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在高層建筑中怎樣合理選用母線槽
日期:2015/8/11 16:49:47
    在高層建筑的供電系統中,供電主干線起著非常重要的作用,它好似人體中的大動脈,一旦出現故障就會造成嚴重的后果。因此,生產、建設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,以期創造出安裝維護簡便、質優價廉、性能穩定的新產品。
    
    室內導線敷設方式可分為:明敷——導線直接或者在管子、線槽等保護體內 敷設于墻壁、頂棚的表面及桁架、支架等處;暗敷——導線在管子、線槽等保護體內 敷設于墻壁、頂棚、地坪及樓板等內部,或者在混凝土板孔內敷線等。對于小型建筑,用電負荷不是很大,主干線往往采用絕緣導線;對于高層建筑,用電負荷較大,用絕緣導線作為主干線已不能滿足供電需要,這時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,電纜在電氣豎井內沿墻壁用支架或電纜橋架敷設。電纜作為供電主干線比裸導線、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,現場施工難度大。80年代中后期,城市發展迅速,高層、超高層建筑大批建造,建筑物的用電負荷急劇增加,電纜作為供電主干線的局限性越來越突出,特別是現場制作電纜分支接頭技術難度很大,急需一種容量大、分支方便的供電主干線取而代之。這時,容量大、分支方便的母線槽從國外引進來,并且在工程中迅速得到推廣應用。
      
    1 母線槽的種類、性能及優越性
    
    封閉式母線槽(簡稱母線槽)是由金屬板(鋼板或鋁板)為保護外殼、導電排、絕緣材料及有關附件組成的母線系統。它可制成每隔一段距離設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中,動力和照明線路往往分開設置,母線槽作為供電主干線在電氣豎井內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、變容母線槽、膨脹母線槽、終端封頭、終端接線箱、插接箱、母線槽有關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渡,在南方天氣潮濕,接頭之間容易產生氧化,形成接頭與母線接觸不良,使觸頭容易發熱,故在南方極少使用。并且接頭之間體積過大,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,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,只能生產不大于3m的水平段。由于母線相間氣隙小,母線通過大電流時,產生強大的電動力,使磁振蕩頻率形成疊加狀態,造成過大的噪聲。
    
    高強度封閉式母線槽(CFW)。其工藝制造不受板材限制,外殼做成瓦溝形式,使母線機械強度增加,母線水平段可生產至13m長。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,線間通風良好,使母線槽的防潮和散熱功能有明顯的提高,比較適應南方氣候;由于線間有一定的空隙,使導線的溫升下降,這樣就提高了過載能力,并減少了磁振蕩噪聲。但它產生的雜散電流及感抗要比密集型母線槽大得多,因此在同規格比較時,它的導電排截面必須比密集絕緣插接母線槽大。
    
    插接式母線槽屬樹干式系統,具有體積小、結構緊湊、運行可靠、傳輸電流大、便于分接饋電、維護方便、能耗小、動熱穩定性好等優點,在高層建筑中得到廣泛應用。
    
    2 母線槽在高層建筑中應用的局限性
    
    母線槽作為供電主干線同普通電纜相比較顯示了強大優勢,但隨著時間的推移,運行實踐表明母線槽本身存在著許多無法彌補的缺陷,所以母線槽作為供電主干線并非最理想的供電產品。
    
    其一,它價格昂貴、安裝占地面積大、安裝周期長、勞動強度大,因而一次投資很大。插接式母線槽的價格昂貴是公認的,如一套三相四線制,層高3m,干線電流為100A,帶一個分支聯結的插接式母線槽,價格在2000元左右。由于母線槽敷設環境及安裝要求比較特殊,在建筑物內要單獨留出電氣豎井為其專用,對一幢高層建筑物來說,從上到下電氣豎井所占用的面積是相當可觀的,增加了土建投資;母線槽是一節一節安裝的,每一節近百公斤,安裝就位全靠人力搬動及調整,其勞動強度之大可想而知;因層高不同、電流等級不一樣,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,安裝就更費時費力;另外母線槽的安裝要求比較嚴格,安裝時要避免產生碰撞、敲擊,連接螺栓緊固要適當,過緊過松都能造成隱患,也會影響母線槽的使用壽命,因此必須要有經驗豐富的技術工人來完成。
    
    其二,它制作方式多為手工制作,產品質量無法控制與保證,并且接頭過多,產生故障點也多,因而其供電可靠性較差。我國生產母線槽的廠家很多,多在南方各省市,特別是江蘇省揚中市,可謂是橋架、母線槽之鄉。但在諸多廠家中,真正能做到科學管理、高質量生產母線槽的沒有幾家,絕大多數都是粗制濫造。母線槽制作工藝落后,幾乎都是手工操作,人為因素很多,質量好壞無法有效控制。建設單位在母線槽訂貨時,要對母線槽制造廠家的生產規模、技術力量、工人素質及生產環境做一番深入細致的考察,特別是生產環境。因為絕緣處理若在帶有不潔凈的空間中進行,絕緣層中多少會存在一些導電微粒,運行初期尚無關系,但時間一長就會造成絕緣損壞。另外有些廠家打著新產品“五芯母線槽”的招牌來誤導廣大用戶。所謂“五芯母線槽”即把PE線也裝在殼體內,不但造價高、使用不方便,而且規范不允許。因為PE線必須有絕對可靠的接地連續性,不允許有過多的接頭,而五芯母線槽的PE線必須一節一節連接,只要有一個接頭斷開,PE線就可能帶電,那么與它相連的設備外殼也可能帶電,其危險性就可想而知了。
    
    其三,其耐潮濕、耐腐蝕性差,敷設環境及安裝要求較高,因而維護保養工作量大。母線槽在運輸、儲存過程中,絕緣層會受潮變質,銅排會氧化、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其進行維護保養;母線槽運行中時熱時冷,絕緣層熱時排出潮氣,冷卻時又吸收潮氣,會使絕緣質量下降;接頭在時熱時冷中會松動及氧化,使接觸電阻變大,接頭發熱。這些事實足以說明母線槽必須經常維護保養。長期使用的母線槽至少每年維修檢查一次。維修前要用萬用表測量母線槽的導電排,確認母線槽未帶電。主要檢查以下內容:
    
    (1)檢查所有緊固件及導電部分的接觸有無松動現象;
    
    (2)檢查絕緣材料有無老化變質現象及導電部分是否有熔化變質現象;
    
    (3)檢查有無異物進入母線槽內及有無滲水現象。
    
     發現問題要及時處理,不留任何隱患。如發現有絕緣擊穿現象,應分段拆除母線槽或用耐壓測試儀分段檢查,找出故障點,更換新的母線槽,或重新進行包扎。
     其四,母線槽在使用中觸頭部位或接頭部位易發熱,或選擇母線的載流量考慮不足也會造成母線槽發熱。因此在具體工程設計選擇母線槽的容量時,要充分計算建筑物的實際用電負荷,并考慮到周圍環境溫度的影響,還要留有余量。
    
    3 母線槽的合理選擇
    
    1993年8月頒布施行的《民用建筑電氣設計規范》(JGJ/T16-92)第9.12節“封閉式母線布線”對母線槽的敷設環境及安裝要求作了詳細規定;有關母線槽的安裝圖集也相繼出版,如《電氣豎井設備安裝》(JSJT-155),1999年7月華東地區建筑標準設計協作辦出版的《高低壓母線槽安裝》(DBJT14-5),這些對母線槽的安裝及使用都起到了規范化及指導作用。
    
    《高低壓母線槽安裝》(DBJT14-5)主要內容: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、對金屬無腐蝕性場所的工業與民用建筑及高層建筑內,電壓等級在10KV及以下各種供配電線路中。圖集還對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、預制分支電纜相比具有:供電干線連續性差、多接頭;氣密與防水性差;耐腐蝕性、抗震性、供電可靠性差;施工現場環境要求高和安裝空間尺寸要求高;施工難度大、周期長、使用壽命短且維護工作量大等諸多缺陷。90年代中期,國外發達國家生產制造出了預制分支電纜系統,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換代產品。國內有些公司引進國外先進生產設備和制造技術,成功地研制生產出了高質量的系列預制分支電纜系統,填補了國內空白。
    
    預制分支電纜(YFD)必須是工廠化生產,其結構合理、制作工藝先進、測試手段嚴格。因此它具有優良的供電可靠性、價格低廉、安裝環境要求低、施工方便、品種規格多、選用靈活,還具有優良的抗震性、氣密性、防水性、耐火性及免維護功能,在高層建筑供電主干線系統中迅速得到推廣應用。2000年7月,中國建筑標準設計研究所出版了《預制分支電力電纜安裝》(OOD162)圖集,圖集明確了預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,筆者認為:對于用電負荷較小,分支回路不是很多,供電主干線盡量采用絕緣導線,如果不能滿足要求就采用普通電纜;對于用電負荷較大,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量很多時,就采用母線槽;對于用電負荷很大,分支回路很多,供電主干線采用母線槽其絕緣、溫升、噪聲等問題都很突出,綜合經濟效益很差時,就采用預制分支電纜。
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