浅谈低压配电线缆的选用和敷设要求
2020-03-04
来源:布克知识网
浙江建筑第24卷第2期2007年2月浅谈低压配电线缆的选用和敷设要求张雪祁,范进才(杭州浙华建筑设计事务所。浙江杭州310006)摘要:根据对电线电缆形式与截面选择的分析,着重提出了低压配电设计中使用最广泛的交联聚乙烯绝缘电缆在不同敷设方式下,电缆载流量与电源开关的快速选择,同时归纳总结了现行国家规范对不同建筑环境下低压配电线缆的选用要求以及正确的敷设方式,以达到对低压供配电设计中的电线电缆问题有进一步的认识。关键词:电线电缆;选用;防火;敷设要求中图分类号:TU994;TM72;TU998.12文献标识码:B文章编号:1008—3707(2007)02—0059—04根据有关部门统计,在我国发生的火灾中,因电线电缆的绝缘老化和过载使用等原因而引起的火灾占了很大的比例,例如2005年广东汕头华南宾馆火灾等;同时,因电线电缆的外护具有延燃性,进而助电线电缆的使用规格(导体截面)时,一般应考虑电线电缆温升、电压损失、经济电流密度、机械强度和短路热稳定等。根据经验;低压动力线因其负荷电流较大,故一般先按发热条件选择截面,然后验算其电压损失、短路热稳定性和机械强度;低压照明线因其对电压水平要求较高,可先按允许电压损失条件选择截面,再验算发热条件和机械强度;对高压线路,则先按经济电流密度选择截面,然后验算其发热长火势蔓延,将消防设备的配电线路烧毁,造成消防设备不能有效运行,从而产生更大的生命财产损失。本文通过对电线电缆形式与截面选择的分析,提出了快速选择电缆规格的方法,并针对不同火灾危险等级的建筑物下配电设备的线缆选用,提出线缆应采取正确的敷设方式,以便有效地预防电缆火灾的发生,从而保证供配电电网的安全运行。11.1条件、短路热稳定性和允许电压损失;而对于高压架空线路,还应验算其机械强度。此外,低压电线电缆还应满足过负载保护的要求。1.2.2选择电缆截面所需考虑的因素个方面。主要有六电线电缆选用的一般原则电线电缆类型的选择电线电缆按用途可分为裸导线、绝缘电线、耐热①通过负载电流和线芯温度不得超过电线、电缆绝缘所允许的长期工作持续电流。电线、屏蔽电线、电力电缆、控制电缆、通信电缆、射频电缆等。常有的绝缘电线有以下几种:聚氯乙烯绝缘电线、聚氯乙烯绝缘软线、橡皮绝缘电线、电力和照明用聚氯乙烯绝缘软线等。在选用电线电缆②通过短路电流时不超过所允许的短路强度。当短路持续时间不大于5S时,绝缘导体的热稳定应按式(1)进行校验;短路持续时间小于0.1S时,应计人短路电流非周期分量的影响;大于5s时应计入散热的影响。时,一般要注意电线电缆导体材料、电力电缆绝缘水平、绝缘材料及外护层、导体截面的选择。设计人员可根据电线电缆不同机械性能和敷设的环境条件、s≥知式(1)中:S~绝缘导体的线芯截面(mm2);(1)电源接地制式、负荷性质以及电线电缆的敷设方式,把握电线电缆类型的选择。1.21.2.1卜短路电流有效值(均方根值A);t一在已达到允许最高持续工作温度的导确定体内短路电流持续作用的时间(S);电线电缆截面的选择电力电缆缆芯截面选择的基本要求收稿日期:2006—07—21作者简介:张雪祁(1971一),女,浙江温州人。工程师,从事建筑供配电设计工作。万方数据 ・59・K一不同绝缘的计算系数。不同绝缘、不同线芯材料的K值,建议按照《工业与民用配电设计手册(第三版)》中的表11—1取值¨1。需要注意的是,当线缆采用熔断器保护时,电缆、绝缘导线截面与允许的最大熔断体电流的配合关系,详见该设计手册第十一章的表11—2。当采用断路器保护时,瞬时脱扣器的全分断时间很短,一般导体热稳定性均符合式(1)的要求。但是,从低压配电屏直接引出的截面很小的馈线时,难以达到热稳定的要求,因此应按式(1)校验。③连接回路在最大工作电流作用下的电压降不得超过该回路允许值,应使各种用电设备端电压符合电压偏差允许值。④满足机械强度的要求,水下电缆敷设当需缆芯承受拉力且较合理时可按抗拉要求选用截面。⑤较长距离韵大电流回路或35kV以上高压电缆,当符合上述条款时宜选择经济截面,可按年费用支出最小原则。⑥中性线N、保护接地线PE和保护接地中性线PEN的截面选择按以下要求:中性线N线的允许载流量应大于最大三相不平衡电流及零序谐波电流之和。在工程中通常在以单相设备为主的系统中,N线截面等于相线截面(即4等芯或者2等芯);在三相平衡系统或以三相设备为主的系统中,N线截面大于等于相线截面的一半(即3q-1芯)。在三相平衡系统中,还应计入谐波电流的影响,若谐波电流超过33%时,应按照中性线电流选择导线截面。通常情况下,中性线的线芯截面不小于相线。PE和PEN线截面应满足回路保护电器可靠动作的要求和热稳定选择的要求,根据低压配电设计规范(GB50054—95)中第2.2.8,2.2.9条规定旧o,当采用单芯导线作PEN线干线且截面为铜材时,应不小于10mm2;为铝材时,应不小于16mm2;采用多芯电缆的芯线作PEN线干线,其截面应不小于4mm2。当PE线所用材质与相线相同时,PE线最小截面应符合第2.2.9条的规定。另外还需注意两点:①敷设距离导致的单相短路故障、接地故障保护灵敏度问题(低压系统);②在一个工程中尽量减少、合并截面等级,利于加工定货。1.3电线电缆载流量的确定线缆的载流量取决于电线电缆的材质、敷设处・60・万 方数据张雪祁等:浅谈低压配电线缆的选用和敷设要求环境温度、线缆的敷设方式以及土壤的热阻系数。同时,根据不同的环境温度、敷设方式和土壤的热阻系数,对电线、电缆允许的持续载流量还应乘以校正系数。敷设条件不同时,电缆允许持续载流量的校正系数可参照电力工程电缆设计规范(GB50217-94)中附录C¨。。1.4电线电缆和保护电器的配合选择根据低压配电设计规范GB50054.95中第4.3.1条规定,过负载保护电器的动作特性应同时满足下列条件:,。≤,。≤,z(4.3.4—1),/2≤1.451z(4.3.4—2)。其中的IB为线路计算负载电流(A);to为熔断器熔体额定电流或断路器额定电流或整定电流(A);,:为导体允许持续载流量(A);/2是保证保护电器可靠动作的电流(A)。当保护电器为低压断路器时,,。为约定时间内的约定动作电流;当为熔断器时,,:为约定时间内的约定熔断电流。(注:式4,3.4—1和式4.3。4—2校验过负载保护电器的动作特性,当采用符合《低压断路器》(JB1284.85)的低压断路器时,延时脱扣器整定电流(,。)与导体允许持续载流量(t)的比值不应大于1。)我们以工程中常用的交联聚乙烯绝缘(XLPE)电缆为例,0.6/1kV交联聚乙烯绝缘电缆的明敷和埋地载流量参照设计手册中表9—34和表9—35,根据浙江省内平时的气候温度条件和土壤地质状况,线缆允许工作温度90℃,环境温度35℃,地温30℃,土壤热阻系数1.20km/W,同时桥架只考虑无间距单层并列托盘式桥架敷设方式,电缆载流量的及与电源开关的快速配合如表1。450/750V塑料导线穿管载流量及保护管径参照设计手册中表9—28,环境温度按35℃考虑。2电线电缆防火2.1电缆的分类与对比电线电缆根据其本身具有的燃烧特性,分为普通电线电缆、阻燃电线电缆、耐火电线电缆及矿物绝缘电缆等。设计若采用阻燃型电线电缆,必须明确其阻燃级别。选定电线电缆的阻燃级别,是按同一电线电缆通道内电线电缆的非金属含量来确定,(目前很多设计和施工人员在选用阻燃型电线电缆时,都没有指明其阻燃级别,这就可能给工程带来隐患或造成经济浪费),其关系可用式(2)的近似公式表示:AVJYHNAVJYHNA(22VJY张雪祁等:浅谈低压配电线缆的选用和敷设要求表1低压交联聚乙烯绝缘电缆快速选择表3芯电缆4+1芯电缆主蓉荨霎蒌开关蓑釜开关保护管内引””电缆外引一’塞篆誓蓁羞开关嚣开关保护管内钗一¨电缆外引一’(—,蛐2)()()、’()、’)AAYJVYJV22(…m一2)()()、’()、。A(YJV,A2.53524.5≤2037≤3220(10.9)25(14.4)25(12.3)2.52920.3≤1631≤2525(11.7)25(15)25(14.2)44732.9≤2547≤4025(1I.7)25(14.9)25(13.3)44028≤2539≤3225(13.6)32(18.6)32(15.4)66042≤4060≤5025(12.7)32(15.9)25(14.4)65236.4≤3249≤4032(15.0)40(20.0)32(16.7)108358.1≤5078≤6332(15.7)32(18.9)32(18.8)107250.4≤4066≤6340(18.0)50(23.6)40(20.2)32(17.4)40(20.6)40(22.6)169667.2≤6384≤801611077≤63101≤10040(20.7)50(25.7)50(22.5)2512285.4≤8025143100≤80130≤12540(21.2)50(24.0)50(24,8)108≤10050(24.6)70(31.9)50(26.4)35152106.4≤100130≤12550(26.8)70(34.9)70(29)35178124.6≤100156≤15050(23.4)50(26.2)50(28.4)50184128.8≤125154≤15050(26.5)70(32.1)80(33.3)50216157.2≤150185≤18050(23.5)50(26.3)70(32.5)70236165.2≤160191≤18070(30.6)30(36.6)80(38.2)70277193.9≤180228≤22550(26.9)70(30,9)70(36.2)95286200.2≤180225≤20080(34.7)80(40.3)100(43.1)95338236.6≤225269≤25070(30.0)70(34.2)80(39.8)120332232.4≤225256≤25080(38.1)100(44.4)100(47.8)120394275.8≤250307≤28870(34.3)80(38.1)100(44.9)150383268.1≤250290≤288100(42.6)100(48.2)100(52.7)150454317.8≤315346≤31580(37.9)100(41.8)100(49.6)185438306.6≤288325≤315100(47.4)100(53.3)125(58.3)185520364≤360377≤350100(42.4)100(45.6)100(55.2)240516361.2≤350375≤3601011(53.2)125(59.3)150(65.2)N=V。/V(2)耐火电缆可分为无机型和有机型两种,有机型式(2)中:Ⅳ一不同阻燃级别相应的电线电缆根数其耐火层采用耐火云母(或硅橡胶绝缘)带绕包在(不同阻燃级别相应的常用阻燃电线普通导体外。无机型电缆是矿物绝缘电缆(常简称电缆根数可参见上海市工程建设规范MI电缆),它采用无机物氧化镁做绝缘,无缝铜管做《民用建筑电线电缆防火设计规程》护套,经特殊工艺加工制作而成,具有不燃、无烟、无中的表C.0.4—1~C.0.4—4);毒特性,也满足GB/T18380.3-2001标准,是真正意y。一不同阻燃级别规定每米电线电缆所义上的耐火电缆。因此,矿物绝缘电缆使用场合主含非金属材料容量(L/m);要为一、二类建筑消防负荷的干线,重要的消防设施卜每米电线电缆所含非金属材料容量之(如消防泵、喷淋泵、消控中心的电源,以及高辐射、和(L/m)。高温等场所),具有很高的推广的价值。式(2)表示,在同一电线电缆通道内,若电线电与有机绝缘的耐火电缆比较,从结构性能看,缆数量较多,则其所含非金属材料含量也较大,要求MI电缆具体有以下的优点:①耐火,耐机械磨损,防电线电缆的阻燃级别就较高;反之,若电线电缆数量爆;②耐高温,耐辐照;③不老化,寿命长;④不产生较少,则其所含非金属材料含量也较小,要求电线电烟雾及有害气体;⑤耐腐蚀,防水;⑥省接地线。但缆的阻燃级别就可低些,但同一建筑物内选用的电施工技术要求较高,否则受潮后电缆绝缘性能就会线电缆阻燃级别宜相同。很快降低。耐火电线电缆可在一定温度火中维持一段时间2.2部分省市的地方性法规对线路防火的要求的通电,即耐火电线电缆应能保持线路连续供电,而2.2.1福建省建设厅文件闽建设[2004]25号文阻燃电线电缆应能阻止或延缓火焰蔓延,所以,应该《限制或禁止使用的技术与产品表》中,规定聚氯乙指出耐火电线电缆不一定就是阻燃型的,它是根据烯绝缘电线电缆禁止在人员密集的公共建筑物使其非金属材料的阻燃性能,分为阻燃耐火电线电缆用,文中的“人员密集的公共建筑物”一般是指:①和非阻燃耐火电线电缆。当这些电线电缆在桥架内建筑高度超过100m的高层民用建筑(超高层住宅成束敷设时,设计若考虑阻燃特性则同样还应明确除外);②200床及以上的医院病房,每层建筑面积其阻燃级别。(针对这一点,某些设计和施工人员都超过1000m2的医院门诊楼;③每层建筑面积超过误认为“耐火电线电缆都是阻燃电线电缆”,不清楚耐3000m2的商业建筑;④超过800个座位的会堂、影火电线电缆也有阻燃与非阻燃之分,在桥架内成束敷剧院、礼堂;⑤省(市)级及以上的博物馆、展览馆、设时,若考虑阻燃特性,同样还应指明其阻燃级别。)图书馆;⑥超过3000座位的体育馆;⑦学校教学楼、・61・万 方数据学生宿舍、食堂、图书馆;⑧建筑面积超过200m2的公共娱乐场所;⑨地下影剧院和使用面积超过1000m2的地下商场、医院、旅馆、展览厅及其它商业或公共活动场所;⑩地(市)级及以上车站旅客侯车室、港口侯船室、民航机场侯机厅。上述场所中除直埋地和穿管(明、暗敷)敷设的线路以外,明敷或沿线槽、桥架敷设的线路,禁止使用普通BV、VV等聚氯乙烯绝缘电线电缆。2.2.2上海市上海民用建筑电线电缆防火设计规程DGJ08-93—2002中规定“直埋敷设和穿管暗敷的电缆可采用普通电缆”,“用于普通设备线路的电线在穿管敷设缆可采用普通电线”,“当电线电缆成束敷设时,应采用阻燃电线电缆,在外部火势作用下,需保持线路完整性、维持通电的场所,其线路应采用耐火电线电缆或矿物绝缘电缆”,“用于特级、一级场所的电线电缆应采用无卤低烟型,用于二级场所的电线电缆宜采用无卤低烟型。”见参考文献[4]。3消防设备配电线缆的选用及敷设3.1国家及行业标准对消防线缆的选用原则目前国家有关规范对消防配电线缆选择的规定有《电力工程电缆设计规范》GB50217—1994的第7.0.1条,其中规定:“对电缆可能着火蔓延导致严重事故的回路、易受外部影响波及火灾的电缆密集场所,应有适当的阻火分隔,并按工程重要性、火灾几率及其特点和经济合理等因素,确定采取下列安全措旋。①实旋阻燃防护或阻止延燃;②选用具有难燃性的电缆;⑧实施耐火防护或选用具有耐火性的电缆。”旧。此外还有《民用建筑电气设计规范(JGJ/T16-92)》的第24.8.2条,其中规定:“超高层建筑内的电力、照明、自控等线路应采用阻燃型电线和电缆;但重要消防设备(如消防水泵,消防电梯,防、排烟风机等)的供电回路宜采用耐火型电缆。一类高、低层建筑内的电力、照明、自控等线路宜采用阻燃型电线和电缆,但重要消防设备(如消防水泵,消防电梯,防、排烟风机等)的供电回路,有条件时可采用耐火型电缆或采用其他防火措施以达耐火配线要求。二类高、低层建筑内的消防用电设备,宜采用阻燃型电线和电缆。””o在国家对消防配电线缆选择的规定中,《电力工程电缆设计规范》仅在定性上作出了规定,《民用建筑电气设计规范》的用词允许稍有选择,然而,后者仅仅是一个行业推荐性标准,虽然执行了相当长・62・万 方数据张雪祁等:浅谈低压配电线缆的选用和敷设要求的时间,但到目前为止仍没有颁布相应的可执行的国家标准。其间,各电缆厂家引进开发了多种电缆安装方式,包括预制分支电缆、穿刺分支电缆等以替代普通电缆和母线槽等,所以在实际操作中,使得消防配电线缆的选用较为混乱,设计人员设计时随意性很大。因此,很有必要根据不同的建筑使用性质和火灾危险性/疏散和扑救难度,相应明确所选用的消防配电线缆类型。3.2国家标准对消防线路敷设方式要求为使民用建筑物内电线电缆的设计和使用做到安全可靠、技术先进、经济合理,防止电线电缆引起的火灾,减少电线电缆在火灾中所造成的人身伤亡和财产损失,保证消防设备电源线路在火灾中仍能维持其完整性。为此,国家和一些地方防火设计规程针对设备用电设备的配电线路做了明确的规定,如:1)《高层民用建筑设计防火规范(GB50045—95)》为保证消防用电气设备的配电线路可靠、安全供电,根据国内高层建筑对消防用电设备配电线路的实际做法,目前国内电缆电线厂家生产耐火电缆电线的水平和能力,国外对消防设备配线的防火要求等,GB50045-95(2005年版)《高层民用建筑设计防火规范》对原规范消防用电设备的配电线路进行了修改,要求消防用电设备的配电线路应符合规范9.1.4条和相关条文说明规定"1。2)《汽车库、修车库、停车场设计防火规范(GB50067-97)》消防用电设备的配电线路应符合规范中的9.03条和相关条文说明规定。3)《建筑设计防火规范(GBJ16-87)》(2001年版)消防用电设备的配电线路应符合该规范中10.1.3条10.1.4条和相关条文说明规定。¨’可见,在设计中应根据以上各种国家规范和当地消防审批的具体要求,正确把握消防线缆的敷设方式。4特殊场所的电线电缆选择和敷设注意事项人民防空地下室应根据GB50038-2005《人民防空地下室设计规范》3.1.6条、7.4.1~7.4.10条和相关条文说明规定。¨1爆炸和火灾危险场所应根据GB50058-92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》2.5.7条、4.3.8条和相关条文说明规定,p1其中需要注意的是:冷库系根据GB50072.2001《冷库设计规范》7.2.6条、7.3.9条和相关条文说明规定锅炉房系根据(下转第64页)王连国:多层与高层建筑消防水泵、水箱设置的区别筑和高层民用建筑中所起的作用是不一样的,必须清楚它们在系统中所起的作用,并比较清楚的选取和消防增压泵的不同设计,对消防水箱的容积设计也应该有不同的认识。《建筑设计防火规范(BG它们的设计参数。如果在多层建筑中设有自动喷淋灭火系统,必须设喷淋水泵及喷淋水池,因为自动喷淋设计的指导思想是立足于自救,所以多层建筑和高层民用建16.87)》规定:室内消防水箱应储存10min的消防用水量,当室内消防用水量不超过25L/s,经计算水箱消防储水量超过12m3时,仍可采用12m3;当室内消防用水量超过25L/s,经计算水箱消防储水量超过18m3时,仍可采用18m¨“。《高层民用建筑设计防火规范(GB50045-95)》规定:经计算水箱消筑自动喷淋灭火系统设计没有太大的区别。2关于消防水箱临时高压消防给水系统中,水箱或气压水罐是必不可少的。常用的方式是设置重力自流的高位消防水箱。对于多层建筑,规范中仅要求在建筑物的最高部位设置重力自流消防水箱,对消防水箱的设置高度并未作出规定。因此,只要水箱设置在建筑物的最高处,且满足了消防贮水量的规定,就满足了规范。但在实际应用时,宜尽可能地将水箱设置到高一点的位置,以最大限度地提高开启安装在水箱出水管上的止回阀的静水压力。当水箱安装高度确实无法满足止回阀的开启压力时,应将止回阀下移安装。对于高层建筑,规范对屋顶消防水箱的设置除防储水量超过18m3时,仍可采用18m¨“。对于高层建筑,系统设有消防主泵或喷淋主泵,消防水箱总量可按照规范设计,因为往往不用等到10min,设于地下室的主泵就会启动。而对于多层建筑,消防水箱及消火栓系统需满足10min内的初期火灾的消防用水量。当多层民用建筑不设喷淋系统时,其消火栓系统设计流量通常不超过15L/s,消防水箱容积通常不超过9In3;当多层民用建筑设置喷淋系统时,建筑喷淋系统的设计流量为27L/s(常规设计流量),建筑消火栓系统设计流量为15L/s(常规设计流量),经计算:消防水箱容积需25.2m3,比规范允许的18m3多了7.2m3,笔者认为:在不设消防主泵的情况下,屋顶规定了应贮存的水量外,还对设置高度予以规定:当建筑高度不超过100m时,最不利点消火栓静水压力不应低于0.07MPa;当建筑高度超过100m时,最不利点消火栓静水压力不应低于0.15MPa。当水箱设置不能满足上述静压要求时,应设增压设施(由于消防水箱的静水压力直接满足规范要求在实际建筑中难以实现,所以通常在高层建筑中,增压设施是不消防水箱的容积按照10min设计流量计算不可少。3结语消防系统的设计总则是防消结合,过于保守的设计会浪费大量的社会资源。对于多层民用建筑的室内消火栓给水系统,在设计中只要满足扑救初期10min内的火灾,10min以后则由市政消防来扑救。可少的)。也就是说,在高层建筑中,屋顶消防水箱的设置不仅满足水量要求,还要满足最不利消火栓的静水压力,这是高层建筑和多层建筑屋顶水箱设置的本质区别。针对上述,在多层建筑与高层建筑中,消防主泵宜采用设计合理的、较为简单的室内消火栓系统。参考文献[1]BGJ16-87,建筑设计防火规范[S].[2]GB50045-95,高层民用建筑设计防火规范[S](上接第62页)GB50041-92(锅炉房设计规范》13.2.7条和相关条总之,在具体安装施工中,电缆电线敷设方式可[2]GB50045—1995,高层民用建筑设计防火规范[S].[3]GB50217—1994,电力工程电缆设计规范[S].[4]DGJ08—1993-2002,上海市工程建设规范一民用建筑电线电缆防火设计规程[S].[5]JGJ/T16—1992,民用建筑电气设计规范[S].[6]GB文说明规定。¨们按现行的国家施工标准图集执行施工,具体的安装要求在此不赘述。参考文献[1]中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册fMl。第三版.北京:中国电力.2005.50054—1995,低压配电设计规范[S].[7]GBJ16・1987,建筑设计防火规范(2001年版)[S].[8]GB50038-2005,人民防空地下室设计规范[S].[9]GB50058-1992,爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范[S].[10]GB50072-2001,冷库设计规范[S].・64・万方数据