浅谈电气设计中电线电缆的选用

关键词：建筑电气；防火；电线；电缆；选用 

　　1 电线电缆选用 

　　1.1 相关规范规定 

　　建筑中，电线电缆的基本功能是为电气负荷输送电力。在输送电力的过程中重点需考虑的问题有： 

　　①减少线路损耗，保证供配电系统正常运行； 

　　②防止电气火灾； 

　　③火灾发生时，应有利于人员的疏散； 

　　④发生突发事件，尤其是发生火灾时，应确保防灾设备、消防设备的正常运行。这些问题中，①是属于配电正常运行的问题；②～④则是属于安全问题，它们对于中、低压配电系统均适用。但是在建筑电气设计时，如何正确地选择电线电缆，往往还是存在一些问题和模糊的认识。在相关的规范中，对不同的场所和消防用电设备在火灾时延续供电时间做出了规定。 

　　1.2 电线电缆分类及选用要点 

　　在我们的日常设计中，有多种类型的电缆，在什么情况下选用何种电缆呢？首先我们来看看电缆的分类及定义： 

　　①普通电线电缆：不具有阻燃、耐火、无卤及低烟等特性的电线电缆 ； 

　　②阻燃电线电缆：难以着火并具有阻止或延缓火焰蔓延能力的电线电缆； 

　　③耐火电线电缆：在规定温度和时间的火焰燃烧下仍能保持线路完整性的电线电缆； 

　　④无卤低烟阻燃电线电缆：材料不含卤素，燃烧时产生的烟尘较少并且具有阻止或延缓火焰蔓延的电线电缆 ； 

　　⑤无卤低烟阻燃耐火电线电缆：材料不含卤素，燃烧时产生的烟尘较少并且具有阻止或延缓火焰蔓延、可保持线路完整性的电线电缆。 

　　1.2.1 阻燃电线电缆 

　　阻燃电线电缆根据GB/T18380.3-2001 规定的不同等级标准的实验，可分为A、B、C、D 四种阻燃等级，其要求应符合表1的规定。 

　　在实际的工程设计中，主要考虑选用的是A、B、C 这三个等级的电线电缆。从表1我们可以看出，当试样所含非金属材料总体积达到7 L/m 时，就应该选择A 级阻燃电缆。而在工程设计中，变配电所的出线往往有数十条电缆，而且截面也不尽相同。这就需要我们对电缆的非金属材料总体积进行统计，从而决定需要选用何种等级，并根据电缆在桥架或线槽内的占空比确定需要采用的规格以及桥架或线槽的数量。 

　　1.2.2 耐火电线电缆 

　　对于耐火电线电缆，则应通过GB/T19216.21-2003（等效IEC 60331）标准的试验，其耐火试验要求应符合表2在火焰条件下电缆的线路完整性试验。 

　　1.3 敷设方式的选择 

　　选择电线电缆，与敷设方式直接有关，因为敷设方式直接关系到对电缆的保护程度。在建筑内敷设方式主要有：电缆桥架或线槽敷设、穿管明敷、穿管暗敷、直接敷设等。 

　　1.4 无卤低烟电线电缆 

　　当建筑中发生火灾，燃烧时产生的烟气、有毒气体等，应予以充分考虑。有毒气体的蔓延和扩散，将造成人员伤亡。为了使建筑内的人员能尽快安全疏散，可采用无卤低烟电线电缆（烟气毒性小、烟气透明度高、利于逃生）。例如八方电工集团生产的辐照交联低烟无卤阻燃耐火电线电缆。值得注意的是，有的人在设计时考虑采用无卤低烟电线电缆，设计说明中也明确了采用无卤低烟电线电缆，但在标注电缆型号时，却又错误地将有卤的电线电缆标注上去。因为低烟无卤电线电缆型号中不应有“V”。凡是带“V”字母，就表示含有卤化物，就不属于无卤电线电缆。 

　　2 其他设计要点 

　　2.1 检测技术的应用 

　　要使配电线路安全可靠，除了正确的应用之外，还需要有良好的管理。不要等到出现问题才去处理，而应转变思路和做法，在出现问题之前就能发现隐患，提前处理，解决问题。然而在当今大型建筑中，这种管理若依靠人工是难以实现的，必须借助现代的一些科技手段和技术，对电线电缆进行必要的监测。例如火灾漏电探测，线缆的漏电并非表示火灾发生，而是表明线路存在火灾的隐患，需要对线路漏电进行检查。因为长期漏电将会导致线缆的绝缘过早老化，从而导致线缆短路发生火灾。另外，在大量线缆集中敷设的线槽中，采用线型感温探测器，对线缆的温度进行监测。设计合理时，线缆在正常工作时温度较低；一旦出现过负荷现象，线缆会出现温升。早期对异常温升进行监测，可以查找出故障，避免故障进一步蔓延和发展，防止火灾发生。 

　　2.2 新型产品 

　　随着技术发展，多种新型电线电缆研发出来，并应用于实际工程。从耐火阻燃的效果上看，火灾时延续供电时间都有所提高，达到甚至超过规范规定的火灾时的持续供电时间。例如上海高桥电缆集团研发的超阻燃电缆，其非金属含量可达到50L/m 甚至更高，这就极大地解决了线路在敷设过程中所需解决的阻燃级别问题，也极大地提高了电缆的安全性。另外中压耐火电缆采用的填充物中有氢氧化铝和氢氧化镁，这两种材料在不同的温度下会发生分解，释放出一定量的水分，使火灾时电缆在燃烧过程中单一的热传导成为热阻，达到规范规定的3h 耐火要求，从而大大提高了中压系统供电的可靠性，为低压应急供电提供了可靠的保证。另外，高桥的NG-A-1kV-4x35 隔离型矿物绝缘耐火电缆通过了英国标准协会BS-6387C.W.Z. 试验（在火灾条件下保持线路完整性的电缆性能要求，C ：耐火，经受950℃火焰燃烧180min ；W ：耐火防喷淋，经受650 ℃ 火焰燃烧15min 和喷水15min ；Z ：耐火耐撞击，经受950℃火焰燃烧和极限冲击15min），这也是我国目前唯一通过该项试验的产品，对于我们进行建筑电气防火安全设计十分有益。 　　2.3 铜、铝合金电缆在住宅配电系统节能中的应用分析 

　　关于铜和铝芯（或铝合金）电缆的应用，从耐火时间上看，消防线路还是应采用铜芯；对于非消防线路，缆线截面在16mm2 或35mm2 及以上时，可以采用铝芯（或铝合金）电缆。铝芯（或铝合金）电缆从供配电性能方面，与铜芯电缆无区别，但是从节能和减排方面，还是具有一定的优势。因为冶炼1t 铜和1t 铝所耗的能源差异很大，且1t 铝所能制造出来的电缆比1t铜要长。因此在北京市地方标准DB11/ 687-2009《公共建筑节能设计标准》中，就有专门的条文，并用了较大的篇幅进行说明。在实际工程设计中，希望广大设计人员在保证供配电系统的安全可靠性的同时，在电气节能方面，为节能减排多做一些工作。 

　　（1）应用中的电导率。从公式R=ρ*L/S式中：R-导体的电阻，Ω；ρ-导体的电阻率，Ωm；L-导体回路的长度，m；S-导体的截面，mm2。 

　　得知：电阻率是固有的，对于具体工程而言，长度不变，就只有改导体的截面了。铜的电阻率为0.0172×10-6Ωm，铝的电阻率为0.0282×10-6Ωm。当铝芯截面为铜芯截面1.6倍时，就能保证同样的导电性能，也就是增加60%的导体截面，增加26%的直径。这里需要说明的是，上述铜的电阻率是对紫铜而言，而黄铜的电阻率为0.07×10-6Ωm，就远大于纯铝了。在实际节能应用中，通过紧压工艺，将铝紧度控制在0.95以上，电缆外径的增加低于26%。另外，专家、学者们在工业纯铝中加入镁、钙、硅、铁等元素制成的铝合金，其电阻率也有所降低。从而在节省大量铜材料的同时，电缆占用空间的增加也在可接受范围。 

　　（2）应用中的载流量。电气性能相同条件下，相比于铜电缆，铝电缆直径要大1至12毫米。铝合金电缆在住宅配电系统节能的应用中，在相同导线性能满足的条件下，重量相同的铝合金电缆是铜电缆长度的两倍。故载流量一致时，铝合金电缆仅为铜电缆的一半。质量缩减的同时，亦降低了对住宅配电系统的支撑设备要求。 

　　（3）应用中的抗蠕变性。在住宅配电系统节能的应用中，合金电缆因其特殊的热处理工艺及合金配方，使得金属在压力和受热下的蠕变倾向大大的降低，其压缩性能和抗蠕性被提高了300%之多。当实施供电中，其与锡之间亦无反应，不会受到腐蚀。电缆化学性质稳定，故障减少，使用寿命得以保障，避免了因电缆腐蚀，电阻增加所带来的线损耗。 

　　（4）应用中的机械性能。因铝合金电缆独特的加工工艺和合金配方，使其在住宅配电系统节能应用中，柔韧性能大放异彩，比铜电缆高出了25%，铜缆的一般弯曲半径是外径的10到20倍，而铝合金电缆仅为7倍，且其电气连接具有和铜一样的稳定性。铝合金电缆所提供的配电系统在保证安全性的前提下，能提高安装效率，节省成本。 

　　（5）应用中与电器设备的匹配。由于电器设备的接线端为铜排，因此铝合金电缆需用铜铝过渡接线端子与电器设备相连接。铜铝过渡接线端子在以前已使用了很长的一段日子，技术已很成熟了，使用起来问题不会很大。不过有一点需要注意的是，因为铝合金电缆在同等载流量的情况下，截面增加了，电器设备的接线端的铜排需要另外加工，但所增加的费用极微 

　　结语 

　　本文从相关规范规定及实际应用经验出发，从电线电缆分类及选用要点、敷设方式、电缆及光缆产品的燃烧性能、中压线路设计、新产品新技术的应用等方面，详细分析了建筑配电设计中电线电缆、敷设方式等的选择，提出了建筑电气防火设计中电线电缆的应用要点，希望能对广大设计人员在建筑电气防火设计时有所帮助和提示，合理设计，保证供配电系统的安全可靠性，做到安全，节能。 

　　参考文献 

　　[1]中华人民共和国公安部.GB 50045-95 高层民用建筑设计防火规范（2005）[S]. 北京： 中国计划出版社， 2005. 

　　[2]中华人民共和国公安部. GB 50016-2006 建筑设计防火规范[S]. 北京： 中国计划出版社， 2006. 

　　[3]中华人民共和国住房和城乡建设部. JGJ16-2008 民用建筑电气设计规范[S]. 北京： 中国建筑工业出版社， 2008.