加强管控配电线路载流能力的重要性

摘要:在建筑电气的配电线路主要的设备材料;目前主要有电缆及母线槽,如果加强科学管理、合理选用电缆及母线槽,各环节严格把关而鉴别配电线路的载流能力,有利于降低电气火灾事故,节约宝贵的铜资源,降低工程造价,实现节能降耗。

关键词:电线 电缆 矿物质绝缘电缆 母线槽 耐火母线槽 电缆标准载流能力 配电线路的载流能力 极限温升 安装前来料检验 工程调试检测 降低电气火灾事故 节约宝贵铜资源。

改革开放三十多年来,我国经济得到快速发展,在短短三十年时间内现代化的建设完成了发达国家百年时间的建设。快速的发展建设也使得工程质量管理严重脱节,埋下安全隐患。本文章介绍建筑电气的配电线路的载流能力,目前一般场所配电线路主要有电线、电缆、母线槽、消防设备配电线路主要有矿物质绝缘电缆、耐火电缆、耐火母线槽、矿物质耐火母线槽等;目前存在以下问题:

① 电线、电缆、矿物质绝缘电缆产品标准及产品认证型试试验,没有载流能力试验,载流能力是计算出来的数据参考与实际载流能力有差距。

② 设计因参考资料中来源载流能力数据不准,造成大部分设计人员放大电线、电缆截面,造成工程浪费铜资源,有些同时放大断路器的额定电流造成过载时上级断路器无法保护下级电力输送干线;

③ 施工规范对敷设布线要求不明确,因散热问题,集肤效应及电抗问题,造成载流能力下降,而引起发热。

④ 来料检验:现场无来料检验措施,抽样送质检站检验,检验品合格现场的产品大部分不合格,质量管理脱节。

⑤ 母线槽、耐火母线槽有载流能力不足,两端头焊铜、铝镀铜、铜包铝代替铜,有些载流能力不及额定电流的60%,母线槽或电缆在工程现场没有被查出来,造成安全隐患。

⑥ 现场的监理,投资商电气技术人员施工单位,有时间管理质量,但无责权而没有细管;去现场的设计人员及质检站监管人员,有权管理,但因没有时间而无法管理。造成质量管理的脱节。

⑦ 建筑电气工程施工质量验收规范,仅着重于施工质量,而忽视材料设备质量的监控,应该是整个工程质量,目前对进料材料的质量现场检验基本没有,造成质量管理的严重脱节。

因为以上问题,给建筑电气工程埋下了安全隐患,浪费铜资源,阻止了中国规范诚信的电线、电缆、母线槽企业的发展,在艰难中求生存,给造假伪劣产品的企业得到快速发展有机可乘。

如果要改变以上问题,需要从电线、电缆、矿物质绝缘电缆的产品标准规定和去完善载流型式试验。建筑电气设计规范、建筑电气工程质量验收规范,现场检验、授权于现场质检人员的质量管理权力应以最大的职责发挥现场工程人员才能,控制好配电线路的载流能力,杜绝建筑电气工程的安全隐患。降低电气火灾事故,实现节能降耗。

以下介绍配电线路的电线电缆和母线与载流能力有关的标准,产品认证,试验方法和设计选型、工程安装、工程质量管理、工程验收等及分析、以供大家参考。

一、电线、电缆标准与型式试验

1) GB/T 3048-2007 电线电缆电性能试验方法
2) GB/T 5013-2008 额定电压450/750V及以下橡皮绝缘电缆
3) GB/T 5023-2008 额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆
4) GB/T 12527-2008 额定电压1KV及以下架空绝缘电缆
5) GB/T 12706-2008 额定电压1kV(Um=1.2kV)到35kV(Um=40.5kV) 挤包绝缘电力电缆及附件
6) GB/T13033-2003 额定电压250V及以下 矿物绝缘电缆及终端等部分
7) GB/T19666-2005 阻燃和耐火电线、电缆通则

以上电线电缆:包括耐火电缆、矿物绝缘电缆等,所有产品的标准型式试验是没有载流能力试验项目,载流能力的验证主要是按照JB/T 10181电缆载流量计算和GB/T 16895.15-2002《 建筑物电气装置 第5部分:电气设备的选择和安装 》第523节:“布线系统载流量”的标准,据多方了解这些载流量是计算出来的,没有载流能力是实际检测出来的准确数据;计算与实际试验是有区别的,因为载流能力直接关系到集肤效应、散热能力、电抗、阻抗、电磁涡流、导体电阻率、敷设方法、安装工艺等及。同相多条电缆并联降容数据是无法计算准确的;在以往母线槽的经验计算数据与实际检测差距较大,严重的有些差距50%,笔者市场调查以下几种问题与载流能力差距较大。例如:

① GB/T 16895.15-2002标准内铝芯电缆是铜芯电缆75%~80%的载流能力,是不准的:因为铜的导电率97%以上,电阻率≤0.01777Ω·mm2/m,铝的导电率59%以上,电阻率≤0.029Ω·mm2/m;而按母线槽的实际载流测试,同样排规,铝排仅只有铜的60%左右。

② 同相多芯并联的降容数据涉及到电抗及集肤效应,载流能力降容较大,标准内没有详细提到可信和可靠的降容系数的问题。

③ 我国大部分的项目中,电缆通常敷设在封闭式槽盒(桥架)内,散热差,严重影响到其载流能力,有些项目严重的情况下,其载流能力只有梯式桥架内的50%,但是标准内按表52-B2的载流数据来给到用户以参考,实际上敷设的桥架结构不一样,实际的载流能力区别较大。

④ 不同的外护套和绝缘材料,其散热能力不同,内部的导体温度极不同,当然,载流能力也有区别。

⑤ GB/T 16895.15-2002 表52-A 各类绝缘最高运行温度
绝缘类型 温度限值(见注1)
聚氯乙烯(PVC)
交联聚乙烯(XLPE)和乙丙橡胶(EPR)
矿物绝缘(PVC护套或可触及的裸护套)电缆
矿物绝缘(不允许触及和不与可燃物相接触的裸护套)电缆
70(导体)
90(导体)
70(护套)
105(护套(见注2)
注:
1表52-A中所列的最大允许温度取自IEC出版物60502:1983和60702:1981,表52-C1至表52-C4和表52-C9到52-C12中的载流量值均以此为这些表的最大允许温度值。
2 导体温度超过70℃时,应该查明与导体联接的设备端子上的温度是否适当。
3 对某种类型电缆可以有较高运行温度,取决于电缆的额定温度以及端头、环境条件和其外部影响。

在表52-A内,聚氯乙烯(PVC)为70℃导体温度,交联聚乙烯(XLPE)和乙丙橡胶(EPR)为90℃导体温度,之所以这样设定是因为这些绝缘材料的耐热温度不同,但是,矿物质绝缘电缆不同,标准规定的温度分别为70℃和105℃的护套温度,因产品结构不同,内部导体的温度与护套表面的温度有差距,原因与绝缘材料的散热能力有关。单从表面的温度无法鉴别内部导体的温度,如果表面温度105℃,有些产品内部与表面的温差30~40℃,铜导体达到105℃会产生退火,温度升高电阻率加大,在运行过程电压降加大,载流能力也会下降,应该按内部导体的温度为准。

⑥ 环境温度
GB/T 16895.15-2002 523.2.2 空气中的环境温度为30℃,埋地电缆环境温度为20℃。我国大部分地区最高温度有40℃,因此我国环境温度标准为40℃,低压成套开关设备包括母线槽环境温度为40℃。如果采用绝缘材料是90℃的材料,照算导体极限温升值不应超过50℃,也就是≤50K时,可以确保未超绝缘材料的耐热性能;而GB/T16895.15-2002标准里规定环境温度为20℃、30℃时计算出来的载流能力比40℃环境温度时的载流能力少8~15%左右。

以上几个方面的总结:电缆标准及认证时的型式试验应增加与载流能力有直接关系的极限温升试验项目,凭该产品所采用的绝缘材料的耐热温度,减去40℃标准环境温度的温差值为允许温升值,极限值为70K,与低压成套开关设备、母线槽的载流能力相同。同相多条并联和槽盒式敷设也要做一下各种试验,才能保证提供给设计人员准确的载流能力数据设计选型。

二、母线槽标准与型式试验

母线槽,耐火母线标准我国目前已有完善的行业标准和国家标准。
1) GB 7251.2-2006 低压成套开关设备和控制设备 第2部分:对母线干线系统(母线槽)的特殊要求
2) JB/T 8511-2011 空气绝缘母线槽干线系统(空气绝缘母线槽)
3) JB/T 9662-2011 密集绝缘母线干线系统(密集绝缘母线槽)
4) JB/T 10327-2011 耐火母线干线系统(耐火母线槽)

母线槽型式试验项目
试验项目 条文号 检验目的
温升极限验证 8.2.1 载流能力的验证
介电性能验证 8.2.2 绝缘耐压
短路耐受强度验证 8.2.3 发生短路时的机械强度
保护电路有效性验证 8.2.4 故障电流的疏散能力
电气间隙和爬电距离验证 8.2.5 验证电气间隙和爬电距离
机械操作验证 8.2.6 插接开关箱的操作性能
防护等级验证 8.2.7 常温下防尘、防水能力
母线干线系统电气性能验证 8.2.9 A导体电阻B导体电抗C总阻抗D导体规格
结构强度验证 8.2.10 承受机械压力
滑触式干线系统耐久性验证 8.2.11 耐久性的验证
耐压力性能验证 8.2.12 承受压力
绝缘材料耐受非正常发热验证 8.2.13 绝缘材料的耐热性能
防止火焰蔓延的验证 8.2.14 防火焰蔓延的验证
建筑结构中防火挡板的验证 8.2.15 防火性能的验证
耐火水试验 GA/T537 4.3.1 在着火30分钟喷淋试验考验着火后的防水性能
耐火性能验证 GA/T537 4.3.2 耐火性能;耐火60分钟比GB/T19216、21-2003或BS 6387供火950℃,大于3小时

以上标准内母线槽的载流能力试验主要是检测母线槽极限温升值、试验方法为低电压大电流,母线槽通过额定电流下长期运行,测温探头、检测母线槽;连接头及插接口处的导体温度,ABCN相,每相需要检测;以最高温度点减去母线槽外边空气中的环境温度的温差值,就是温升值,单位为K,70K是70℃温差。空气中的环境温度变化时,母线槽内部温度都跟着变化,但是温差不变;因此产品通过型式试验、产品结构不变,材料不变,生产工艺不变,温差是不变,载流能力就不会变化,因此温升值确定了母线槽的载流能力。

三.产品认证

我国在2003年以前电线、电缆、母线槽都有行业生产许可证,在2001年我国加入世贸组织后,为了打开国门,公平贸易,实施了国家强制性CCC认证,电缆和母线槽都在第一批,十九大类132种产品的强制性CCC认证目录内。电缆因第一批目录指定五种电缆,部分电缆没有被点名的至今没有实施认证。母线槽:在第一批:第三大类内点名了,低压成套开关设备,低压成套开关设备是GB7251系列产品:低压开关柜、母线槽、动力配电柜、配电箱、电表箱、控制箱、电容柜等,低压成套开关设备从GB7251.1-GB7251.8母线槽是GB7251.2包括了所有的母线槽,因此所有母线槽需要CCC认证。

耐火电缆,矿物质绝缘电缆及特种电缆因没有被点名的电缆至今没有强制性认证。出现质量管理脱节。目前这些没有认证的产品也没有载流能力测试,有些连国家标准还没有采用的国外标准中的部分试验项目,委托试验,也可以在我国工程上普及使用,为了工程的安全,未规定认证的电线、电缆应需要有关部门加快完善统一CCC认证。同时母线槽及电线电缆与载流能力有关的外形结构、导体规格、温升值等数据应放在网上公示,有利于工程现场时查询和质量监督。

四、设计规范和设计选型

①电线、电缆设计与载流能力

目前,我国行业和国家相关设计规范JGJ16-2008 民用建筑电气设计规范、JGJ 242-2011 住宅建筑电气设计规范,GB500054-2011低压配电设计规范,这些规范对电缆设计选型是电缆的型号规格,关于载流能力数据,大部分按照《标准图集》,《设计手册》及《JB/T10181电缆载流量计算》,和《GB/T16895.15-2002 建筑电气装置、布线系统载流量的标准》及厂家的选型手册来选型的。这些标准的规范手册电线、电缆的载流能力没有一本资料是实际检测出来的真实数据。即使有些企业送检,但也是经试验检验所按以上相关标准计算出来的数据。本文以上提到异疑于载流能力计算与实际数据有出入,有以下几点质疑原由值得设计和相关专业人员探求、推敲。例如:

a)同一相多条电缆并用时,因集肤效应、电抗等,载流能力下降,是无法计算准确的;

b)电缆敷设在封闭槽合式桥架内,因散热问题,载流下降严重的有些达到50%,该计算多少折扣?

c)目前各手册及数据未经过实际检测,其提供的参考数据与现实运行数据到底有多大的差异?

d)设计工程施工的敷设方案不同,载流能力变化也各不相同,甚至相去甚远,所以,应明确敷设方法;电缆的载流能力应由检测导线内导体内部的温升值来验证,导体最高温度不超105℃,因超过105℃时,铜导体会退火;铝导体则更低。中国标准内普遍约定环境温度40℃,即:电缆的标准温升值,应按电缆绝缘材料的耐热温度减去环境温度40℃,为极限温升允许值,最高允许值<70k。

e)铝导体导电率是59%,铜导体率是97%,铝的导电率只有铜的60%,在标准内铝导体同等截面、同等绝缘材料是铜的75%-80%;母线槽同等结构、同等导体导体率只有铜的60%左右,计算载流是否准确。

② 电缆设计时为何需要放大,上级断路器额定电流不宜太大。

电缆载流能力的不确定的影响因素太多,所以,仅凭其一或某种参考工具书,无法确定电缆的真实载流能力。因此造成行业内或专业领域内,在设计选型时,往往尽可能放大设计余量来以求安全。但是有些设计人员把电缆规格放大了,同时,上级的断路器额定电流也放大了,则存在着较大的安全风险。设想一下:如果电缆因载流能力达不到上级断路器的额定电流,而当上级断路器技术性能常规超容10%时,大约需2小时才断开,超容20%时,大约需20-30分钟,开关才动作断开。电缆载流能力不足,上级断路器不动作,那么,发热会引起电气火灾事故的风险。笔者认为断路器(框架开关)的额定电流,按设计计算电流加10%左右为宜,电缆的余量应该放大些才安全。

③母线槽设计选型时应明确极限温升值≤70k。

目前不少工程母线槽因为设计没有明确温升值,只有设计电流应需要标注温升值,因为不同的环境温度、不同的绝缘材料耐温,如果只按国家标准,设计时没有明确温升值,在工程中存在争议,因为我国现在实施的标准为IEC60439转换为国标GB7251;IEC国际标准适应于全球环境温度:有些国家环境温度达到60多度;有些国家环境温度较低。而极限温升是导体最高点温度减环境温度,然而在欧美国家、日本、韩国、中国、香港、澳门全部极限温升规定在≤50K-65K之间,大部分的国家标准环境温度为40℃,环境温度加温升值≤105℃,因为铜排退火温度为105℃,那些国家和地区导体极限温升规定≤50K-65K。

我国强制性CCC认证始于2002年,型式试验标准约定:导体极限温升≤70K;继而于2011年起,行业标准JB8511-2011、JB9662-2011、JB10327-2011全部约定导体极限温升为≤70K。但是我国母线槽IEC国标标准转换为GB7551.2-2006时,是按照国际电工标准直译翻版的。极限温升是按照环境温度和绝缘材料耐热温度为依据的,标准规定由绝缘材料的耐热极限来确定导体的极限温升,于是,绝缘材料耐热温度提高,这样按照标准解释产品温升允许值提高,从而给小电流母线槽贴上大电流标牌从标准文字解释上予以判定为合格。但是,当设计余量不是很大时,这样的产品设备剧烈发热,可能会引燃连接的电线电缆,酿造出电气火灾:因为容易造成上级开关不动作,高温而烧坏连接电线、电缆绝缘材料。在有些项目中技术人员认为内部导体温升90K或更高,只要始端节不到70K,也是不会烧坏电缆的,这实是误区:因为母线槽在做温升型式试验时,其始端节裸露在空气中,热能直接从空气中散发;但实际安装干线中,一旦安装好始端头,都有箱罩着,如果箱体散热不好,其载流能力下降,那么,始端头的温度通常会高于连接头和插接口的导体温度。如果电缆绝缘材料的耐热性能比母线槽低很多,则即使有些项目负载仅接近额定电流的60%时就会烧坏电缆,引起火灾。因此设计时明确母线槽的温升值是非常重要的。母线槽极限温升值也应设计规范内规定≤70K。

④为何母线才按实际负载加10%最理想

母线槽设计为≤70K温升,其设计回路额定电流值时按设计计算电流加10%最理想。因为母线槽产品标准型式试验做过验证载流能力的极限温升试验,电流是很准确的,如果设计已明确温升值,按设计计算电流加10%左右是最理想的选择。况且,目前大部分的母线槽选用B级绝缘材料,而B级绝缘材料耐温130℃,中国环境温度为40℃。设计极限温升≤70K,40℃+70℃=110℃,在40°环境温度下满载运行,≤70K的母线槽长期满载运行,其内部最高温度≤110℃,绝缘材料还有20℃余量,可以长期过载10%左右,上级断路器过载10%电流约2小时会自动跳闸,安全是有保障的;如果在环境温度20-25℃,长期过载能力超过20%,如果实际负载电流只有90%,在20-25℃的环境温度下设计选型按导体极限温升≤70K,则实际负载电流余量已有30%左右,形成安全的配电系统。因此母线槽加10%余量完全满足实际运行安全的需要。

五、安装与质量验收

① 来料需现场检验

在建筑工程中的建筑电气工程安装与验收 ,主要现行标准版本号为:《GB50303-2002》。但此标准中, 没有对母线槽载流能力的相关技术参数的检测项目;而电线、电缆有检测电阻率。

在我国工程建筑蓬勃发展时期,最为突出的现状是工程众多而质检站人员过少,以致监管部门的相关人员对于现场材料设备的质量监督一向是有心无力。所以,应该把权利和责任下放到现场的监理和安装人员,实行“谁检验谁承担责任”。

以往电线、电缆的检验,基本上是送检到当地质检站或检测所检测。近年来电线、电缆抽样去质检站检测的结果全是合格的产品,而真相就是目前工程上用的电缆大部分却是不合格的,究其原因在于管理脱节,所送检的产品与现场实际施工的产品不同;再加上抽检的试验所只对抽样样品负责,不对工程负责,现场安装人员和监理认为质检站已抽样检验合格,有了检验报告,已完成了现场人员的工作职责,存在工作上的质量安全漏洞。如果改变流程和方式,例如:来货现场抽检5%的产品电阻率,现场检验可以充分发挥现场安装技术人员、用户、监理的责任心,并提高检测技术水平,可以有效地控制目前工程项目中存在的严重的电缆质量问题,以维护、规范诚信的电线电缆行业健康、有序地发展。

② 安装电缆的施工敷设与载流能力有关

电缆敷设的层间与敷设间距都会影响电线、电缆的载流能力,我国大部分工程采用封闭式槽盒内敷设电缆,而封闭式槽盒内载流能力降容的数据,需值得进一步实际测试。现有的《GB/T16895.15-2002》标准中的参考数据与实际有不少差异,应值得业内多多关注和深究。另外多条电缆并联在同一回路同相上使用时切需注意以下两点:

1) 多条电缆并用同相时因集肤效应及电抗问题,载流能力降容没有明确和详细数据可参考或理论推算;

2) 多条电缆并用同相时,如果其中有一条电缆安装时接头没有接好、可能大部分电流从另外同相电缆上通过,会造成其它同相电缆发热引起短路或更严重的火灾事故。

③工程调试验收

工程调试的验收在《GB50303-2002》第10.2.4章节内,“对630A的导线或母线连接处,在设计计算负荷运行情况下应做温度抽测记录,温升值稳定且不大于设计值。”该条文在一般条款内,而此条文是唯一的与干线载流能力有关的检测项目。在过去的10年,全国大部分的质检站及监理没有对母线槽和电缆的接头做温升测试,也就是说:过去的10年,由于质检部门不重视“一般条款”,所以,母线槽、电缆安装完毕后,与载流能力有关的检测项目是没有测试的。因此是质量监管脱节,埋下安全隐患。

电缆、电线及母线槽工程来料检验应需要加强管理和监督。只有做到现场来料检验才能管理好材料的质量及明确责任的承担。工程建筑项目的施工就像工厂制造产品,工厂匹配了检验员,同时,设置了来料检验、过程检验、出厂检验等流程,但是,若没有企业的检验规程,没有明确需要检测的项目,那么,质检岗位的人员是无责任的,因为工作人员不知道要检什么。而企业若没有明确的检验规程,则不能确保产品质量,那么,应该是企业责任。所以,同样的道理,建筑电气工程也是一样,工程施工质量验收规范与工厂的检验规程是一样,工厂检验规程指导工厂质检人员把好质量关;工程施工质量验收规范是指导全国所有从事建筑电气技术人员(包括从事建筑电气工程施工单位,技术人员,监理及质检站人员等)的导向规范。如果没有规定明确要求检验项目,现场人员不会去检验,工程出现质量管理脱节,由此出现的质量问题的责任应归于编写组。在现代化的建设中建筑电气应控制好来料检验、施工过程检测、工程竣工调试检测。有了优质的材料才能建造优质的工程,因此来料检验,应该是建筑电气工程施工质量重要把关的环节;工程安装完毕,调试验收,是成品移交前检测,才能有保工程质量。

④ 质量把关应该放权

目前我国建筑电气的工程验收工作主要的权利是在设计人员和质检站,虽然现在工程上都有了监理,但是有职无权、走过场,原因在于:建筑电气工程施工质量验收规范内没有明确指明需要现场监督质量项目的方法,现场施工单位和监理没有责任把好现场的产品质量。有些检验的项目指明抽检到质检站去检验,既增加了工程的费用,而且没有达到实质性的作用。因此而造成管理的脱节,质量的盲区。

笔者认为质量把关只有现场技术人员直接参与把关才能实现,而监管部门只能明确要求现场人员需检验的项目,以及指导切实可行的检验方法及强调实施,才能发挥远程监管的作用。现场质量没有管好,责任归现场人员承担,监管人员可对现场人员实行处罚制度,严重的承担刑事责任。设计人员、质检站不参与具体验收工作,设计人员只能对设计图纸负责;不应参与工程验收,质检站质量监管人员负责严格审核资料,检查认证产品与实际产品现场验收资料中相关检测参数是否符合和一致性;对监理、甲方电气负责人及施工单位电气负责人实行监管。现场的检验工作尽量由现场施工单位电气负责人、用户电气负责人和监理电气负责人来负责检验及监督,实现责任分明,谁检验谁负责,才能提高全国从事建筑电气工作人员终身的责任和提升技术水平,真正做到职责分明责任明确。放权管理既能减少质检站工作人员的工作量,又能有效控制工程质量。

六、GB50303-2013建筑电气工程施工质量验收规范、送审稿与载流能力有关的争议。

2002年以来,我国建筑电气工程母线槽的安装,目前按照 GB50303-2002 建筑电气工程施工质量验收规范 标准。该标准没有对于母线槽载流能力有关的检验项目:没有来料检验,也没有安装过程检验,只有在安装完毕设备调试时检验温升值,该检验方法写在GB50303-2002 10.2.4条内,是一般条款,对于一般条款全国所有质检站不重视,大部分没有检验, 10年来给工程埋下了严重的安全隐患,使规范的企业生存困难,使劣质产品大规模在工程中使用,做违劣产品的企业得到快速发展。经过10多年艰苦生存下来的规范企业,本来在修改GB50303-2002看到了希望,但是规范的完善之路却无比漫长艰难。现就该标准中与载流能力有直接关系的以下问题,供大家探讨:

① 来货应检查CCC型式试验报告及温升报告

GB50303-2013《建筑电气工程施工质量验收规范》修编送审稿3.2.17第1条,“3C型式试验报告及温升报告原因是:报告应与产品规格相符、且报告内容齐全,”送审稿讨论:要么取消此条,要么条文修改为“有异议时提供”。我国强制性3C认证在网上公示的母线槽认证证书资料,只有电流规格、IP防护等级、Icw短路耐受强度的参数,但关系到载母线槽流能力有关的技术参数,证书和网上却没有公示。例如产品结构、极限温升、导体规格,导体材质、外壳材质、这些与载流能力有直接关系,同等材质、同等规格的导体母线槽内,因结构不同,有的产品载流能力差距20%~50%,因此CCC型式试验报告要与3C证书同时使用,提供产品时应提供3C型式试验报告,同时应需提供每个电流规格的母线槽产品的温升检测报告才能鉴别,因为,我国CCC认证是一个证书覆盖多个电流规格,型式试验只做大电流的覆盖小电流,所覆盖的小电流是没有做温升型式试验的,其他型式试验项目的技术参数,由于大电流经过试验,若结构一样,则由此得出所覆盖的小电流也差不多。但是,温升直接关系到载流能力问题,有些产品覆盖的小电流每平方毫米通电能力大于试验电流规格,所以,应该需要提供温升试验报告,以证明所覆盖电流的载流能力。

② 核对报告导体规格

3.2.17第1条第(3)点指出“导体规格应与3C型式试验报告中导体规格一致,当对导体的载流能力有异议时,应送资质的试验室或试验单位做极限温升试验,额定电流的温升应符设计要求,设计无规定时,温升不应大于70K”,送审搞讨论要取消≤70K限值,按标准,我国母线槽标准3C型式试验标准≤70K行业标准JB/T9962-2011、JB/T8511-2011、JB/T10327-2011是≤70K,国家标准与国际接轨,目前实施的国家标准GB7251.2-2006极限温升值按以下因素而限定:

1 导体材料的极限温度

2 对相邻设备的可能影响

3 与导体接触的绝缘材料允许温度极限

4 导体温度对与其相连接电器文件的影响

5 对于接式触点,接触材料的性质和表面处理

如果按照GB7251.2-2006标准的条文解释,其温升值按以上各种因素来进行判定,没有指定的允许极限温升值。在实际工程及设计过程、投资商、施工、验收过程基本不看产品标准及现场使用条件、与母线槽连接的材料是否能承受,例如:按国标,如果甲方在订货时未明确温升值,来货产品的导体极限温升是90K,甚至高于100K,也是常有在工程上见到。

现假设:如果绝缘材料采用H级,母线槽导体极限温升值140K的产品,载流能力只有≤70K的60%电流,按标准条文解释,则为合格产品。因此需明确温升值,才能确保电流和配电系统的安全。按实际需要分为消防配电线路和普通配电线路,消防用的耐火母线槽≤100K,其他母线应≤70K。因耐火母线槽的绝缘材料耐温高,在投入消防需要运行时才满载运行,运行时间往往不超过24小时,可以提高温升值。

GB/T16895.15矿物质电缆与普通电缆也不同,普通电缆检测导体温度70℃、90℃,而矿物质电缆检测护套温度70℃—105℃,矿物质电缆实际导线温度比普通电缆也提高30~50℃,载流能力差距较大。

③ 检验导体电阻率,确保导体材质

GB50303送审稿3.2.17.3“按现行国家标准(电线电缆电性能试验方法第2部分,金属材料电阻率试验)GB/T3049.2的相关试验方法,现场抽样检测母线槽本体的电阻率应符合《电工用铜、铝及其合金母线》GB/T5585的有关规定。当现场环境不具备试验条件时,应送有资质的试验室进行检测”,本次送审稿讨论有些企业提出要取消。

笔者意见:在GB50303-2002规范中,电线电缆有抽检,检测电阻率,电线、电缆因设计只明确了型号规格,在工程中检测电阻率就可以控制质量,母线槽也应有检测电阻率。母线槽设计的是电流,来货是否满足电流,GB50303-2002是没有鉴别导体规格,也没有检验导体材质来料检验,工程不做来料检验无法保证工程质量;在GB50303-2013送审稿提供3C型式试验报告及温升报告、只能控制来货核对导体规格,只是明确了该产品认证试验时的导体规格、外形结构、导体材质及温升值;但是货到现场的材质必须要现场检测导体的电阻率才能确保导体的质量。现场产品有些母线槽的导电率只有70%~85%,有些导体铝接近于导体的导电率。也有铜包铝和两端头焊铜的,也有些铝镀铜来代替铜在工程上使用,载流能力不足,严重埋下安全隐患,只有现场检测导体电阻率才能控制好导体的材质。因此母线槽现场检测电阻率是不可缺少的项目。

笔者认为现场抽检数量每个规格,应不少于5%最少一节;电线电缆也应现场检测、有利于现场施工技术人员、监理和用户,技术人员的提高责任心及提高工作技术水平确保工程质量。

④ 现场抽检温升值

GB50303-2013送审稿10.1.3条文提出“400A及以上大容量电流设备导线或母线连接处,应在设计额定负荷运行情况下测量温升值”,讨论组认为取消此条,笔者认为保留,而且要放入强条内实施,在GB50303-2002标准内,电流原来是630A本次改为400A,因老规范没有明确抽检数量改为抽10%接头,温升值因现场条件较差可以放宽5K确保工程质量。理由如下:

a)原来规范是630A,在10.2.4条一般条文内质检站大部分不重视,数量没有明确工作量大,没有明确检验方法,没有检验,造成工作脱节;

b)400A~500A的电流,如果采用电缆,二条的电缆并用一相较多,630A以上采用电缆大部分是二条或多条电缆并用在同相上使用,两条或多条电缆并联在同相使用,如果安装时其中有一条电缆接头安装未按好,电流从其他接好的电缆之加负载流过,容易引起同相其他电缆发热而发生短路引发火灾事故。

c)400A~1000A采用单条电缆,完全接好,现场施工难度很大,如果接头连接不好容易引起发热。因此需从400A开始检验接头温升值,排除隐患。

d)母线槽与母线连接连接头安装不好或始端头与配电柜连接,电缆与母线槽始端头连接,如果安装不好很容易引起接头发热,最后引发短路及火灾事故,特别是大电流。因此400A以上安装完毕必须要抽检接头各相的温升值。

e)抽检数量每种规格抽检10%~20%,可控制工程质量,减轻工作量。

f)安装完毕调试抽检,可以控制伪劣产品流入工程。

⑤ 工程验收需检验电线、电缆的敷设方法及层间隔距

在本次的工程验收电线、电缆的敷设方法GB50303-2002内设有明确在验收过程中,监理、质检站基本没有管,但是敷设的层间和间距及不同的桥架的载流能力差距较大,在本次修改GB50303-2013对于电缆的敷设层间和间距应需明确,或明确按GB/T 16895.15-2002建筑物电气装置 第5部分:电气设备的选择和安装 第523节:布线系统载流量 或GB 50168-2006 电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范。

结束语

配电线路的载流能力,不单是导体的截面积和含铜量,载流能力涉及到产品结构、散热能力,集肤效应、电磁涡流、 电抗、阻抗、环境温度、绝缘材料的耐热温度、极限温升值、敷设方法,表面处理、加工工艺、安装工艺都与载流能力有关,因此需要通电极限温升试验才能确保载流能力。

本文章六章GB50303-2013送审稿5点问题都与载流能力有直接关系,每一条对配电线路的载流能力都是非常重要的,缺少了管控工作容易脱节。该规范是我国建筑电气工程质量的唯一规范。自从GB50303-2002的规范实施至今已有11年,希望编写组的相关领导和专家,为了我国百年大计建筑工程的质量和人民生命财产的安全,以上5点内容不应缺少GB50303-2013建筑电气工程施工质量验收规范,应严格管控配电线路的载流能力,减少我国电气火宅事故。

建筑电气最重要的是配电线路的载流能力,就像建筑土建工程中的主体结构一样重要建筑结构做不好,可能造成桥架或楼宇倒塌事故,配电线路载流能力没有管控好会造成电气火灾事故,会涉及到人民生命财产的安全,要想控制好配电线路的载流能力,必须从电线、电缆、母线槽产品的标准认证型式试验,精准的载流能力的数据提供给设计人员选型。在安装前应有严格的来料检验和工程安装完毕调试验收,在各环节的工作全面把关,才能确保建筑电气的电力输送干线的载流能力,实现建筑电气工程的节能降耗,减少电气火灾事故,降低工程造价,节约宝贵的铜资源,引导企业科技创新,完善的标准和规范才能确保配电线路的载流能力,才能引领科技发展,振兴民族实体经济良性发展,中国人的勤劳和智慧终会让低价质优的产品走向世界,实现中华民族工业复兴。依靠国家改策、法律及各部委对规范的完善,定能引领中国企业的未来发展。


参考文献
[1 浙江省开元安装集团有限公司. GB 50303-2002 建筑电气工程施工质量验收规范 [S]. 北京:中国计划出版社,2002.
[2] 上海电缆研究所. GB/T 3048-2007 电线电缆电性能试验方法 [S]. 北京:中国标准出版社,2007.
[3] 上海电缆研究所. GB/T 3956-2008 电缆的导体 [S]. 北京:中国标准出版社,2008.
[4] 上海电缆研究所. GB/T 5013-2008 额定电压450/750V及以下橡皮绝缘电缆 [S]. 北京:中国标准出版社,2008.
[5] 上海电缆研究所. GB/T 5023-2008 额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆 [S]. 北京:中国标准出版社,2008.
[6] 上海电缆研究所. GB/T 12527-2008 额定电压1KV及以下架空绝缘电缆 [S]. 北京:中国标准出版社,2008.
[7] 上海电缆研究所. GB/T 12706-2008 额定电压1kV(Um=1.2kV)到35kV(Um=40.5kV) 挤包绝缘电力电缆及附件 [S]. 北京:中国标准出版社,2008.
[8] 上海电缆研究所. GB/T 16895.15-2002 建筑物电气装置 第5部分:电气设备的选择和安装 第523节:布线系统载流量 [S]. 北京:中国标准出版社,2002.
[9] 上海电缆研究所. JB/T 10181-2000 电缆载流量计算 [S]. 北京:机械科学研究院,2000.
[10] 上海电缆研究所 GB/T13033-2007 额定电压250V以下矿物质绝缘电缆及终端 [S].北京.中国标准出版社. 2007
[11] 上海电缆研究所 GB/T19666-2005.阻燃和耐火电线、电缆通则. [S]. 北京.中国标准出版社. 2007
[12] 中机中电设计研究院有限公司. GB 50054-2011 低压配电设计规范 [S]. 北京:中国计划出版社,2011.
[13] 国网北京电力建设研究院. GB 50168-2006 电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范 [S]. 北京:中国计划出版社,2006.
[14] 中国电力工程顾问集团西南电力设计院. GB 50217-2007 电力工程电缆设计规范 [S]. 北京:中国计划出版社,2007.
[15] 天津电气传动设计研究所. GB 7251.2-2006 低压成套开关设备和控制设备 第2部分:对母线干线系统(母线槽)的特殊要求 [S]. 北京:中国计划出版社,2006.
[16] 天津天传电控配电有限公司. JB/T 8511-2011 空气绝缘母线槽干线系统(空气绝缘母线槽) [S]. 北京:机械工业出版社,2011.
[17] 天津天传电控配电有限公司. JB/T 9662-2011 密集绝缘母线干线系统(密集绝缘母线槽) [S]. 北京:机械工业出版社,2011.
[18] 天津电气传动设计研究所. JB/T 10327-2011 耐火母线干线系统(耐火母线槽) [S]. 北京:机械工业出版社,2011.
[19] 中国建筑东北设计研究院. JGJ 16-2008 民用建筑电气设计规范 [S]. 北京:中国建筑工业出版社,2008.
[20] 中国建筑标准设计研究院. JGJ 242-2011 住宅建筑电气设计规范 [S]. 北京:中国建筑工业出版社,2011.