抗震插接式母线槽施工技术

王 朋

（中城建设有限责任公司，福建 福州 350001）

0 引言

随着高层建筑、大型车间、大型商场建筑越来越多，传统供电系统主干线采用电缆输送供给电流，在需要巨大电流的高层建筑、大型车间、大型商场建筑安装供电主干线时，需要多根独立电缆汇集，满铺在大型电缆桥架上，占用空间大、电缆载流小、使用寿命短、散热性能差、阻燃性能差、施工工艺繁琐、抗震性能差，已经满足不了高层建筑、大型车间、大型商场建筑需求，并且给建筑本身也带来很大的安全隐患。当地震发生时，传统固定电气系统装置的预埋件、锚固体不能将电气系统装置承受的地震作用力全部传递到建筑物上，在过度振动时，其相对位移导致线路敷设承载体损伤。传统的母线槽配电装置与接入的配电导体之间产生相对位移造成连接点处受损、配电装置变形，使设备滑动或脱落。为了解决这一问题，借鉴国外的相关经验，用抗震插接式母线槽代替传统的电缆施工，能够有效克服上述不足，在满足大功率供电、增加抗震性能的同时，又减少空间占有、加快了施工进度。

1 工艺原理及特点

1.1 体系构成与特点

抗震插接式母线槽施工工艺主要由插接式母线槽系统与抗震支架相结合的施工技术，汲取了母线槽的电流容量大、过载能力强、散热性好、寿命长和抗震支架安装牢固、抗震性能好等诸多优势。该施工技术尤其适用于抗震设防烈度为 6 度及以上地区、对电能消耗巨大的供电系统安装工程，如超高层建筑、大型商场、大型工业厂房等供电系统安装。抗震插接式母线槽体系与传统电缆桥相比，具有外形美观、体积小、颜色可选配，结构布局紧凑、整齐，占用空间小等特点。

1.2 插接式母线槽

插接式母线槽系统是以金属板（钢板或铝板）为保护外壳，导电排（铜排、铝排或铜铝复合材料）为电流载体，绝缘材料、相关固定件及附件组成的母线系统（见图 1）。

图1 母线槽

该系统作为供电主干线始端连接于配电柜，每隔一段设有连接器连接、采用各种型号母线槽及相关附件及端部设插接分线盒插接封闭母线，通过地下室、楼层电气竖井安装一趟或多趟，形成供电干线系统。

插接式母线槽采用插接式接头，分支回路时可增加插接接头，只需插入插接箱即可，安装方便快速、施工效率高。与传统电缆相比，该系统电流容量很大、机械强度高、防护能力强，适合大功率供电、大跨距安装。同时，插接式母线槽绝缘材料阻燃，工作温度在 130 ℃ 以上，远高于传统电缆绝缘材料 105 ℃ 的工作温度。

1.3 抗震支架

抗震支架是由吊杆、斜撑、横梁、连接件等构件组成（见图 2），通过膨胀螺栓与建筑结构进行固定，形成三维固定体系。抗震支架的抗震作用主要是由抗震斜撑实现的，斜撑构件可以抵抗和缓解水平地震力（即横波）的作用，使得原来无约束的水平方向管线等构件在发生地震时能够安全可靠，与建筑结构不产生相对位移，以防止悬挂构件变形、坍塌。

在抗震承插式母线槽体系中，利用抗震支架的抗震作用，进行安装固定电气系统装置，能将电气系统装置承受的地震作用力全部传递到建筑物上，避免电气系统装置之间产生相对位移导致连接节点损坏，避免设备滑脱或脱落，造成严重的次生灾害。

2 深化设计

图2 抗震支架构造图

利用 BIM 建模，结合各专业图纸，认真审查电气线路走向、空间布局等，在遇到碰撞部位，做好标记，与建设单位、设计单位、供货厂家沟通，进行二次深化设计。根据绘制的综合布线图，确定母线槽的规格、型号及加工尺寸等。插接式母线槽敷设时，尽量按照直线路径进行敷设，同时保证其距地面不低于 2.2 m。

3 材料与设备

3.1 材料

根据深化设计后提供的母线槽的建筑安装图、母线走向图，明确母线槽、抗震支架及配件的型号、规格、数量等，委托专业厂家按其要求进行加工定制。主要材料用途如表 1 所示。

表1 材料用途

3.2 设备机具

根据现场施工情况，考虑工序搭接，选用能满足施工要求的水平仪、绝缘测试仪、开口扳手、套简和力矩扳手、一字型、十字型螺丝刀、卷尺、吊线、脚手架、葫芦、人字梯、冲击钻、切割机、电焊机、台钻、铜排加工设备和临时电源。

4 施工工艺流程及操作要点

4.1 施工工艺流程

施工工艺流程图如图 3 所示。

图3 施工工艺流程图

4.2 测量定位

图纸优化后，按照线路走向，在配电室顶板、地下室顶板、电井等部位，按母线槽安装要求用墨线弹线路走向，并按支架安装要求弹支架定点墨线。

4.3 配电柜连接

母线槽与配电柜连接采用专用定制的始端法兰头（见图 4）与配电柜引出铜排螺栓固定连接（见图 5），保证始端法兰头铜排与配电柜铜排接触严密，导电性能良好。

图4 始端法兰头

图5 始端法兰头与配电柜连接

4.4 母线槽水平段安装

4.4.1 水平穿墙安装

母线槽水平穿墙安装要求中心线离墙距离≥500 mm，墙体开孔顶部距顶板≥500 mm，母线槽中心线间距≥400 mm（见图 6）。

图6 水平穿墙预留洞（单位：mm）

4.4.2 水平沿顶板安装

依据规定间距在配电房顶板底、地下室顶板底部弹线位置画点，采用“一种手臂伸缩式吊顶吊杆成孔装置”固定冲击钻进行板底钻孔，钻孔深度符合抗震支架固定膨胀螺栓深度要求，然后将定制的抗震支架安装在配电房及地下室顶板底部。水平沿顶板安装构造如图 7 所示。

图7 抗震支架安装图

根据母线槽的排列图和母线槽的编号，从配电柜上部开始安装，母线槽与母线槽连接时采用连接器使用相同载流量的铜排连接。连接器采用双头力矩剪切螺栓，带有紧固标签来帮助安装。在抗震支架上安装前，先对其水平和垂直度进行调整，调整后方可进行紧固。把需连接的两母线端头对齐，之间约留 40～45 mm 间隙。然后将连接器插入，核对相序是否和低压柜相序一致，拧紧螺栓，直至把螺栓头切断，此时接头螺栓的扭矩为 70（±6）Nm。在插入连接器时要避免粗暴操作，插入力量较大时应用木锤或橡皮锤轻轻敲打，不可使用铁锤或其他金属硬质物敲击。如果不能连续安装，连接器和母线槽的两端都要用塑料覆盖，以防止水或者灰尘的污染。

4.4.3 水平沿墙柱安装

水平沿墙柱安装时，应预先在墙壁上或支柱上打孔嵌入钢制膨胀螺栓或以其他方法固定安装支架，并注意安装孔的直线性，即整列支架安装面在一水平面内（见图 8）。

图8 水平沿墙柱安装

除在配电室、设备夹层及电气竖井等电气专用空间外，在插接式母线槽水平敷设时，原则要求：距离地面高度应≥2.2 m，距离墙边距离应≥0.1 m，距离顶板、梁底应≥0.1 m，相邻母线槽之间边距应≥0.1 m，且母线槽连接点、伸缩节不应安装在穿墙处［1，2］。

4.5 垂直安装

垂直穿越楼层安装的母线预备孔尺寸及位置如图 9 所示，当有两列或两列以上母线穿越时，则应保证每两列母线的间距≥ 400 mm。

图9 穿越楼层板预留孔（单位：mm）

在预留洞口处垂直安装时，先将槽钢底座跨接预留洞口，采用膨胀螺栓固定在结构楼板上，然后用弹簧支架安装于母线槽上，最后将固定在母线槽上的弹簧支架安装在槽钢底座上（见图10），旋转弹簧调整螺母，使母线槽重量自然承载于支架弹簧上，垂直固定使用弹簧支架，应把弹簧的弹力调整为（G+F）kg（其中 G 为每层楼之间母线的质量，F 为 5～10 kg）。垂直相邻的两列母线槽之间中心距应≥0.4 m，边间距应≥0.1 m。插接式母线槽连接点、伸缩节不应安装在穿楼板处，与地面间距应≥0.7 m，且与墙边间距应≥0.1 m。垂直竖井安装母线槽需中间加固（楼层超过 4 m 时），加固采用角铁固定。

图10 预留洞口处垂直安装

4.6 特殊部位安装

4.6.1 伸缩节安装

伸缩节主要应用在补偿温度缩胀变形和结构变形部位中，其构造如图 11 所示。当母线槽安装长度 ＞40 m 时，应按照深化设计要求在中间长度范围内设置伸缩节，以消除温度应力及变形对母线槽的影响。同样，在建筑物的沉降缝或伸缩缝处，母线槽跨越时，应采取伸缩节用以补偿变形措施，以消除结构变形的影响，且在加工定货时予以明确［3-5］。

图11 伸缩节构造图

4.6.2 插接箱安装

在将插接箱安装到母线槽之前，打开母线槽插口处的安全防护挡板，将断路器处于分闸状态，认真检查插接箱。在安装插接箱的时候，保留插脚油脂，借助定位栓把插接箱插入到正确的位置，不要将插接箱的重量加载在定位栓上，保证定位栓仅用作帮助确定位置。插接箱安装应可靠固定，安装高度应符合设计要求，当设计无要求时，插接箱底口安装高度宜为 1.4 m。

4.7 试运行验收

4.7.1 试运行条件

土建、装饰及其他工程全部完工后，对插接式母线槽及抗震支架应进行全面清理，排查相序是否正确、接头联接是否紧密、接地是否良好以及支架是否固定牢固等。同时，母线送电前应耐压试验合格、挂好有电标志牌，并通知有关单位及人员。

4.7.2 试运行

试运行前，安排专人负责送电。送电程序及要求按以下原则进行：先干线，后支线；先高压、后低压；先隔离开关后负荷开关。停电时与上述顺序相反。送电空载运行 24 h 无异常现象，办理验收手续，提交验收资料，验收资料包括：产品合格证、检验报告、测试记录、运行记录、验收单等。

5 效益分析

5.1 经济效益

经济效益分析主要是通过与传统电缆进行对比，在使用寿命、长期投资成本、改造损失率等方面进行分析，具体内容如表 2 所示。

5.2 社会效益

插接式母线槽具有体积小，结构紧凑，节约建筑空间。运行可靠、传输电流大、便于分接馈电、安装维护方便，大大节约人工成本。能耗小、动热稳定性好、使用寿命长。在抗震支架及母线槽安装过程中，只是简单的组装过程，没有废料产生，减少切割下料的噪音，同时也避免切割时的操作伤害，保证操作者人身安全。

表2 母线槽与电缆性价比表

6 结语

传统的电缆与桥架组合的施工技术，远远不能满足抗震性能及大功率电流传输等要求，笔者通过查阅大量国内外资料及结合现场实际施工情况，完成了对抗震插接式母线槽施工技术的研究。该项施工技术能够较好地实现供电系统与建筑结构具有相同的抗震性能、传输电流大、便于分接馈电等功能，同时具有使用寿命长、节约建筑空间布局、安装速度快、维护方便、动热稳定性好等诸多方面优势，对在今后抗震设防烈度为 6 度及以上地区、对电能消耗巨大的供电系统安装工程的广泛推广应用方面，具有一定的借鉴意义。