分支电缆技术

日本从20世纪80年代初开始生产分支电缆，并成功应用于高层建筑电气竖井供电系统。由于其具有良好的供电可靠性等诸多优点，推广迅速。同时也由单一的建筑供电干线用缆，向众多的使用领域发展。目前，分支电缆在日本高层建筑中的使用率已达90％以上，在法国和香港各商业大厦和高层住宅中使用率达到70％以上。20世纪90年代中后期，北京、上海、广州、深圳等发达城市和地区的高层建筑陆续选用了分支电缆，均获得了较好的使用效果。
预制分支电缆是国外少数几个工业先进的国家在90年代中后期创制成功的新一代中低压供电线路系统。它具有供电可靠、价格便宜，安装简单，环境要求低、免维护等优点，因此在国外得到了广泛推广与应用。预制分支电缆由于结构合理，制作工艺先进，测度手段严格，产品质量处于国内领先水平。可广泛应用于住宅楼、办公大楼、宾馆、医院、商场、工厂、住宅小区，矿井等配电系统，也可应用于公路、桥梁、隧道、机场跑道的照明系统。根据各个具体建筑的结构特点和配电要求，将主干电缆、分支电缆、分支联接体等三部分进行一体化设计制造，因此具有优良的技术经济指标，在工程经济性、技术先进性和安装便利性方面比传统电缆和母线槽具有突出的优点，所以在建筑领域中已广泛应用。它是替代母线槽的更新换代产品。
在电气施工中，电缆敷设及与配电箱压接往往存在电缆头不好处理电缆往返于桥架配电箱内或另电缆T接箱、电缆切断往返等问题，增加了施工难度，浪费时间、增大费用。预制分支电缆技术理论上解决了插接式密集母线槽所有的问题，还增加了气密、防水、防尘、抗振性能。预制分支电缆的安装极为灵活方便，既可垂直敷设，又可水平敷设；即可空气中敷设，又可埋地担设。水平埋地敷设同普通电缆相同，值得注意的是分支接头部位由于不便穿管保护，故应避免在易受机械外力的环境中敷设。对于垂直敷设，可采用葫芦吊装的方法将电缆一端由地面提升到顶层预定的位置后，每隔一定间距把电缆固定。起吊实具由吊钩、钢丝拉网、绝缘帽、绝缘套管等组成，并在吊装电缆时承受拉力作用。
与以往相比在20世纪80年代以前，高层建筑不多，用电量较小，普遍使用聚氯乙烯绝缘电缆作垂直供电主干线路，现场制作接头。接头的制作，技术要求较高。由于现场工作环境差，操作人员的技术差异等因素，会出现接头电阻难以保证，绝缘绕包不密闭，各个接头性能不一等问题。致使故障点增多，线路损耗增大，使用寿命较短。
到了20世纪80年代中后期，经济的迅速发展，高层建筑大行其势，同时用电量大大提高，当时大截面电缆还难于生产，母线槽应运而生，出现了母线槽与普通电缆组合使用的配电干线方式。最初的母线槽，为空气间隙绝缘形式，结构笨重，环境因素对绝缘性能影响非常大。现在使用的母线槽，导电铜排经绝缘处理，体积有所减小，常称作紧密母线。同样，紧密母线也存在着较多缺点：1、紧密母线需要一节一节安装，用插接方式连接和螺栓固定，各连接点的接触电阻很难保证，并且安装质量直接影响到使用性能。2、用于TN－S供电系统的五芯母线槽，对于相关标准来说时不允许的。因为PE线必须有绝对可靠的连续性，不允许有过多的接头。而母线槽必须一节一节连接，只要有一个接头出现断开或松动情况，PE线就会有带电的可能，其危险性可想而知。3、运行中环境温度和工作温度的变化，将会产生潮气的吸入和排出现象，以至接头松动和氧化，使接触电阻变大，绝缘性能降低等问题出现。4、故障点多，维护和检修工作量大，费用高。5、体积仍然很大且重，占用的建筑面积较大，安装劳动强度大，工期很长。
预分支电缆的出现为高层建筑配电干线设计提供了更大的空间选择，其不但可以把供电可靠性上升到一个新的高度，并且使工程造价大大降低了。

分支电缆配电的技术先进性

1、分支电缆的配电方式
分支电缆配电系统一般如图所示，在一个N层的大楼中，垂直竖井干线和各楼层供电由一根整预制的分支电缆完成，PG是总配电柜，PX是楼层配电箱，ZJX是转接箱，当PG与ZJX之间距离不远时，（满足截流量与起动运行压降要求）一般不予选用，这样可减少一个连接点，提高可靠性，节约投资。
由于分支电缆的干线是整根连续生产，中间无任何接头，如忽略导体电阻的影响，从可靠性角度考虑，在电性上可以看作是一点。所以图1可以简化成图2，该图是一种树干式配电系统。（插接式母线从表面看，具有相同的配电形式，但由于干线是一段一段插接而成，接头多，不能等效）。由于分支电缆的干线与支线连接是采用先进工艺，将主干线、分支线与连接金属夹具三点共同进行冷压接，其性能完全达到电缆接线端子和中间接头的质量要求，而且是在严格工艺与质量控制手段的工厂中制造，质量稳定可靠，因此图2可等效为图3，可见是一种典型的放射式配电系统。










2、分支电缆配电的技术先进性
从上述配电系统的分析中，可以知道分支电缆可以使楼层配电简化成二级配电，每个楼层都可以达到最简单的二级配电，符合规范中配电级楼越少越好的原则，这是先进性之一。
分支电缆配电系统的实质是一种放射式配电系统，具有最高的配电可靠性，适用于各种重要场合甚至是特别重要场合的配电，是一种最先进可靠的配电方式，这是先进性之二。
分支电缆是一种经过预制的电力电缆，其外形和结构特征仍然具备电缆特性，而且接头经过密封绝缘处理，在出厂时经受过水中耐压和绝缘电阻试验，因此对环境要求低，能适用于潮湿、盐雾酸碱等环境，而母线在规范中明确不能应用于这些环境，比母线适用范围广。而且，其安装方式简便，施工工期短，工费低，符合规范中设计应注重经济的观点，这是其技术先进性之三。
但随着预制分支电缆产品的问世，亦带来不少的新问题。一是预制电缆分支点距离必须事先设计确定，所有预分支电缆均需特殊打制，一但确定难以变更，可操任性差，给现场施工的灵活性较差；二是造价虽低于插接式密集母线槽，但由于电缆需特殊制造，其价格仍过于昂贵，定贷周期较长，对现场施工难度也较大，如果分支需发生变化，电缆将无法满足变化要求。
电缆穿刺线夹分支技术巧妙地配合了电缆供电方式，以其特有的优点，为电缆分支提供快速、简便、可靠的连接，完整地解决了电缆分支的各种技术难题，从而可能成为最有发展前途的供电线路分支技术。电缆穿刺分支的关键技术是穿刺密封分支结构；并利用了现代科技的新成果，采用高强度航空碳纤维和特殊合金，提高分支接头的机械强度、防水防腐蚀性能和分支的电接触性能。不同型号线夹的性能参数见附表1。与传统电缆连接方式（分接箱或电缆压接管），供电性能比较有以下优点：
⑴　绝缘穿刺线夹不需截断主电缆，不需剖开电缆内部的绝缘层，不破坏电缆的机械性能和电气即可在电缆的任意位置做分支。以前在建筑物内配电线路中使用电缆均需浪费大量的返线电缆，分支需设端子箱，截断主电缆，或完全剥开主电缆的绝缘，采用压接头做分支，费工费料，而且大大降低电缆性能，采用穿刺线夹一个工日非熟练工可完成上百个分支头，而采用压接分支头一个工日只做几个分支头。

⑵ 绝缘穿刺线夹的电气性能极高，绝缘强度达6KV电压，耐受15KA电流冲击。接头发热极小，GB2317-85的电流实验表明（见天津电气所实验报告－－98152），发热量小于同长导线。传统电缆分支的做法难以达到以上的标准。

⑶ 绝缘穿刺线夹的机械强度高，壳体内采用航空碳纤维制造，防水，防腐蚀，搞外界破坏，抗机械拉力，耐扭曲。传统分支采用压接分支，机械搞拉强度很底，怕扭曲。

⑷ 绝缘穿刺线夹采用专用合金制作，无电化腐蚀。适用于铜铝过渡或铜铝对接。

⑸ 绝缘穿刺线夹安装极简捷，设有力矩螺栓用于恒定的穿刺压力，通过机械方式确定良好的电气接触，质量可靠，不易受人为因素的影响。传统电费分支头安装不方便，费时费力，工人需专门培训，绝缘采用热缩材料，需专用工具，很容易受人为因素、材料好坏的影响。

(6) 绝缘穿刺线夹使用不需要专用工具,不需要对导线和线夹做特殊处理,操做简单、快捷,与常规接线方式相比,免去了剥除绝缘层丶涮锡或压接丶绝缘包扎等工序,减少了绝缘皮丶电线头等施工垃圾,降低了施工用电量和因用电所造成的安全隐患,降低了常规做法难从避免的环境污染;需要的安装空间很小,可以大大提高安装效率,节省人工和安装费用。

（7）绝缘穿刺线夹连接质量检验直观方便，只需观察力矩螺帽是否拧掉，主分导线位置是否妥当即可，而且使用寿命大于30年，不需维护。传统电缆分支头安装质量无法预先检验，寿命相对较短，故障率较高。

（8）绝缘穿刺线夹可拆卸，适用于异径导线连接，适用范围1.5～300mm2,产品上适用范围标志清晰，可任意选用。

（9）在电缆供电线路上使用绝缘穿刺线夹做T接后,除了接头本身具有的优点外,还能带来简化施工,节省材料成本和建筑面积等效益。
日前,绝缘穿刺线夹（IPC）在天安门广场照明系统改造及上海浦东机场照明工程的施工中被采用。它将在高效、节能、安全的照明系统中发挥重要作用。
天安门广场的改造及浦东机场的建设均系国家重点工程，IPC在其中的电力照明系统的安装，实施工作中发挥了重要作用。
以往这类施工的传统作法是采取手工剥皮，再用缠线的方式从主干电缆引出分支导线到各照明位置。这样的做法有很多不利的地方，如手工操作费时，另外一个照明工程往往设计成百上千，那每一盏灯都需从主干电缆引出一支线，这样主干电缆被剥得千疮百孔，必定会降低安全系数，而且造成能量损耗。
但是绝缘穿刺线夹是专门为克服上述不利因素而设计的一种特有产品。IPC的穿刺结构，安装简便及绝缘导线无需剥皮的优良特性已在上述两项工程的应用中得到充分体现。这样大大节约了施工时间，且增强了安全性及保证了能量的有效传输。可以说IPC的设计为降低低压绝缘线缆的连接提供了一种快速、简便、高效、节能、可靠的连接方法。
分支电缆就是一种为现代建筑度身定做，量体裁衣的专业产品，具有最佳的适用性和技术经济性，但在工程设计中，需注意一点———那就是分支线的保护问题。对由于支线截面一般都有比干线小，因此，当支线发生过载或短路坟，干线保护系统一般不会对其发生作用，必须在支线配电箱中设置保护器，保护器与分支接头问题不超过3m，如超过，分支线必须受敷设在不燃的管或槽中，且当该段发生单相或两相短路时，干线保护应能够断开。对此，应予以注意。
电缆绝缘穿刺线夹早已在发达国家使用，并已有３０年安全运行的历史，大量应用于建筑物内配电、室外架空线路和电缆直埋线路，电气性能产品符合ＩＥＣ及欧洲电气标准。采用电缆做为中小型高层建筑的竖向大容量供电干线，使用电缆绝缘穿刺技术做为新型电缆分支，使供电线路具有最佳性价格比，使供电方式多样化，满足各种建筑物和不同环境的配电需求，达到最佳的社会效益、经济效益和环境效益。

还以为是分支电缆制作的技术呢？