单芯与多芯预分支电缆技术经济比较

◎关宏

一、技术定性比较

单芯电缆的排列方式不同，电缆的载流量、配用桥架截面、分支头占用空间、电缆附件以及工程造价、电缆阻抗、电压损失等均有所不同。目前常用的单芯电缆排列方式为“一”字型和“田”字型或“梅花”型。“一”字形是指各相芯线电缆依次排列在桥架或支架上，TN-C 系统的通常按 L1、PEN、L2、L3 或 L1、L2、PEN、L3 排列，TN-S 系统通常按 L1、N、PE、L2、L3 或 L1、L2、PE、N、L3 排列。单芯电缆另外的排列方式，对TN-C 系统，4 根芯线按“田”字形排列，对TN-S 系统，5 根芯线按“梅花”形排列。

“梅花”形或“田”字形排列，是指5 根或4 根单芯电缆外护套紧密接触，且各条电缆相互平行并捆扎成束。不支持将多根单芯电缆“绞合”或“拧绞”在一起。人工的“绞合”或“拧绞”，会使各段绞距不同、绞合的松弛度不同，将对分布电感和分电容产生较大影响，轻者载流量下降，电压损失增大，重者电缆局部段发热。

表1 单芯与多芯预分支电缆的定性比较

二、技术定量比较

定性比较中列出的21 个比较项目，选择其中与设计、施工密切相关的7 项作定量或详细比较。

（一）单芯与多芯电缆载流（A）比较

由于TN-S 系统比TN-C 系统增加一根PE 线，故采用“梅花”形排列。又由于在正常情况下PE 线为非载流导体，不发热，所以“田”字排列与“梅花”形排列载流量相同。

表2 单芯与多芯电缆载流（A）比较

上表表明，“一”字形排列的单芯电缆载流最高，多芯电缆最低。多芯电缆比“一”字形排列的单芯电缆载流量平均低21.54%，比“田”字形排列的单芯载流量平均低11.87%。而单芯电缆“田”字排列比“一”排列载流量平均低10.8%。

（二）电缆直径、敷设弯曲半径比较

单芯电缆弯曲半径以20D 计算，多芯电缆以15D 计算，D 为电缆直径。

表3 电缆直径、敷设弯曲半径比较

70～240mm2的单芯电缆为工程中常用规格，这6 种规格单芯电缆的敷设弯曲半径比同截面多芯电缆平均小46.15%。

（三）分支头横截面、分支头占用空间比较

根据国家标准GB12706-2008 和南洋电缆提供的资料，预分支电缆头的体积如下表。电缆分支头是一个不规则体，各边长取最大值计算。

可能是制造工艺的原因，300mm2以上的电缆无预分支。通过300mm2及以下电缆分支头体积比较可看出，同截面多芯电缆分支头体积均大于单芯电缆分支头体积，而5 根单芯电缆分支头的体积之和多数情况下略大于1 根多芯电缆分支头体积。从这个意义上讲，单芯电缆处于劣势。但是，预分支电缆头通常安装在每层电缆井道的上部（大约2.2m 上），而井道上部无配电箱（柜）等设备，它所占用的空间为非有效空间，所以劣势不明显。

（四）故障率比较

多芯预分支电缆的故障率远高于单芯电缆，这是不争的事实。多芯电缆分支头制造工艺相对单芯电缆更复杂，且质量要求更高。尤其对绝缘层切剥、导体间的压接成型、接触面积和接触电阻等都有极其严格的要求。这些问题处理不好，难免出现故障。相比之下，单芯电缆故障率要低得多。

（五）桥架截面（占用井道面积及墙面面积）比较

以1～11 层桥架截面最大的一段比较，方案一为900＊100，方案二和方案三均为400＊150，不仅如此，方案一还占用井道内有效墙面900 宽，而另外两方案只占400 宽。因此，方案二和方案三具有明显优势。

（六）施工要求

1.多芯电缆：电缆间距不小于电缆直径，平行敷设垂直敷设的电缆（300mm2及以下）固定间距不大2m，梯型桥架内水平敷设的电缆固定间距不大1m。

2.单芯电缆“一”字排列：电缆间距不小于电缆直径，平行敷设，在桥架和井道内不得出现交叉及改变各相电缆的排列位置。垂直敷设的电缆（300mm2及以下）固定间距不大2m，梯型桥架内水平敷设的电缆固定间距不大1m。须采用防涡流专用夹具。

3.单芯电缆“梅花”形排列：垂直和水平固定间距同“一”字形排列，所不同的是不需要防涡流专用夹具，但要求将电缆束每隔0.5m 捆扎一道。

三、经济比较

以某单元住宅供电为例，已知住宅总高100m，共33 层，分三段式供电，变电所距住宅单元水平距离100m，采用TN-S 接地形式，保护断路器长延时整定电流Ir1=315A。试选择电缆，并分别按下述方案一、方案二和方案三计算工程造价。

（一）电缆及钢制桥架选择

1.方案一，单芯“一”字排列：电缆之间的净间距不小于电缆直径，按环境温度30C°计，并考虑电压损失，选择电缆4（1＊120）+1＊70，低段电缆截面降低一级。配用梯型桥架，水平段和垂直低段（1～11 层，约33m）考虑多组电缆合用桥架MT900＊100；垂直中间段（12～22 层，约 33m）。桥架为 MT600＊100，垂直高段（23～33 层，约 33m）桥架为MT300＊100。

2.方案二，单芯“梅花”形排列：按环境温度30C°计，并考虑电压损失，选择电缆4（1＊120）+1＊70，低段电缆截面降低一级。配用梯型桥架，水平段和垂直低段（1～11 层，约33m）考虑多组电缆合用桥架MT400＊150；垂直中间段（12～22 层，约 33m）。桥架为MT300＊150，垂直高段（23～33 层，约33m）桥架为MT200＊150。

3.方案三，多芯电缆：按环境温度30C°计，并考虑电压损失，选择电缆3＊150+1＊95，低段电缆截面降低一级。配用梯型桥架，水平段和垂直低段（1～11 层，约33m）考虑多组电缆合用桥架MT400＊150；垂直中间段（12～22 层，约33m）。桥架为MT300＊150，垂直高段（23～33 层，约 33m）桥架为 MT200＊150。

（二）三种方案工程造价计算

表5 方案一（单芯电缆“一”字形排列）工程造价

表6 方案二（单芯电缆“梅花”形排列）工程造价

表7 方案三（多芯电缆）工程造价

电缆卡子没查到价格，暂不计入。

四、综合比较——结论

通过上述比较，可得出下面结论：

1.载流量：单芯电缆具有明显优势，其中“一”字形排列载流量最高，比多芯电缆载流量平均高出21.54%，其次是“梅花”（或“田”）形排列，比多芯电缆载流量平均高出11.87%。

2.敷设弯曲半径：以常用规格70～240mm2为例，这6 种规格单芯电缆的敷设弯曲半径比同截面多芯电缆平均小46.15%。施工更容易，需要的空间更小。通常变电所低压柜下电缆沟深为1000，如采用单芯电缆，沟深可考虑适当减小，从而有效降低空间高度。

3.分支头占用空间：虽然5 根单芯电缆的分支头体积大于1根多芯电缆的分支头体积，但它占用的是电缆井2.2m 以上的非有效空间。

4.故障率：单芯电缆远低于多芯。

5.桥架占用地面面积和墙面面积：“一”字形排列要求的面积最大，特别是对墙面的要求，在大多数项目中难以实现。而“梅花”形排列和多芯电缆却有明显优势。

6.施工要求：电缆的三种敷设方式中，多芯电缆敷设最简单，单芯电缆的排列和固定要求高一些。尤其是“梅花”形排列，除固定要求外，还增加了捆扎要求。但这些要求无过高的技术难度。

7.经济比较：三种方案工程造价以多芯电缆为最低。单芯电缆“一”字排列造价最高，比多芯电缆高13%。单芯电缆“梅花”形排列造价略高于多芯电缆，但不足0.5%。

8.综合结论：根据前面7 项比较，结论不言而喻，单芯预分支电缆具有绝对优势。单芯电缆的两种排列方式，推荐采用“梅花”（或“田”）字型排列。