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【摘要】与一般建筑相比，现代高层建筑供配电方式要更加复杂，尤其是对于具有商业、办公性质的高层建筑，由于配电复杂性与供电容量的增加，对于垂直配电干线的经济性、可靠性、实用性、安全性要求也越来越高。本文先对高层建筑常用配电干线方式及其优缺点进行分析，并以某高层商业办公楼为例，论述工程垂直配电干线策略。
【关键词】商业办公楼；配电干线；预制分支电缆；穿刺分支电缆
垂直配电干线在高层建筑供电系统中起着核心作用，若配电干线出现故障，会影响整个供电系统的安全、稳定运行。近年来由于高层建筑配电复杂性的增加，对配电干线的可靠性、经济性、安全性要求也越来越高。因此，高层建筑电气采用合理、可行、高效的垂直配电干线方式，使其充分发挥系统的输送容量大，绝缘可靠、供电安全、投资成本小、维修方便等优点，也是电气工作人员需所关注的重点。
1、高层建筑常用配电干线方式与优缺点
1.1插接式密集型母线槽
（1）配线方式。插接式密集型母线槽作为垂直配电干线方式的一种，插接式密集型母线槽主要是由钢板外壳、绝缘材料、导电铝（铜）排及相关附件所组成。母线槽由特制插接端与低压配电柜（或变压器）插接，母线槽带有插孔，通过插接开关箱（或插接头箱）直接插接引出电源分支，（见图1a）。
（2）优缺点。优点：插接式密集型母线槽通常应用在大负荷的配电线路当中，具有电流传输大、供电容量大、能耗小、体积小、散热性佳、便于分接馈电、维护方便等诸多优点。插接式母线槽是通过插接的方式将主干线的电源分接至支线，分接十分简单方便。此外，母线槽的维护简单、方便，只需通过测量温升，定期坚固螺栓即可。缺点：母线槽造价高，母线槽结构复杂。
1.2预制分支电缆
（1）配线方式。在离层建筑的低压回路中，分支电缆约占电缆总用量的一半。高层建筑的配电通常采用分支电缆与插接式密集型母线槽组合的方式，预制分支电缆便是分支电缆的一种，是指电缆生产工厂按照用户设计图纸，严重根据客户要求的分支电缆型号、规格、长度、分支位置等指标所预制的分支线电缆（见图1-b）。
（2）优缺点。优点：预制分支电缆在垂直配电干线工程中应用时，其优点包括：①可制作多芯分支电缆，适应变频与高谐波系统供电；②连接可靠，接触电阻小；③接头处全密闭封堵，不会因高热问题导致绝缘老化；④可通过连接件的补偿作用，使接触电阻稳定；⑤使用寿命长，后期维护简单便捷。缺点：工厂预制分支接点距离制作准确度要求高。
1.3穿刺分支电缆
（1）配线方式。穿刺分支电缆是一种适用于小容量动力与照明供电系统的新型电缆T接产品。穿刺分支电缆是由接触穿刺片、密封圈、全绝缘外壳、断头螺栓等部件所组成。应用于垂直配电干线施工中时，是在主线电缆上确定好分支线位置，剥去主线电缆确定部位约20～50cm的外护套，分叉芯线，然后将分支线直接插入防水支线帽，并将线夹固定于分支芯线处，拧紧线夹螺母。（见图1-c）。
（2）优缺点。优点：相较于预制分支电缆而言，穿刺分支电缆能够在现场制作，也无需在预制前进行测量工作，电缆在任何位置均可以分支，安装更加简单、方便。缺点：穿刺分支导致电缆干线护套与绝缘被破坏，容易降低载流量。
2、工程概况
本工程为商业办公楼，位于漕宝路394号，由A楼、B楼及裙房以及地下一、二层车库组成。总建筑面积188294m2，其中：地上三层142438m2，地下一层45856m2。层数A楼、B楼为地上三十八层，裙房为地上三层；地下共二层。建筑高度153.450米。电气工程：动力系统、照明系统、防雷接地系统、弱电系统等。结合本地电网的实际情况，在本工程电气设计时，引入了两路互相独立的10kV电源供电，并设置一台自启动商业发电机作为一级负荷中特别重要负荷的备用电源。
3、垂直配电干线布置策略
3.1电气主结线布置
本工程高压系统采用单母线分段运行，由两路市电同时供电，两者互为备用，以便于在其中一路电源因故障问题而停电时，另一路电源也能供给全部的一、二级负荷。根据JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》中有关供电变压器的相关规定，基于本高层商业办公楼建筑规模大、供电负荷大这一特点，选择多台大容量的供电变压器，且是每两台变压器组成一组。
3.2垂直配电干线设计特点
本工程垂直配电干线设计时，设计特点为：其一，本工程一级负荷中容量大、比较重要的设备，我们选择双回路末端自动切换的低电方式；对于其他容量较小的设备，则根据防火分区设置主/备用电源配电箱进行供电。其二，对于本工程中的二级负荷，因此多且比较分散，为提高供电的可靠性，采用底层设置总双电源切换箱放射式供电模式。对于空调水泵、冷水机组等大容量设备，则采用低压配电柜直接进行放射式供电。本次工程中，所有双电源供电的主/备用回路均分别引自变电所两台不同的主变母线段。
3.3垂直配电干线电缆电线的布置选择
（1）布置依据：本商业办公樓工程的建筑楼层多、建筑平面复杂、人员高度密集，用电负荷较大，在电气布置中比较难的是垂直配电干线电力线路的合理选型与敷设方式。结合04DXl01-1《建筑电气常用数据》图集与JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》等相关规定.确定本工程属于电线电缆的一级使用场所，所选电缆的阻燃级别应为B级。
（2）商业区配电干线布置方案：对于大容量的配电干线而言，插接式密集型母线槽具有灵活性高、载流量大等优点，在本次工程中有充分的应用优势。对于本工程中的商业用房，因为在施工阶段无法确定其以后的招商情况与数量，但商业用房又具有电容量大等特点，因此配电均采用竖井内插接式密集型母线槽，各层配电间设置水平插接母线槽，每5m预留插接口，以便于商铺用途确定后根据实际需求改造。此种布置方案相对来说比较灵活、经济。 （3）办公区配电干线布置方案：对于本工程商业用房上面的办公用房，其用电容量较小，决定采用预制分支窀缆作为配电干线。这种插接式母线槽结合预制分支电缆的配电干线模式，也是本市供电部门所允许的。按照楼层的计算负荷确定预制分支电缆的截面积，并留30%的余量。鉴于本工程中主电缆与分支电缆的截面差异甚大，决定在分支后设置分支开关，以起到对分支电缆的保护作用。本工程预制分支电缆为悬吊模式，需要主电缆顶端预埋吊钩（吊钩荷重由厂商所提供）。分支电缆均采用单芯电缆，为避免发生涡流环路，本工程中严禁单根电缆穿金属管及应用铁质环路固定夹具。根据本工程后期的电气施工与调试情况来看，采用预制分支电缆方案，厂家预制好后运送至施工现场，便能直接投入安装，减少了在現场制作安装的时间，大大简化了施工流程，提高了施工效率。且分支电缆安装完毕后能迅速投入运行，经检测未发现分支头处高温发热问题，符合标准。
4、母线槽与预制分支电缆的施工质量控制要点
4.1母线槽施工质量控制要点
母线槽支架应接地（PE）或接零（PEN）可靠，插接式母线施工质量控制策略如下：（1）母线应与外壳同心，允许偏差控制在正负5mm。母线的段与段之间连接时，要保证两相邻母线与外壳对准，线的连接方法严格参照规定要求。（2）本次所用插接式母线槽相间与相对地的绝缘电阻值>0.50，固定支架所用膨胀螺栓必须配套，牢固连接。（3）加强自检、互检与专业检查，竖井安装时要谨防上层丢杂物伤人，且竖井内要增设阻水圈；要保证接地保护线的连接紧密。（4）应用扭力扳手固定每线槽连接处螺栓时，必须要保证630A及以上母线力矩要达到120N·m，而630A以下母线力矩为80N·m。（5）母线槽应用绳拉或人抬安装时，要保证固定的稳固，避免发生意外。
4.2预制分支电缆施工质量控制要点
（1）预制分支电缆安装施工前期，要密切配合土建做好楼板、墙体及竖井孔洞的预留工作，并保证预留尺寸大小合适。（2）安装电缆前按照施工图纸对安装条件进行实测，保证电缆安装走向的合理性，提高施工效率。（3）预制分支电缆垂直及水平敷设时，严格按照防火规范要求，对穿楼板与墙体处以防火材料进行封堵。（4）进行支架安装时，按照GB50303-2002《建筑电气工程施工质量验收规范》的相关要求，结合本工程实际情况，将电缆支架最下层至地面（或沟底）的距离控制在100mm，电缆支架最上层至顶部的距离控制在200mm，支架间间距控制在110一120m。（5）预制分支电缆安装时进行绝缘摇测，绝缘电阻表量程为1000V，而电阻值要≥10，若低于该值要及时与预制厂技术人员进行沟通处理。（6）预制分支电缆固定时不得有盘绕情况，要保证固定牢靠，不可有电缆扭绞、死弯问题。电缆安装完毕后在分支处与首末端要挂上标志牌。
结语：
基于三种垂直配电干线的优劣分析，在建筑工程垂直配电干线布置时，应该根据每个工程的实际情况，结合供电部门要求进行合理选择。一般情况下，对于分支回路较少且用电负荷量较小的建筑工程，主干线可采用普通电缆，分支则优先选择穿刺分支电缆。而对于高层建筑，要保证供电线路的经济性与最佳性能，若供电主干线容量超过1600A的大容量配电系统，则优先采用插接式密集型母线槽；若供电主干线容量在1600A以下，而分支回路较多且用电负荷量较大，则优先采用预制分支电缆。总之，要通过对垂直配电干线合理的设配置，促进配电系统的安全、可靠、经济运行。
【关键词】商业办公楼；配电干线；预制分支电缆；穿刺分支电缆
垂直配电干线在高层建筑供电系统中起着核心作用，若配电干线出现故障，会影响整个供电系统的安全、稳定运行。近年来由于高层建筑配电复杂性的增加，对配电干线的可靠性、经济性、安全性要求也越来越高。因此，高层建筑电气采用合理、可行、高效的垂直配电干线方式，使其充分发挥系统的输送容量大，绝缘可靠、供电安全、投资成本小、维修方便等优点，也是电气工作人员需所关注的重点。
1、高层建筑常用配电干线方式与优缺点
1.1插接式密集型母线槽
（1）配线方式。插接式密集型母线槽作为垂直配电干线方式的一种，插接式密集型母线槽主要是由钢板外壳、绝缘材料、导电铝（铜）排及相关附件所组成。母线槽由特制插接端与低压配电柜（或变压器）插接，母线槽带有插孔，通过插接开关箱（或插接头箱）直接插接引出电源分支，（见图1a）。
（2）优缺点。优点：插接式密集型母线槽通常应用在大负荷的配电线路当中，具有电流传输大、供电容量大、能耗小、体积小、散热性佳、便于分接馈电、维护方便等诸多优点。插接式母线槽是通过插接的方式将主干线的电源分接至支线，分接十分简单方便。此外，母线槽的维护简单、方便，只需通过测量温升，定期坚固螺栓即可。缺点：母线槽造价高，母线槽结构复杂。
1.2预制分支电缆
（1）配线方式。在离层建筑的低压回路中，分支电缆约占电缆总用量的一半。高层建筑的配电通常采用分支电缆与插接式密集型母线槽组合的方式，预制分支电缆便是分支电缆的一种，是指电缆生产工厂按照用户设计图纸，严重根据客户要求的分支电缆型号、规格、长度、分支位置等指标所预制的分支线电缆（见图1-b）。
（2）优缺点。优点：预制分支电缆在垂直配电干线工程中应用时，其优点包括：①可制作多芯分支电缆，适应变频与高谐波系统供电；②连接可靠，接触电阻小；③接头处全密闭封堵，不会因高热问题导致绝缘老化；④可通过连接件的补偿作用，使接触电阻稳定；⑤使用寿命长，后期维护简单便捷。缺点：工厂预制分支接点距离制作准确度要求高。
1.3穿刺分支电缆
（1）配线方式。穿刺分支电缆是一种适用于小容量动力与照明供电系统的新型电缆T接产品。穿刺分支电缆是由接触穿刺片、密封圈、全绝缘外壳、断头螺栓等部件所组成。应用于垂直配电干线施工中时，是在主线电缆上确定好分支线位置，剥去主线电缆确定部位约20～50cm的外护套，分叉芯线，然后将分支线直接插入防水支线帽，并将线夹固定于分支芯线处，拧紧线夹螺母。（见图1-c）。
（2）优缺点。优点：相较于预制分支电缆而言，穿刺分支电缆能够在现场制作，也无需在预制前进行测量工作，电缆在任何位置均可以分支，安装更加简单、方便。缺点：穿刺分支导致电缆干线护套与绝缘被破坏，容易降低载流量。
2、工程概况
本工程为商业办公楼，位于漕宝路394号，由A楼、B楼及裙房以及地下一、二层车库组成。总建筑面积188294m2，其中：地上三层142438m2，地下一层45856m2。层数A楼、B楼为地上三十八层，裙房为地上三层；地下共二层。建筑高度153.450米。电气工程：动力系统、照明系统、防雷接地系统、弱电系统等。结合本地电网的实际情况，在本工程电气设计时，引入了两路互相独立的10kV电源供电，并设置一台自启动商业发电机作为一级负荷中特别重要负荷的备用电源。
3、垂直配电干线布置策略
3.1电气主结线布置
本工程高压系统采用单母线分段运行，由两路市电同时供电，两者互为备用，以便于在其中一路电源因故障问题而停电时，另一路电源也能供给全部的一、二级负荷。根据JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》中有关供电变压器的相关规定，基于本高层商业办公楼建筑规模大、供电负荷大这一特点，选择多台大容量的供电变压器，且是每两台变压器组成一组。
3.2垂直配电干线设计特点
本工程垂直配电干线设计时，设计特点为：其一，本工程一级负荷中容量大、比较重要的设备，我们选择双回路末端自动切换的低电方式；对于其他容量较小的设备，则根据防火分区设置主/备用电源配电箱进行供电。其二，对于本工程中的二级负荷，因此多且比较分散，为提高供电的可靠性，采用底层设置总双电源切换箱放射式供电模式。对于空调水泵、冷水机组等大容量设备，则采用低压配电柜直接进行放射式供电。本次工程中，所有双电源供电的主/备用回路均分别引自变电所两台不同的主变母线段。
3.3垂直配电干线电缆电线的布置选择
（1）布置依据：本商业办公樓工程的建筑楼层多、建筑平面复杂、人员高度密集，用电负荷较大，在电气布置中比较难的是垂直配电干线电力线路的合理选型与敷设方式。结合04DXl01-1《建筑电气常用数据》图集与JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》等相关规定.确定本工程属于电线电缆的一级使用场所，所选电缆的阻燃级别应为B级。
（2）商业区配电干线布置方案：对于大容量的配电干线而言，插接式密集型母线槽具有灵活性高、载流量大等优点，在本次工程中有充分的应用优势。对于本工程中的商业用房，因为在施工阶段无法确定其以后的招商情况与数量，但商业用房又具有电容量大等特点，因此配电均采用竖井内插接式密集型母线槽，各层配电间设置水平插接母线槽，每5m预留插接口，以便于商铺用途确定后根据实际需求改造。此种布置方案相对来说比较灵活、经济。 （3）办公区配电干线布置方案：对于本工程商业用房上面的办公用房，其用电容量较小，决定采用预制分支窀缆作为配电干线。这种插接式母线槽结合预制分支电缆的配电干线模式，也是本市供电部门所允许的。按照楼层的计算负荷确定预制分支电缆的截面积，并留30%的余量。鉴于本工程中主电缆与分支电缆的截面差异甚大，决定在分支后设置分支开关，以起到对分支电缆的保护作用。本工程预制分支电缆为悬吊模式，需要主电缆顶端预埋吊钩（吊钩荷重由厂商所提供）。分支电缆均采用单芯电缆，为避免发生涡流环路，本工程中严禁单根电缆穿金属管及应用铁质环路固定夹具。根据本工程后期的电气施工与调试情况来看，采用预制分支电缆方案，厂家预制好后运送至施工现场，便能直接投入安装，减少了在現场制作安装的时间，大大简化了施工流程，提高了施工效率。且分支电缆安装完毕后能迅速投入运行，经检测未发现分支头处高温发热问题，符合标准。
4、母线槽与预制分支电缆的施工质量控制要点
4.1母线槽施工质量控制要点
母线槽支架应接地（PE）或接零（PEN）可靠，插接式母线施工质量控制策略如下：（1）母线应与外壳同心，允许偏差控制在正负5mm。母线的段与段之间连接时，要保证两相邻母线与外壳对准，线的连接方法严格参照规定要求。（2）本次所用插接式母线槽相间与相对地的绝缘电阻值>0.50，固定支架所用膨胀螺栓必须配套，牢固连接。（3）加强自检、互检与专业检查，竖井安装时要谨防上层丢杂物伤人，且竖井内要增设阻水圈；要保证接地保护线的连接紧密。（4）应用扭力扳手固定每线槽连接处螺栓时，必须要保证630A及以上母线力矩要达到120N·m，而630A以下母线力矩为80N·m。（5）母线槽应用绳拉或人抬安装时，要保证固定的稳固，避免发生意外。
4.2预制分支电缆施工质量控制要点
（1）预制分支电缆安装施工前期，要密切配合土建做好楼板、墙体及竖井孔洞的预留工作，并保证预留尺寸大小合适。（2）安装电缆前按照施工图纸对安装条件进行实测，保证电缆安装走向的合理性，提高施工效率。（3）预制分支电缆垂直及水平敷设时，严格按照防火规范要求，对穿楼板与墙体处以防火材料进行封堵。（4）进行支架安装时，按照GB50303-2002《建筑电气工程施工质量验收规范》的相关要求，结合本工程实际情况，将电缆支架最下层至地面（或沟底）的距离控制在100mm，电缆支架最上层至顶部的距离控制在200mm，支架间间距控制在110一120m。（5）预制分支电缆安装时进行绝缘摇测，绝缘电阻表量程为1000V，而电阻值要≥10，若低于该值要及时与预制厂技术人员进行沟通处理。（6）预制分支电缆固定时不得有盘绕情况，要保证固定牢靠，不可有电缆扭绞、死弯问题。电缆安装完毕后在分支处与首末端要挂上标志牌。
结语：
基于三种垂直配电干线的优劣分析，在建筑工程垂直配电干线布置时，应该根据每个工程的实际情况，结合供电部门要求进行合理选择。一般情况下，对于分支回路较少且用电负荷量较小的建筑工程，主干线可采用普通电缆，分支则优先选择穿刺分支电缆。而对于高层建筑，要保证供电线路的经济性与最佳性能，若供电主干线容量超过1600A的大容量配电系统，则优先采用插接式密集型母线槽；若供电主干线容量在1600A以下，而分支回路较多且用电负荷量较大，则优先采用预制分支电缆。总之，要通过对垂直配电干线合理的设配置，促进配电系统的安全、可靠、经济运行。