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淺析母線槽和電纜在低壓配電系統(tǒng)中的對比與應(yīng)用

發(fā)布時間:2020-12-14瀏覽次數(shù):1046返回列表



辜秀娟
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 2018011
摘  要:母線槽和電纜在低壓配電系統(tǒng)中占著主要位置,兩者在配電系統(tǒng)中的不同場合的應(yīng)用,各自有不同的優(yōu)缺點。傳統(tǒng)的母線槽正在受到電纜尤其是分支電纜的挑戰(zhàn)。多年的實踐經(jīng)驗證明,二者在產(chǎn)品性能、應(yīng)用領(lǐng)域和經(jīng)濟(jì)成本等方面各有千秋,不能簡單地下結(jié)論。本文對電纜和母線槽做了多方面的比較,可供大家在實際工作中參考。
關(guān)鍵詞:母線槽;電纜;低壓配電系統(tǒng);
0引言
20 世紀(jì) 90 年代以前低壓配電系統(tǒng)中一直由電纜擔(dān)負(fù)著輸配電的重要角色。但 90 年代以來,母線槽系統(tǒng)逐漸被引進(jìn)和開發(fā),并迅速在供配電工程中得到廣泛應(yīng)用。它與傳統(tǒng)輸電器材相比有著其獨特的性能優(yōu)勢,比如載流量大、過載能力強(qiáng)、分接方便、 散熱性好以及維護(hù)方便等。
1普通母線槽與電纜的性能特點
所謂普通母線槽,就是通過合理、安全的結(jié)構(gòu),將幾根導(dǎo)體包裹在金屬外殼內(nèi),組成一個整體的具有電氣連續(xù)性的輸配電系統(tǒng)。普通母線槽一般分為密集絕緣型和空氣絕緣型兩種。空氣絕緣型結(jié)構(gòu)簡單、輸送電流大、密集絕緣型結(jié)構(gòu)緊湊、散熱能力好。它們都有過載能力強(qiáng)、分接方便、占用空間小等特點。電纜分為 單芯電纜和多芯電纜。單芯電纜主要采用各種絕緣材料,將多股銅線包覆在絕緣層內(nèi),作為某一相電流導(dǎo)體。多芯電纜則是將多根絕緣線芯絞合在一起,在包上外護(hù)套而形成的一整根完整的電纜。電力電纜的絕緣線芯數(shù),通常為 1、2、3、4、5 芯,以及 4+1 和 3+2 芯等型號。電纜的主要優(yōu)點是選用靈活多變,環(huán)境適 應(yīng)能力強(qiáng),但也有著其固有的局限性。下面從幾個主要方面對母 線槽和電纜進(jìn)行性能比較。
a)載流量
低壓電纜的截面積為 1000mm2,額定電流為 1600A。這么大規(guī)格電纜因其體積和重量過大,很少應(yīng)用于實際工程中。工程中一般常用的是 400mm2 及以下規(guī)格電纜,這就要求使用多根電纜來實現(xiàn)同時供電。而母線槽額定電流可達(dá) 6300A,其強(qiáng)大的載流能力是電纜根本無法比擬的。
b)過載能力
不論電纜還是母線槽,過載能力都取決于所用絕緣材料的工作溫度。母線槽絕緣材料的工作溫度為 105℃,現(xiàn)已開發(fā)出工作溫度為 140℃以上的輻照交聯(lián)阻燃纏繞帶 (PER) 和輻射交聯(lián)聚烴熱收縮管。而目前電纜所用絕緣材料的常期工作溫度一般為 90℃ 和 105℃,輻照交聯(lián)電纜的工作溫度為 125℃。因此,母線槽的過載能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電纜。
C)安裝分接
母線槽一般采用插接式安裝分接方法。所謂插接式母線槽,就是利用插接的方式把主干線的電源分接到支線去,每隔若干米就留有一個插接箱口,因此分接十分方便。而電纜需要在現(xiàn)場進(jìn)行分接,可靠性差,即便是預(yù)制分支電纜,也有其缺陷。分支電纜明顯的缺點,主要是需要向工廠定制分支連接器材,通常采用 開口的 “C” 型抱箍。時間久了,這種抱箍能否保證緊箍力也是問題。另外,分支電纜分支頭的價格不菲,因此預(yù)制分支電纜至今應(yīng)用面仍不廣。安裝分支電纜時,需要切斷樓面電源,而安裝母線槽時無須斷電,只要在空載情況下,取下母線槽的插接箱即可。但要切斷預(yù)制分支電纜的分支電源,在帶電的情況下操作是十分危險的。
d)防火性能
普通電纜的絕緣層和外護(hù)套會燃燒。即使阻燃電纜在火焰下也會燃燒,只有在火焰離開后才燃燒。耐火電纜不會燃燒,但價格昂貴,只有在消防報警電路系統(tǒng)等不準(zhǔn)停電的場合才使用耐火電纜。而母線槽外殼是金屬的,不會燃燒,即使銅排的絕緣材料發(fā)生燃燒,火苗也不會危機(jī)到母線槽外面。
e)散熱性能
電纜的絕緣和外護(hù)套既是絕緣層,又是隔熱層。因此,為了保持電纜散熱,當(dāng)電纜在橋架內(nèi)敷設(shè)時,允許敷設(shè) 2 層,其原因主要是考慮散熱問題。而母線槽利用空氣傳導(dǎo)散熱,并通過緊密接觸的鋼制外殼,把熱量散發(fā)出去,因此它的散熱性能比電纜優(yōu)越的多。
f)運行維護(hù)

母線槽的維護(hù)比較簡單。母線槽日常維護(hù)時,通常是測量外殼和穿芯螺栓的溫升、進(jìn)線箱的接頭溫升等,穿芯螺栓若采用 4.8 級則需要定期緊固,若采用 8.8 級的高強(qiáng)螺栓則不必定期堅固。 而電纜因其材料易于磨損、易老化、壽命較短等因素限制,需要定期進(jìn)行檢查和維護(hù),甚至

換。

2安裝施工
雖然電纜敷設(shè)安裝時在線路走向上靈活方便,但是工程中電纜一般都是要靠橋架支撐,所以電纜施工需要先安裝橋架,再鋪設(shè)電纜,分步進(jìn)行。而母線槽的安裝確實需要專業(yè)的安裝技術(shù),但卻只需要按照產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)安裝程序即可,一次性完成安裝。另外,母線槽結(jié)構(gòu)緊湊,占用空間相對較小,易于管道、線路空間布置,且安裝方便。當(dāng)然,對于 400A 以下的小電流線路,因為所選用的電纜截面相對較小、根數(shù)較少,使用電纜則顯得為靈活。
3供電系統(tǒng)
母線槽供電系統(tǒng)通常是主干線從配電中心引出以散射狀靈活供電,而電纜供電則受分接難度大、載流量小、難以分散控制等因素限制,通常是“點對點”供電,特別是在高層建筑供電系統(tǒng)中,母線槽相比電纜的優(yōu)越性尤為突出。傳統(tǒng)電纜供電方式,每個樓層都需要單獨放線,電纜根數(shù)眾多。這樣的密集敷設(shè)方式,散熱性差、占用空間大、事故檢查難、維修難度大。而母線槽供電只要使用單一的中心母線槽系統(tǒng),在每個樓層設(shè)置相應(yīng)容量的插接 箱進(jìn)行分流,即可達(dá)到供電目的。這種方式使得分接異常靈活,而且每個分支都有插接箱對分流變?nèi)萏幍谋Wo(hù)。因此,采用母線 槽加安全、加簡單、加可靠。
4經(jīng)濟(jì)成本
母線槽相比電纜,總體來說,由于使用材料較好,工藝相對復(fù)雜,首期投入成本一般比電纜要大。但是,從長遠(yuǎn)來看,使用母線槽則優(yōu)越的多。當(dāng)前,母線槽使用壽命一般在 30 年至 40 年, 而普通電纜則只有 15 年左右的使用壽命。母線槽系統(tǒng)只要按照規(guī) 范安裝和運行,基本上不需要換部件,只需要對周邊環(huán)境例行檢查即可。而電纜則經(jīng)常會出現(xiàn)接頭老化、絕緣層脫落等現(xiàn)象, 需要對某一段電纜進(jìn)行換。另外,當(dāng)今市場上已經(jīng)有許多實力 較大的母線槽廠家推出鋁導(dǎo)體母線槽,且已大規(guī)模應(yīng)用于大型建筑。這類母線槽的采購價格遠(yuǎn)比電纜橋架的價格低,但使用性能卻高于電纜。對于首批投入資金緊張的用戶,完全可以選用此種母線槽。
5安科瑞ANDPF列頭柜介紹
5.1產(chǎn)品介紹
隨著數(shù)據(jù)中心的迅猛發(fā)展,數(shù)據(jù)中心能耗問題也越來越突出,高效可靠的數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)方案,是提高數(shù)據(jù)中心電能使用效率,降低設(shè)備能耗的有效方式。
AMC系列數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)是針對數(shù)據(jù)機(jī)房末端設(shè)計的,能夠綜合采集所有能源數(shù)據(jù)的智能系統(tǒng),為交直流電源配電柜提供電參量信息,并可通過通訊將數(shù)據(jù)上傳到動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)對整個數(shù)據(jù)機(jī)房的實時監(jiān)控和有效管理,為實現(xiàn)綠色I(xiàn)DC提供可靠保證。
5.2安科瑞配電產(chǎn)品解決方案
1)交流系統(tǒng)
功能要求
遙測:輸入分路的三相電壓、三相電流、頻率、有功功率、有功電度;
遙信:輸入分路的過壓/欠壓,缺相,過流,頻率過高/過低,輸入分路的開關(guān)狀態(tài),具備電流、功率需用量分析和統(tǒng)計,實現(xiàn)電壓、電流、頻率等參數(shù)的越限報警功能。
配置方案如圖1,
圖1 交流系統(tǒng)配置方案
2)直流系統(tǒng)
功能要求
遙測:輸入分路的電壓、電流、功率、電度;
遙信:輸入分路的過壓/欠壓,輸入分路的熔絲狀態(tài),具備電流、功率需用量分析和統(tǒng)計,實現(xiàn)電壓、電流、功率等參數(shù)的越限報警功能。
配置方案如圖2,
圖2 直流系統(tǒng)配置方案
5.3產(chǎn)品選型
表1 列頭柜產(chǎn)品選型表
6安科瑞智能小母線監(jiān)控系統(tǒng)介紹
6.1產(chǎn)品介紹
針對數(shù)據(jù)中心智能小母線的監(jiān)控要求,安科瑞推出了AMB系列小母線監(jiān)控解決方案,該方案包括采集模塊、配套附件、監(jiān)控系統(tǒng),能對母線運行過程中的各種參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控,發(fā)生故障則進(jìn)行告警,以保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
AMB檢測單元是針對數(shù)據(jù)中心智能小母線插接箱/始端箱的監(jiān)控要求新設(shè)計的產(chǎn)品,該檢測單元安裝固定在插接箱/始端箱內(nèi)部,插接箱/始端箱采用與母線連通,它集成全部電力參數(shù)的測量(如單相或者三相的電流、電壓、有功功率、無功功率、視在功率、頻率、功率因數(shù))以及電能監(jiān)測和考核管理。同時可以實時監(jiān)控母線接口溫度,配合2路Rs45通訊接口(1進(jìn)1出)或LORA無線通訊,采用MODBUS-RTU協(xié)議可以方便可靠的將監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至主控箱和后臺系統(tǒng),保證系統(tǒng)安全可靠運行。
6.2產(chǎn)品選型
安科瑞智能母線測控儀表選型如表2,
表2 安科瑞智能母線測控儀表選型表
注:AMB100用于始端箱、AMB110用于插接箱、A-交流系統(tǒng)、D-直流系統(tǒng)可選配AMB10顯示器,顯示器只循環(huán)顯示電壓、電流參數(shù)。
7結(jié)束語
經(jīng)過分析比較,對于低壓配電系統(tǒng)中的重要干線選擇母線槽,顯然有其明顯優(yōu)勢。對于小電流分支線路,選擇電纜也有 其靈活方便的優(yōu)點,這就需要專業(yè)配電設(shè)計人員以實際需要進(jìn)行選擇配置。
【參考文獻(xiàn)】
[1]曾智權(quán).母線槽和電纜在低壓配電系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計,2016(19):2469-2469.
[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06版.
作者簡介:
辜秀娟,女,本科安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向為數(shù)據(jù)中心配電監(jiān)控系統(tǒng)
:(微信同號);QQ:3008713919;郵箱:3008713919@qq.com


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