矿物绝缘电缆在超高层建筑的施工技术

矿物绝缘电缆在超高层建筑的施工技术赖铭炘引言: 而随着城市化进程的加快人们的梦想终于得以实现：“鹤立鸡群”的摩天大楼在全球城市建筑中拔地而起，也在我国各大城市纷纷“试比高” ，而在我们广东省特别是广州和深圳市的高层建筑越来越多。现规划中的广州珠江新城几乎全部是由高层建筑和超高层建筑组成。超高层建筑对其供电可靠性和消防系统提出了越来越高的要求。在消防供电干线中也大量应用了矿物绝缘电缆，而矿物绝缘电缆的施工技术相对传统耐火电缆的施工技术大有不同，以下就通过本文对上述问题进行详细探讨。1.超高层建筑的特点a 最显著的特点就是建筑高度比较高。1972年在美国Pennsylvania(宾夕法尼亚州)的Bethlehem (伯利恒市)的国际高层建筑会议上。将4O层以上建筑高度在100 m以上的建筑定义为超高层建筑。我国长期以来没有“超高层建筑”的官方定义直到GB 503522005 民用建筑设计通则颁布执行， 才有超高层建筑的定义。 民用建筑设计通则第312条第2款指出。“建筑高度大于100 m的民用建筑为超高层建筑。”GB 5004595高层民用建筑设计防火规范(2005年版)也对100 m以上的高层建筑做出了更严格的要求和规定。b建筑规模大 在建筑高度增加的同时，建筑面积也随之增大c .功能多人员密度大 ；通常一栋超高层建筑中包含办公、酒店、商业等功能，可同时容纳数万人。在紧急情况下疏散时间长。疏散难度大E1， 。d用电量大变配电所数量较多。为了深入负荷中心，除了总变配电所外。往往在地下层、避难层或设备层、顶层设置分变配电所。表1 部分超高层建筑电源相关参数建筑名称 广州利通广场 广州珠江城广州高德置地广场深圳平安国际金融中心上海环球 金融中心建筑面积 159500m2 448000 m2 390000 460000 m2 381600 m2建筑高度 303m 309m 250m 588m 492m层数 65层 71层 48层 116层 101层功能 办公 办公超五星级酒店、酒店式公寓、办公、商业办公、商业超五星级宾馆、写字楼、会议室、商业电源3路10kV电源，同时工作，互为备用4路10kV电源，3用1备2路10kV电源，同时工作，互为备用9路10kV电源， 6用3备3路35kV电源，同时工作，互为备用总容量 19200kVA 45200kVA 39500kVA 55500kVA主站35/10kV， 312500kVA每个避难层均设分站变压器单位安装容量120.4 VA/ m2 100.9VA/ m2 101.3 VA/ m2 120.7VA/ m2 98.3VA/ m2由此可见，保证超高层建筑中供配电系统的干线电缆的可靠稳定性非常重要。2. 建筑竖向干线采用矿物绝缘电缆的依据JGJ 162008 民用建筑电气设计规范第13104条规定：1 火灾自动报警系统保护对象分级为特级的建筑物其消防设备供电干线及分支干线，应采用矿物绝缘电缆。2 火灾自动报警系统保护对象分级为一级的建筑物， 其消防设备供电干线及分支干线，宜采用矿物绝缘电缆。GB 5011698火灾自动报警系统设计规范第311条规定，建筑高度超过100m的高层民用建筑为特级保护对象。综合上述两本规范。超高层建筑中消防设备供电干线及分支干线应采用矿物绝缘电缆(即矿物绝缘电缆)。3.矿物绝缘电缆的特点矿物绝缘电缆截面图矿物绝缘电缆以高导电率的导电线芯（熔点1083）、绝缘材料（熔点2800）、铜护套（熔点1083）为基本结构组成，当电缆需要防腐处理时可外加一层聚氯乙烯。由上述可见，矿物绝缘电缆具有非常优秀的耐火、耐高温性能，电缆自身无法燃烧，也不会引发火源。即使有外在火焰的烧烤，电缆仍可正常工作。同时，只要火焰的温度低于铜的熔点温度，火情消除后，电缆无需更换，仍可正常使用。这也是矿物绝缘电缆在消防系统中使用的原因。但是，矿物绝缘电缆的缺点也非常明显，氧化镁很容易吸潮，吸潮后绝缘电阻急剧降低，矿物绝缘电缆将失去其应有的作用。对于矿物绝缘电缆来说，其中间联接器和端头是防潮的关键，这两个关键点处理好了，使矿物绝缘电缆的性能能够得到保证。另外，矿物绝缘电缆的柔性很差，施工放线要保持顺直比较困难。同时由于超高层建筑具有随风偏移的特性，其竖向干线采用矿物绝缘电缆将使电缆联接器和端头长期处于振动状态，可能给矿物绝缘电缆的防潮性能带来一定的影响。矿物绝缘电缆具有无烟无毒、载流量大、防爆、耐腐蚀性能高、使用寿命长、机械强度高、接地可靠等优点。在安装方面, 除大规格电缆较硬, 拉直和布放电缆有一定困难外, 只要掌握正确的安装方法, 也具有不少优点: 不需电缆槽架, 可直接安装于支架或梯架上下, 降低电缆桥架的造价, 缩短安装时间; 可直弯, 对安装场地适应性强。4.矿物绝缘电缆选用的技术要点矿物电缆生产长度有限，在电缆敷设长度不够时，需要中间连接器。但电缆接头越多，则封端越多，电缆绝缘电阻值难以保证。而且中间连接器价格很高。因此矿物电缆订货时，应根据设计图纸和现场情况，明确要求厂家提供一定长度的矿物电缆，以尽量减少中间接头。另外例如BTTZ-425多芯电缆最大长度为80米,现场实际长度超过80米时，可建议设计单位采用4(BTTZ-125)单芯电缆(其最大长度为500米)以减少中间连接器。电缆技术参数表型号 电缆外径 mm成品电缆最大长度 m型号 电缆外径成品电缆最大长度 mBTTZ 12.5 6.6 500 BTTZ 24 11.3 280BTTZ 14 7.2 500 BTTZ 26 12.4 160BTTZ 16 7.7 500 BTTZ 210 14.2 140BTTZ 110 8.8 500 BTTZ 216 16.2 110BTTZ 116 9.8 500 BTTZ 225 19.1 80BTTZ 125 11.1 500 BTTZ 34 11.9 250BTTZ 135 12.2 450 BTTZ 36 13.0 150BTTZ 150 13.6 200 BTTZ 310 15.1 130BTTZ 170 15.2 170 BTTZ 316 17.6 110BTTZ 195 17.4 145 BTTZ 325 20.2 75BTTZ 1120 18.8 120 BTTZ 44 12.9 200BTTZ 1150 20.4 100 BTTZ 46 14.2 180BTTZ 1185 22.9 82 BTTZ 410 16.3 110BTTZ 1240 25.8 65 BTTZ 416 19.3 95BTTZ 1300 28.6 48 BTTZ 425 22.6 80（以上参照宝胜电缆厂提供的数据，不同生产厂家成品最大长度不同）5矿物绝缘电缆安装施工方法5.1矿物绝缘电缆在超高层建筑的垂直敷设传统的矿物电缆垂直敷设常用方法有三种：一是沿敷设路径分布众多人员合力提拉，这在楼层不高和电缆截面不大的情况下仍可实行；二是采用电动卷扬机的钢绳向上牵引。但两种方法都各有弊处。前者既难保证施工安全。又产生大量的人工费用；后者除了安全因素问题，还存在着施工过程对矿物绝缘电缆产品质量保护的问题。钢绳牵引电缆，随着电缆上升而重量增加，受力点及上部缆体受力增大，可能会造成电矿物绝缘电缆铜护套的机械损伤以及绝缘材料的受潮，楼层越高，问题越明显。针对上述问题，超高层建筑的矿物绝缘电缆垂直敷设首选高位下放的施工方法。首先将整盘矿物绝缘电缆吊运上高层，利用高位势能把电缆由上往下输送敷设，用分段设置的“阻尼缓速器”对下放过程产生的重力加速度加以克制，“阻尼缓速器”的结构由3个导轮和角钢支架组成。导轮的摆脱位置和矿物绝缘电缆绕经路径是“阻尼缓速”的关键。装配时，导轮与轴杆配合要稍紧，上下导轮位置固定不变，中间导轮可左右调整，以适应不同规格矿物绝缘电缆允许的弯曲半径。通过“阻尼缓速器”有效地衰减下放电缆的重力加速度。调整中间导轮位置可改变其减速量。理想的调节效果是：当作业人员向下施力时，矿物绝缘电缆克服阻尼下放运行。当停止施力后，矿物绝缘电缆在阻尼缓速器作用下减速直至停止。但该施工方法受到多方面条件的制约，并不能广泛地应用。其一，塔吊竖直运输的条件必须足够，保证电缆能运输至高层。其二，由于部分矿物绝缘电缆在其他楼层敷设，塔吊运输受到限制，且施工货梯的承重及容量的制约，使材料的运输成为了难题。所以施工过程中只能根据施工现场的实际情况采取不同的施工方法，根据不同的情况采取最优的方案，做好矿物绝缘电缆的成品保护。同时，根据矿物绝缘电缆的特点，必须保证垂直段的矿物绝缘电缆的完整，避免或尽量减少矿物绝缘电缆的驳接，减少中间联接器的使用，并且做好垂直电缆的固定措施。5.2矿物绝缘电缆终端头制作矿物绝缘电缆终端头成品示意图矿物绝缘电缆终端头内部结构图5.2.1、将电缆按照所需长度先用管子割刀在上面割一道痕线，再用斜口钳将护套铜皮夹在钳口之间按顺时针方向扭转，以一步步地夹住护套铜皮的边并以较小角度进行转动剥离，直到道割痕处。5.2.2、用清洁的干布或砂纸彻底清除外露导线上的氧化镁绝缘料，然后将束头套在电缆上，并将压盖的零件垂直拧在电缆护套铜皮上。开始时应用手束拧，并用束头在零件上滑动来检查压盖的垂直度。确认垂直后再用管丝钳夹住压盖的滚花座继续进行安装，直至护皮一端低于压盖内局部螺纹处。5.2.3、从约距电缆敞开端 1 米处用喷灯火焰加热电缆进行防潮，并将火焰不断地移向电缆敞开端，以便将水分排出干净，且只可向电缆敞开端移动火焰，以免将水分驱向电缆内部。5.2.4、用欧姆表分别测量一下线芯与线芯、线芯与护套之间的绝缘电阻，测量值必须达到200M以上，若测量结果达到要求，则可以在压盖内注入封口膏，封口膏应从一侧逐渐加入，以便将空气排尽。等封口膏加满，再压上罐盖，做好密封处理，接着用热缩套管把线芯套上，用喷灯热缩。5.3矿物绝缘电缆的中间驳接由于矿物绝缘电缆生产当度受电缆原材料长度的限制，或放线过程中受不同电气回路电缆配备的影响，使得电缆敷设安装过程中，需采用中间联接器将两根相同规格电缆联在一起，以保证满足线路长度的需要。该联接器的二端均由内螺纹无缝铜管、黄铜罐或热缩管、铜压接管和热缩绝缘套管等配件组成。1压盖螺母 2压缩环 3压缩本体4 热缩绝缘套管 5 铜套管 6 铜压接管矿物绝缘电缆中间联接器的制作方法与终端头的制作方法基本相同，驱潮、绝缘测试、绝缘等工作都必须要做好，铜压接管必须把线芯与线芯做好紧密连接。6.超高层建筑结构偏移对于矿物绝缘电缆的影响6.1超高层建筑多为钢结构，当受到风的影响下，建筑物会产生不同程度的摆动，造成结构的偏移。超高层建筑结构偏移的产生对垂直敷设的矿物绝缘电缆造成的影响：a) 由于矿物绝缘电缆不可避免地采用了中间联接器进行连接，中间联接器可能会由于结构的摆动使其发生松动，这样氧化镁会受潮，使矿物绝缘电缆的绝缘电阻降低。b) 电缆终端头与用电设备连接，摆动可能会造成电缆终端头的密封胶受损，进而造成氧化镁受潮，使矿物绝缘电缆的绝缘电阻降低。6.2虽然超高层建筑结构的偏移对矿物绝缘电缆产生的影响比较细微，但长期处于该状态下，矿物绝缘电缆的质量还是难以保证。针对这种情况，施工时要做好相应的措施：a) 经国家电线电缆质量监督检验中心的试验证明，只要正确使用矿物绝缘电缆的中间联接器和终端头，将矿物绝缘电缆压紧、密封。矿物绝缘电缆的施工质量还是有保证的。b) 针对结构偏移产生的震动，施工时可以参考母线槽垂直安装的施工方法，在特定的距离上安装可活动桥架，起伸缩作用。这样可以大大减少由于震动对矿物绝缘电缆带来的机械损伤。c) 分段使用矿物绝缘电缆，尽量减少矿物绝缘电缆的长度，特定高度合理安装检修箱。d) 在施工允许的场合上，可以适当弯曲矿物绝缘电缆，做成膨胀环。矿物绝缘电缆膨胀环7.超高层建筑矿物绝缘电缆垂直敷设的涡流现象单芯矿物绝缘电缆的护层在交流电的作用下会产生微量的涡流，多根使用时，未防止涡流的叠加，必须通过不同的排列方式敷设来减少涡流的影响，在超高层建筑中，大多数的矿物绝缘电缆都需要垂直敷设，相对于水平敷设，垂直敷设时矿物绝缘电缆的排列难度相应增大，所以应该更加严格控制矿物绝缘电缆排列的施工。下图为矿物绝缘电缆正确的排列方式。