分支电缆单芯并列型与多芯绞合型优缺点说明

jzmacheng

  

1 引言

　　电力电缆的问世，使发、输、变、供、配、用电的安全性得到了很大提高，最早出现的是单芯电力电缆。 由于在实际使用中三相四线供电、三相五线供电和多回路供电的场合越来越多，对占用空间和敷设场合的要求也越来越高。当需要多根、多层敷设，且占用空间和敷设条件受到限制时，单芯电力电缆就不能很方便地使用。因此，多芯电力电缆被研制开发并很快地进入到电力应用领域中，被广大用户接受和使用。

２ 母线槽

　　随着电力电缆使用量的快速增长，在实际使用过程中即使采用单芯电力电缆，但对其接头和分支采用现场剥去护套、绝缘，压接分支或接头后再选用环氧树脂等绝缘材料进行包封处理的方法，仍存在着施工现场场地占用大、施工时间长、费用高、设备多、技术条件要求高、难度大等弊端，尤其是现场施工完成后的接头或分支，其绝缘强度、可靠性、一致性都很难得到保证。因而才使母线槽被研制，开发投入市场后，便很快被广大用户接受和大量使用。

　　随着用户使用量的增加又发现：母线槽同样也存在着一些缺陷，例如依靠螺钉联接的部位过多，安装施工复杂；同时维护量大、维护费用高。在运行过程中常遇到电磁振动、热胀冷缩、膨胀系数、外力等等因素的影响，这些都会造成螺钉的松动。假使一只螺钉出现松动，都会出现故障点发热、高温等现象，影响整条母线槽的运行稳定性。尤其是对五线母线槽的不当使用，还会造成ＰＥ线接触电阻增大违反《建筑电气设计规范和施工规范》中明文规定的“ＰＥ线应确保其连续性（不允许断线）”的基本要求。但母线槽在大容量的情况下，还是存在着其自身的优势的。因为当电流达到数千安培时，如果采用电缆，即使是单芯电缆也要多根进行敷设，否则达不到相应的大电流容量，此时母线槽就体现出自身的优势。

３ 预制分支电缆

　　随着技术的发展和市场需求的递增，又研制开发出预制分支电缆，并由单芯预制分支电缆发展到多芯预制分支电缆，这其中也包括阻燃、耐火，直至铠装预制分支电缆。即是在工厂内按照建筑设计图纸所规定的电缆规格、型号、截面及各分支的具体位置，在专业生产线上采用专用生产设备和模具，均可一次性制作完成。其优点在于：

　　绝缘强度高，包封注塑的分支接头联接体和电缆的外层绝缘护套紧密的粘接在一起，有极好的水密性和气密性；由于是工厂专用设备和模具制作，因此有极好的可靠性和一致性；用户安装使用极其方便，在垂直安装时只将主电缆均匀紧固在相应的支架上即可；在水平、预埋、架空、隧道、机场跑道、港口码头、矿井、现代化工业厂房等环境条件下施工安装，则更为简单、方便；安装施工过程中对场地、设备、施工人员技术水平、费用等方面的要求都低于施工现场处理电缆分支或母线槽；运行过程中又节省了大量的维护费用，减少了停电时间；在某些场合，可以达到免维护的效果。在电缆竖井、电缆通道较小的情况下，更能显示其特有的优越性。因此在中、小容量的供电场合中，分支电缆是取代母线槽的理想产品。

４ 绞合型、拧绞型预制分支电缆

　　随着预制分支电缆被广大用户接受，在使用量猛增的情况下，各种各样的预制分支电缆都进入了市场，这种局面就给建筑电气设计人员在选型上带来了一定的困难。下面就绞合型（也称拧绞型）分支电缆的选择作一先容。

４．１ 绞合型的缺陷

　　所谓绞合型、拧绞型，就是多根单芯电力电缆“拧绞”在一起。对于电力电缆的芯线来说，多股铜线或铝线拧绞的目的是为了增大导线截面。因为它们本身都是同相位和相同的电磁角，不会因为任何电磁相位角的差异而出现电容、电感的分布和变化问题。但同样也出现了散热的影响和载流值的下降，因此，截面越大单位截流值越低。而且还是在专用设备上，按规定的节距和绞合力，一次性整条制作完成。这种绞合无论是在力距、节距和均匀度上都是一致的，不会出现节距的变化或松紧不均匀现象。以下仅以圆形导电线芯为例，其绞合规则如下：

　　（１）中心一般为一根单线，第二层为六根单线，以后每一层相对于里面一层的原有数量再增加六根。单线采用相同的线径；

　　（２）每层单线的绞合方向应和前一层相反，一般最外层采用左向绞合。

　　而绞合型、拧绞型预制分支电缆，即多根单芯电力电缆绞合后作为三相三线、三相四线或三相五线制供电回路使用。首先从“绞合”说起，这种“绞合”无论是在预制分支电缆的生产厂，还是在施工安装现场完成“绞合”工序，都是既没有专业化的专用“绞合”设备，也没有相应的节距、力度、松紧、均匀的规定或要求可以遵循。更难以对付的是诸多大小尺寸、所在位置没有规则的分支电缆、分支联接体，就足以决定了这种“绞合”后的“多芯电缆”，无论是在力距、节距、密度、松紧、均匀性、外形尺寸等方面，都将是一个未知数。因此也就决定了这种“绞合”后的“多芯电缆”，在电感、电容的分布、在电磁的振动、吸力和斥力等电磁理论方面一些最基本的参数和指标上，变成了杂乱无章的“布朗运动”。

　　在施工安装后的实际运行中，一是电感、电容的分布和节距、松紧的杂乱无章，必将导致整个供电回路和某些局部散热和温升杂乱无章。即使是数条不带分支和没有分支联接体的电力电缆，在可以严格控制其绞合力度、松紧、节距的条件下而绞合完成的电力电缆，在散热和温升的影响下，其实际允许的载流量，也不可以和按照规范水平或垂直敷设的单芯电力电缆相提并论。

　　其次在平衡或不平衡电流的运行状态下，在负载电流、温度、环境变化或影响时，各条电缆间和各条电缆自身，在吸、斥、伸、缩、上、下等方面的受力和运动情况不规则。此种现象，对整个供电回路的运行稳定性和可靠性极为不利，甚至会在安装和紧固电缆的位置上，出现护套、绝缘损坏而引发事故。

　　再次，这种多条杂乱无章“绞合”而成的电力电缆，放在电缆井或电缆通道中，也实在有碍观瞻。同时也会给电气系统图纸设计和电气系统施工及工程质量上，带来一个未能按照“横平竖直”的规定进行设计和施工的缺陷。

４．２ 《民用建筑电气设计规范》中的相关规定

4.2.1 电缆并列敷设时的规定

　　国家建设部９３年发布并实施的《民用建筑电气设计规范》中９．１０．４规定：“相同电压的电缆明敷时，电缆的净距离不应小于３５ｍｍ，并不应小于电缆外径。”在条文说明的９．１０．４中规定：“电缆并列敷设时，电缆之间应保持一定距离是为了保证电缆安全运行和维护、检修的需要；避免电缆在发生故障时，烧坏相邻电缆；电缆靠近会影响散热，降低载流量、影响检修且劳造成机械损伤。”另外，电感、电容的分布和影响也是造成运行温度升高、载流量下降的重要原因。显然，“绞合型”、“拧绞型”无法满足该条规定的要求。

4.2.2 电缆选型的规定

　　《民用建筑电气设计规范》７．３．１．１（９）中规定：“三相四线制线路使用的电力电缆，应选用四芯电缆。”在条文说明７．３．１．１中规定：“在三相四线制系统中，如用三芯电缆另加一根导线或单芯电缆作中性线，当三相系统不平衡时，相当于单芯电缆的运行状态，容易引起工频干扰。对于裸铠装电缆还会加速金属护套和铠装层的腐蚀，所以要求选用四芯电缆。”此条文说明虽未明确提出电感、电容的分布和变化问题，但也间接的指出了它们的影响。三芯电力电缆外加一根作为中性线尚且不可以，更何况四根、五根单芯电力电缆的“绞合”、“拧绞”？显然，“绞合型”、“拧绞型”也无法满足该条规定的要求。

4.2.3 电力电缆敷设的规定

　　电力电缆的敷设，无论是室内还是室外，无论是《建筑电气设计规范》、《建筑电气施工规范》、各种电力系统的设计与施工“规范”中，也无论是中国的“规范”，还是ＩＥＣ标准、ＮＥＣ“法规”、日本标准和其他国家的标准，都有一条明文规定：无论是垂直或水平安装时，都必须达到“横平竖直”的要求，才能保证工程质量的验收通过。显然，“绞合型”、“拧绞型”也无法满足该项规定的要求。

　　纵观电力电缆的发展历史，从单芯电力电缆问世至今，在理论研究和使用实践中都充分的认识到：将四根、五根单芯电力电缆“绞合”、“拧绞”在一起，作为建筑设施内部三相四线、三相五线制供电回路来使用，是不可取的，也是行不通的。我国一直沿用并列敷设的惯例和规定，这是有它的理论和实践依据的。如果为了减少或压缩它的敷设、使用空间，仅仅依靠“绞合”或“拧绞”就可满足从理论到实践的各方面要求的话，那么，多芯电力电缆也没有问世的必要。纵观国内外的“标准”、“规范”、“法规”和各优秀知名建筑的实例，均无规定或允许将四根、五根单芯电力电缆“拧绞”、“绞合”后作为三相三线、三相四线、三相五线制供电回路使用的先例。不规范的、小型的、零星的建筑设施场合下，用“绞合”或“拧绞”后的多根单芯电力电缆，作为三相三线、三相四线、三相五线供电回路使用例外。

　　国外在土壤预埋的供电回路中，允许使用三根单芯电力电缆绞合后预埋。其目的在于：绞合后的电缆具有一定的伸缩性，当地形变化、土地沉降等对电缆造成伤害、冲击时，可以起到一定的缓冲作用。但必须是在工厂内部严格按照规定的节距和力度进行绞合，且不允许有分支。

５ 多芯预制分支电缆

　　多芯电力电缆是将Ａ、Ｂ、Ｃ相Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｎ或Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｎ、ＰＥ的芯线导体各自独立绝缘后，共同平行的总体包封在同一个外层护套内。在整条电力电缆的外层护套内部，无论是铠装还是非铠装的，所有经过独立绝缘包封处理的各条电力电缆芯线，都是平行的、紧密的包封在外层绝缘护套内部。在整个外层绝缘护套的包封过程中，不允许任何部位、任何一条电力电缆在其护套内部有“跨越”、“错位”、“拧绞”的现象出现。

　　当然，更不允许 “绞合”。如果出现上述任何一种现象，整条电力电缆都将被判定为“不合格”而不允许出厂。因此，多芯电力电缆本身是在专业生产厂内使用专用生产设备，并严格的按照相关标准进行生产的合格产品。无论是在电感、电容的分布情况和任何部位矢量和都等于零的基本要求方面，也能够保证很好的一致性。这是任何“绞合型”、“拧绞型”都无法达到的，是电力配电回路上必须保证的基本要求。

　　因此，采用合格的多芯电力电缆制作而成的预制多芯分支电缆，才能保证各种技术参数和基本要求不会被破坏，才能保证运行的稳定性和可靠性。当然，多芯预制分支电缆和单芯预制分支电缆相比，无论是所要求的技术水平、制作工艺的复杂程度，直至生产设备和投资，都要更加复杂、困难得多。

６ 结束语

　　综上所述，三相三线、三相四线、三相五线制供电回路中用“绞合型”或“拧绞型”预制分支电缆作为供电回路使用，对其安全运行的可靠性和稳定性都是极为不利的。笔者也查阅了ＩＥＣ、ＮＥＣ等相关资料、法规、规范、标准，这些都明确的规定了并列敷设时电缆与电缆间的距离，及在各种不同距离下（１ｄ、２ｄ、３ｄ）电缆载流量的修正系数。笔者认为：这也足以说明了电力电缆的使用，从设计到敷设的系列过程都要充分考虑运行过程中电容和电感的分布、电磁吸力、斥力、振动等影响；运行过程中的温升（电容和电感的分布、电磁吸力、斥力、振动等都是‘温升’的组成部分）和散热环境、条件等。故而，只规定在不同的距离时对载流量的不同修正系数，就足以说明问题的本身和实质。更何况，这些都是被理论和实践所证明的事实。