如何對(duì)母線槽的選型及工程質(zhì)量的控制探討
2017-05-25 16:56:00
祥泰電氣
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隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)及現(xiàn)代化建設(shè)的飛速發(fā)展,用電負(fù)荷越來(lái)越大，人們對(duì)用電的安全意識(shí)也越來(lái)越強(qiáng)。由于母線槽在安全、環(huán)保、使用壽命及實(shí)用方面都優(yōu)于電纜，因此母線槽代替電纜供電已普及了。但由于有些廠家以低價(jià)爭(zhēng)市場(chǎng)產(chǎn)品安全性沒(méi)有很好的保障，加上又有些工程單位對(duì)母線槽一些安全技術(shù)參數(shù)了解不深，造成了部分工程質(zhì)量存在安全隱患，所以對(duì)母線槽的選型是至關(guān)重要的。鑒于本人從事母線槽研究、生產(chǎn)20多年的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)提供以下幾點(diǎn)供大家參考：
一、設(shè)計(jì)選型
1.1結(jié)構(gòu)選擇
母線槽結(jié)構(gòu)有兩大類:空氣型和密集型,空氣型母線槽相間導(dǎo)體用絕緣塊分隔開(kāi)的;密集型母線槽相間導(dǎo)體用絕緣材料包扎緊壓在一起，因密集型母線中間無(wú)空氣，所以熱能直接傳出來(lái)，散熱快,適用于大電流供電使用。空氣型母線槽散熱慢,適用于小電流供電?？諝庑秃兔芗偷倪x擇，以600A電流為界是最經(jīng)濟(jì)的，＞600A選用密集型母線為好,＜600A選用空氣型為好,在該電流范圍內(nèi)性價(jià)比較高。
1.2場(chǎng)所選擇
母線槽根據(jù)不同場(chǎng)所的用途及項(xiàng)目的檔次：應(yīng)選擇不同的母線槽種類及技術(shù)參數(shù)。
1.2.1性能
1.2.2母線槽有耐火母線、防火母線、防火煙蔓延母線、普通母線
耐火母線槽是專供消防設(shè)備的電源使用的，不能用做其他用途。因此種母線耐熱性好、隔熱，母線槽熱能無(wú)法散發(fā)，所以不能長(zhǎng)期滿負(fù)荷使用。除耐火母線槽外，其他母線都可以長(zhǎng)期滿負(fù)荷運(yùn)行。
1.2.3耐火母線槽與防火母線槽的區(qū)別：
1.2.3.1耐火母線槽的外殼及隔熱層采用耐高溫≥1100℃的防火材料以及耐高溫≥300℃的絕緣材料，該產(chǎn)品耐火時(shí)間有60分鐘、90分鐘、120分鐘、180分鐘種類，當(dāng)溫度達(dá)到920～1050℃的高溫時(shí)才會(huì)燃燒,滿負(fù)荷運(yùn)行可達(dá)8小時(shí)以上.
1.2.3.2防火母線:普通母線槽或防火煙蔓延的母線槽外殼加防火隔層,有些外殼涂防火涂料,能達(dá)到火災(zāi)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)熱能傳達(dá)到內(nèi)部,母線槽能正常運(yùn)行,火燃燒溫度達(dá)到800度左右,耐火時(shí)間分別為30分鐘、40分鐘、60分鐘?！ ?nbsp;
1.2.4防火煙蔓延母線通常是阻燃的，該母線槽在火災(zāi)時(shí)本段母線起火不會(huì)蔓延燃燒到另一一段2米以外。
1.2.5普通母線槽是不阻燃的，在短路時(shí)發(fā)生著火會(huì)一直燃燒到其他連接母線，容易引起火災(zāi)事故。
二、技術(shù)參數(shù)選擇
2.1防護(hù)等級(jí)
2.11母線槽的防護(hù)等級(jí)是防止人或動(dòng)物直接觸及帶電設(shè)備以及防止異物和水進(jìn)入母線槽內(nèi)對(duì)設(shè)備安全造成影響的一項(xiàng)重要指標(biāo)。
根據(jù)眾多的項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，按不同的場(chǎng)所對(duì)于母線槽防護(hù)等級(jí)建議按以下條件選擇:
2.12變電所母線選用IP40或IP54；
2.13井道垂直母線、生產(chǎn)車間選用IP54；
2.14地下室水平安全母線選用IP65；
2.15水池邊或碼頭有海水侵襲的地方、戶外場(chǎng)所選用IP66；
2.16埋地，電纜溝或浸水的場(chǎng)所選用IP68。
2.2溫升值
溫升值是母線槽最關(guān)鍵的一個(gè)技術(shù)參數(shù),母線槽內(nèi)部的最高溫度減去環(huán)境溫度等于溫升，用K表示。是母線槽滿負(fù)荷穩(wěn)定下的最高溫升值。它涉及到母線的載流能力、使用壽命、電能的損耗、電壓降、人員傷害的程度、環(huán)境溫度的變化等。所以溫升值是母線槽技術(shù)參數(shù)中最重要的指標(biāo)?，F(xiàn)在母線槽溫升值在市場(chǎng)上有55K、77K、90K、100多K的。100K以上的產(chǎn)品很多已投放市場(chǎng)。100K加環(huán)境溫度，內(nèi)部的溫度超過(guò)130度是存在嚴(yán)重安全隱患的，現(xiàn)在大多數(shù)項(xiàng)目對(duì)于溫升值沒(méi)有控制，是很值得重視的！由于IEC60439.2、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7251.2是以絕緣材料耐熱散熱。
2.3短路耐受強(qiáng)度
短路耐受強(qiáng)度:該指標(biāo)是母線出現(xiàn)短路事故時(shí),能承受的最大短路電流?，F(xiàn)在很多場(chǎng)所開(kāi)關(guān)的分?jǐn)嗄芰σ蔡岣吡?如果母線槽短路耐受強(qiáng)度低,配置高分?jǐn)嗄芰Φ拈_(kāi)關(guān)是沒(méi)有意義的。
建議按不同的母線槽電流選擇短路耐受強(qiáng)度：
2500A以上 ≥80KA
1600A～2000A ≥65KA
1000～1250A ≥50KA
800A～630A ≥30KA
500A～160A ≥15KA
三、.母線槽的保護(hù)系統(tǒng)
3.1保護(hù)電路連續(xù)性與PE線有關(guān)
3.1.1保護(hù)導(dǎo)體及兩單元母線的跨接PE線導(dǎo)體母線要達(dá)到相線的50%,等效截面積。
3.1.2外殼與PE線保護(hù)電路連續(xù)性電阻≤0.005歐母，有跨接線的單元輸散導(dǎo)體不少于保護(hù)導(dǎo)體PE線等效截面積。
3.1.3母線槽的PE線除所有該線路供電設(shè)備的事故電流從該路母線PE導(dǎo)體輸散外，同時(shí)PE線用于本母線槽安全保護(hù),所以才按不同的電流規(guī)格,設(shè)不同的PE導(dǎo)體規(guī)格,確保事故電流輸散。提供信號(hào)給該路母線的開(kāi)關(guān)快速動(dòng)作切斷電源，以及事故電流的快速疏散。確保低事故電壓對(duì)人身的安全。所以設(shè)計(jì)選型母線槽時(shí)要有3.1.1和3.1.2的要求確保供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。
3.2溫控保護(hù)
3.2.1母線槽最關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)是溫升,你如何控制母線槽在低溫升下運(yùn)行,如何確定母線槽生產(chǎn)廠家所供的產(chǎn)品能在滿負(fù)荷運(yùn)行,達(dá)到你所要求的溫升值,這是最關(guān)鍵的問(wèn)題。
3.2.2檢測(cè)與保護(hù)
每個(gè)回路母線槽的每個(gè)電流等級(jí)設(shè)置一個(gè)保護(hù)儀，設(shè)置在第一個(gè)干線單元的連接頭處（該母線保護(hù)儀有超溫報(bào)警和超極限溫度切斷該路母線的電源總開(kāi)關(guān)兩個(gè)功能）超溫報(bào)警是指環(huán)境溫度加你所設(shè)定的溫升。例如你訂購(gòu)產(chǎn)品是70K，今日環(huán)境溫度是20℃，那該超溫報(bào)警溫度設(shè)置于91度，當(dāng)母線槽溫度達(dá)到91度時(shí)，母線槽保護(hù)儀開(kāi)始報(bào)警提示檢修，如溫度繼續(xù)上升到極限溫度時(shí)（極限溫度是母線所選用的絕緣，如果你選擇的絕緣材料是B級(jí)那極限溫度設(shè)置130度，當(dāng)溫度升到130度時(shí)輸送信號(hào)。注意該路母線總開(kāi)關(guān)動(dòng)作切斷電源，確保母線的安全）。
32.3高溫的來(lái)源
3.2.3.1銅材質(zhì)差電阻率大
3.2.3.2導(dǎo)體規(guī)格小
3.2.3.3絕緣材料及外殼散熱不好
3.2.3.4超負(fù)荷運(yùn)行
3.2.3.5連接頭連接不穩(wěn),接頭電阻率大
3.2.3.6集膚效應(yīng)以及阻抗和感抗都涉及到母線槽的溫升高,同時(shí)有些母線槽采取變?nèi)荻內(nèi)莨?jié)沒(méi)有設(shè)置保護(hù),所以想確保母線槽的供電系統(tǒng)穩(wěn)定性，每個(gè)回路每個(gè)電流等級(jí)設(shè)置一個(gè)母線保護(hù)儀是不可缺少的。
四、導(dǎo)體選擇
4.1材質(zhì)母線槽的導(dǎo)體材質(zhì)有銅、鋁、鋁鍍銅和銅包鋁等材料。現(xiàn)在我國(guó)大部分項(xiàng)目是選用銅的較多，歐美、韓國(guó)、日本近兩年用鋁的導(dǎo)體越來(lái)越多，我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家有不同的選擇存在以下原因：
4.1.1在2003年之前銅價(jià)和鋁每噸差價(jià)只有幾千元,在那時(shí)候采用銅和鋁成本差距很小，由于用鋁導(dǎo)體要加大近1倍外殼及絕緣材料所以價(jià)格差距也很小，采用銅和鋁無(wú)太大意義，當(dāng)時(shí)大部分項(xiàng)目選用銅導(dǎo)體是正確的選擇，隨著銅價(jià)飛漲是鋁價(jià)的3倍價(jià)格，銅的重量又是鋁的3倍。選用鋁做為導(dǎo)體可節(jié)約成本。鋁導(dǎo)體母線槽成品價(jià)格差不多是銅導(dǎo)體一半價(jià)格。我國(guó)是貧銅富鋁國(guó)家，大量的進(jìn)口銅是值得我國(guó)建筑行業(yè)思考的問(wèn)題。
4.1.2選用鋁導(dǎo)體母線槽，鋁導(dǎo)體母線槽因開(kāi)關(guān)柜及插接箱開(kāi)關(guān)導(dǎo)體是銅的，采用鋁導(dǎo)體母線槽時(shí)，開(kāi)關(guān)與母線插接的進(jìn)線節(jié)及插接箱必須要有銅鋁過(guò)鍍技術(shù)處理。防止直接搭接產(chǎn)生不同合金安全材料化學(xué)氧化和電磁氧化所造成搭接處電阻加大而發(fā)熱，引起短路事故。
4.1.3銅覆鋁導(dǎo)體
銅覆鋁的母線槽其實(shí)為大部分的產(chǎn)品是鋁鍍銅,鋁鍍銅后經(jīng)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)。鋁是不能直接鍍銅，是先經(jīng)過(guò)鍍鋅或其他常有金屬工藝后才能鍍上銅。經(jīng)鍍后檢測(cè)比未鍍前電阻率加大，所以表明鋁鍍銅的導(dǎo)體排，導(dǎo)體不少于純鋁。關(guān)于與配電柜的搭接可以直接與銅搭接、插接箱處同樣要做銅鋁過(guò)鍍技術(shù)處理。因鍍層很薄，用插接箱插腳易破損表面層，所以不能直接插接。
4.1.4銅包鋁導(dǎo)體
銅包鋁是鋁外包一層銅包層僅為0.3MM～0.5MM，大部分的電流是走向表層的內(nèi)部，鋁有少部分通過(guò)。銅包鋁導(dǎo)體在近兩年有些項(xiàng)目在采用，但要注意銅包鋁的兩種材料的結(jié)合工藝是否可靠，如果結(jié)合不好，用一段時(shí)間后銅與鋁之間會(huì)引起氧化，電阻加大。載流能力自然下降，由于銅包鋁內(nèi)部的鋁體是做導(dǎo)體分擔(dān)部分電流的承載，鋁導(dǎo)體銅鍍過(guò)渡技術(shù)不同：1、他設(shè)計(jì)只做于銅鋁過(guò)渡，不分擔(dān)部分載流能力。2、面積小采用板式工藝好處理。
4.2導(dǎo)體規(guī)格
由于用戶對(duì)導(dǎo)體選用規(guī)格了解不深,受到了嚴(yán)重的損失,有些項(xiàng)目發(fā)生電器火災(zāi)事故后都不知是怎么回事。監(jiān)理、用戶、質(zhì)檢站、電力驗(yàn)收單位技術(shù)人員對(duì)母線槽的導(dǎo)體規(guī)格的載流能力認(rèn)識(shí)是不可缺少的工程技術(shù)指標(biāo)。
4.2.1錯(cuò)誤的選擇:現(xiàn)在有些技術(shù)人員認(rèn)為母線槽的載流能力銅導(dǎo)體是按2A/MM2計(jì)算電流是錯(cuò)誤的,密集型母線結(jié)構(gòu)2500A～630A，6MM層厚的導(dǎo)體大約在2A/MM2電流，但不同的電流不同的結(jié)構(gòu)、不同的導(dǎo)體厚度。他的載流能力都是不同的，因存在集膚效應(yīng)和散熱問(wèn)題。
4.2.2被誤導(dǎo)
市場(chǎng)上有不少項(xiàng)目被生產(chǎn)、銷售的供應(yīng)商所誤導(dǎo)。他拿電級(jí)手冊(cè)或設(shè)計(jì)手冊(cè)的導(dǎo)體載流能力，指該手冊(cè)上的環(huán)境溫度35℃或30℃的載流能力套用，存在了嚴(yán)重的安全隱患和加大電能的損耗。
例如密集型選用6×125的導(dǎo)體，打了2000A的母線槽標(biāo)準(zhǔn)。有不少項(xiàng)目在采用，已出現(xiàn)火災(zāi)事故。生產(chǎn)企業(yè)給用戶解釋：你們的環(huán)境溫度只有30℃，按手冊(cè)導(dǎo)體6×100是XXA那6×125×1.25=XXA電流是滿足2000A的要求的誤導(dǎo)。其實(shí)該手冊(cè)上是如果導(dǎo)電排導(dǎo)體在空氣中是在環(huán)境溫度30℃時(shí)該導(dǎo)體的溫度達(dá)到70℃時(shí)的載流能力。達(dá)到 2000 A電流，所以環(huán)境溫度不同載流能力是不同的。原因是導(dǎo)體的溫度是同樣70℃，溫升值有差距，所以同樣的導(dǎo)體載流能力是不相同的。但母線槽不同你不論在什么的環(huán)境溫度，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定是溫升值而不是導(dǎo)體最高溫度。所以不論環(huán)境是多少度，同樣的結(jié)構(gòu)同樣的導(dǎo)體載流能力是相同的。由于母線槽導(dǎo)體外包著絕緣材料及封閉在金屬外殼內(nèi)導(dǎo)體周圍的溫度有些升高。按70K溫升3℃試驗(yàn)按設(shè)計(jì)手冊(cè)或電工手冊(cè)的環(huán)境溫度40℃的載流能力打折扣8～8.5折左右，結(jié)構(gòu)散熱及電流不同有一定的差距，大電流及散熱差的母線槽折扣要更大。
3C試驗(yàn)報(bào)告誤導(dǎo)：
我國(guó)從2003年起開(kāi)始實(shí)施國(guó)家強(qiáng)制性3C認(rèn)證，國(guó)家第一批3C認(rèn)證19大類132種產(chǎn)品低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備是其中的一種，國(guó)標(biāo)GB7251母線槽是該種產(chǎn)品的其中一個(gè)產(chǎn)品，因母線槽的電流規(guī)格多，3C強(qiáng)制認(rèn)證的試驗(yàn)費(fèi)用大每個(gè)產(chǎn)品需幾萬(wàn)元。所以認(rèn)證中心單元?jiǎng)澐植皇前措娏魇前凑斩搪纺褪軓?qiáng)度來(lái)劃分。每個(gè)短路耐受強(qiáng)度所覆蓋了數(shù)個(gè)電流規(guī)格存在以下2個(gè)問(wèn)題：①試驗(yàn)所及認(rèn)證中心對(duì)覆蓋范圍電流規(guī)格的導(dǎo)體審核不嚴(yán)出現(xiàn)問(wèn)題②3C報(bào)告的統(tǒng)一聲明是寫(xiě)本報(bào)告試驗(yàn)結(jié)果僅對(duì)受試樣品有效，對(duì)于覆蓋的電流導(dǎo)體規(guī)格的載流能力審查不嚴(yán)存在問(wèn)題，例如：6×125的導(dǎo)體2000A母線，他采用了2500A的樣機(jī)試驗(yàn)。試驗(yàn)樣品是6×200到2500A電流，每平方毫米的載流能力2.083A，按該試樣2000A電流應(yīng)該是6×160但寫(xiě)成6×125該6×125按該樣機(jī)最大電流只能達(dá)到1600A以內(nèi)至1500A電流，有些廠家拿該3C試驗(yàn)報(bào)告。我產(chǎn)品通過(guò)認(rèn)證的導(dǎo)體規(guī)格是這個(gè)規(guī)格誤導(dǎo)了用戶，也誤導(dǎo)了驗(yàn)收單位。給我國(guó)的建設(shè)工程設(shè)置了安全隱患并加大電能的損耗，是值得注意的。
五、如何對(duì)母線的質(zhì)量控制
母線槽是該項(xiàng)目的電力主干線，一旦出現(xiàn)問(wèn)題影響極大。他涉及到電能的損耗，電壓降對(duì)設(shè)備影響以及存在安全隱患等問(wèn)題。所以對(duì)于母線槽質(zhì)量管控是非常重要的。我簡(jiǎn)單介紹母線槽在工程上的質(zhì)量控制。
5.1設(shè)計(jì):在工程設(shè)計(jì)目前大部分項(xiàng)目只有三相四線或三相五線的電流,有些項(xiàng)目增加了IP防護(hù)等級(jí),在設(shè)計(jì)造型時(shí)盡可能把一些重要的安全技術(shù)明確需寫(xiě)在圖紙上,以防止后面因技術(shù)參數(shù)在工程結(jié)算中造成難度以及減少安全隱患。。
5.2用戶對(duì)生產(chǎn)企業(yè)的選擇
母線槽國(guó)家強(qiáng)制認(rèn)證已有幾年加上換證，2006年新標(biāo)準(zhǔn)版后，3C認(rèn)證已走向規(guī)范,國(guó)家認(rèn)鑒委及中國(guó)質(zhì)量認(rèn)證中心 3C證書(shū)上及網(wǎng)站上和3C試驗(yàn)報(bào)告都有一些技術(shù)參數(shù)公告審核該企業(yè)的生產(chǎn)資質(zhì)。審核企業(yè)生產(chǎn)能否確保質(zhì)量有以下幾方面：
5.2.1認(rèn)證 母線槽3C證書(shū)及試驗(yàn)報(bào)告上能體現(xiàn)該企業(yè)已通過(guò)認(rèn)證產(chǎn)品的技術(shù)及電流規(guī)格確定是否符合該項(xiàng)目使用。審核技術(shù)內(nèi)容：①電流規(guī)格②防護(hù)等級(jí)IP ③短路耐受強(qiáng)度ICW= KA④普通母線或防火煙漫延母線或耐火母線⑤溫升值⑥導(dǎo)體的截流能力⑦保護(hù)電路連續(xù)性等
如果以上7項(xiàng)技術(shù)數(shù)據(jù)符合技術(shù)要求，基本上對(duì)認(rèn)證的產(chǎn)品可以放心使用了。
5.2.2生產(chǎn)的質(zhì)量控制審核
檢驗(yàn):對(duì)于導(dǎo)體的檢驗(yàn)，母線槽導(dǎo)體是否有測(cè)導(dǎo)體電阻率的儀器，有無(wú)對(duì)母線的耐壓試驗(yàn)設(shè)備，有無(wú)對(duì)母線槽的截流能力的溫升試驗(yàn)設(shè)備，保護(hù)電路連續(xù)性的試驗(yàn)設(shè)備，這些設(shè)備對(duì)生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品出廠的合格率有直接關(guān)系。如有這些試驗(yàn)設(shè)備才能確保該企業(yè)出廠產(chǎn)品質(zhì)量保證能提供了有效依據(jù)。
5.2.3導(dǎo)體的審核及試驗(yàn)
母線槽導(dǎo)體規(guī)格比電工手冊(cè)40℃環(huán)境溫度載流的能力打了15～20%的折扣，結(jié)構(gòu)散熱較差的母線槽折扣要更大，如對(duì)母線槽的載流能力計(jì)算有差距時(shí)建議要做溫升極限驗(yàn)證試驗(yàn)。
