐中都充分的認識到:將四根、五根單芯電力電纜“絞合”、“擰絞”在一起,作為建筑設施內部三相四線、三相五線制供電回路來使用,是不可取的,也是行不通的。我國一直沿用并列敷設的慣例和規定,這是有它的理論和實踐依據的。如果為了減少或壓縮它的敷設、使用空間,僅僅依*“絞合”或“擰絞”就可滿足從理論到實踐的各方面要求的話,那么,多芯電力電纜也沒有問世的必要??v觀國內外的“標準”、“規范”、“法規”和各優秀知名建筑的實例,均無規定或允許將四根、五根單芯電力電纜“擰絞”、“絞合”后作為三相三線、三相四線、三相五線制供電回路使用的先例。不規范的、小型的、零星的建筑設施場合下,用“絞合”或“擰絞”后的多根單芯電力電纜,作為三相三線、三相四線、三相五線供電回路使用例外。
    國外在土壤預埋的供電回路中,允許使用三根單芯電力電纜絞合后預埋。其目的在于:絞合后的電纜具有一定的伸縮性,當地形變化、土地沉降等對電纜造成傷害、沖擊時,可以起到一定的緩沖作用。但必須是在工廠內部嚴格按照規定的節距和力度進行絞合,且不允許有分支。
    5.多芯預制分支電纜
    多芯電力電纜是將芯線導體各自獨立絕緣后,共同平行的總體包封在同一個外層護套內。在整條電力電纜的外層護套內部,無論是鎧裝還是非鎧裝的,所有經過獨立絕緣包封處理的各條電力電纜芯線,都是平行的、緊密的包封在外層絕緣護套內部。在整個外層絕緣護套的包封過程中,不允許任何部位、任何一條電力電纜在其護套內部有“跨越”、“錯位”、“擰絞”的現象出現。當然,更不允許“絞合”。如果出現上述任何一種現象,整條電力電纜都將被判定為“不合格”而不允許出廠。因此,多芯電力電纜本身是在專業生產廠內使用專用生產設備,并嚴格的按照相關標準進行生產的合格產品。無論是在電感、電容的分布情況和任何部位矢量和都等于零的基本要求方面,也能夠保證很好的一致性。這是任何“絞合型”、“擰絞型”都無法達到的,是電力配電回路上必須保證的基本要求。因此,采用合格的多芯電力電纜制作而成的預制多芯分支電纜,才能保證各種技術參數和基本要求不會被破壞,才能保證運行的穩定性和可*性。當然,多芯預制分支電纜和單芯預制分支電纜相比,無論是所要求的技術水平、制作工藝的復雜程度,直至生產設備和投資,都要更加復雜、困難得多。
    6.結束語
    綜上所述,三相三線、三相四線、三相五線制供電回路中用“絞合型”或“擰絞型”預制分支電纜作為供電回路使用,對其安全運行的可*性和穩定性都是極為不利的。筆者也查閱了IEC、NEC等相關資料、法規、規范、標準,這些都明確的規定了并列敷設時電纜與電纜間的距離,及在各種不同距離下電纜載流量的修正系數。筆者認為:這也足以說明了電力電纜的使用,從設計到敷設的系列過程都要充分考慮運行過程中電容和電感的分布、電磁吸力、斥力、振動等影響;運行過程中的溫升(電容和電感的分布、電磁吸力、斥力、振動等都是‘溫升’的組成部分)和散熱環境、條件等。故而,只規定在不同的距離時對載流量的不同修正系數,就足以說明問題的本身和實質。更何況,這些都是被理論和實踐所證明的事實
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