選用銅排的一些小知識

2019-05-29 03:09:55

選用銅排的一些小知識 母線，也稱母排或載流排，是承載電流的一種導體。在開關設備和控制設備中主要用于匯集、分配和傳送電能，連接一次設備。根據相關資料統計，短路事故絕大部分是直接或者間接發生在母線部位，母線故障是電氣設備故障中最嚴重的故障之一。因此，對母線的正確選用和應用顯得極為關鍵。  下面對中壓3.6kV—40.5kV的開關設備和控制設備中與母線相關的幾個方面進行初步分析計算和總結。 戶內開關設備和控制設備中，母線按截面分為矩形、圓形、D型、U型等，其中由于同截面的矩形母線較圓形、D型、U型等母線電阻小、散熱面大、載流量高等原因，矩形母線在40.5kV及以下電壓等級中應用最廣泛。圓形和D型母線由于集膚效應較好，防電暈效果好,也有應用，但連接比較復雜。U型母線一般用于電流較大、力效應要求高的設備中，如發電機出口開關柜。其額定電流大，一般達到5000A以上，額定峰值耐受電流(IP)大，一般為50kA以上。按材質分，可分為銅母線、鋁母線、鐵母線，其中銅母線由于載流量大，抗腐蝕性能和力效應好，應用最廣泛。鋁質母線在電流小、非沿海和非石化系統也有應用。使用鐵母線主要從經濟上考慮，主要應用于PT連接線。按自然狀態可分為硬母線和軟母線。軟母線主要應用于連接不便可以吸收一些力效應的場所，如斷路器內部。 母線的載流量是指母線在規定的條件下能夠承載的電流有效值。 規定的條件中主要指標是溫度，對于戶內開關設備和控制設備來講是指環境溫度上限為40℃，下限為-25℃。 母線立放時載流量比平放時要高一些，一般當母線平放且寬度小于60㎜時，其載流量為立放時的0.95倍, 寬度大于60㎜時其載流量為立放時的0.92倍，這是由于立放時散熱性能要比平放時要好的緣故。 根據母線的材質不同，在同一溫度下其載流量也不同。開關設備和控制設備中主要以矩形銅母線為主矩形鋁母線為輔。其載流量數值一般可根據各種設計手冊查到。筆者根據多年經驗，通過對各種手冊中母線載流量的統計，總結出立放時母線載流量（交流）的簡易計算公式。 40℃時單層矩形銅母線的載流量Id（A）： Id =k（b+8.5）h 式中，b為母線厚度（mm）；h為母線寬度（mm）；k為系數（A/mm）。 40℃時雙層銅母線與單層母線載流量載流量的關系式 I2=（1.56～1.58）Id 式中, I2為雙層銅母線的載流量（A）；Id為為單層銅母線的載流量（A）。1.56～1.58為系數，一般100×10母線選1.58；80×10，80×8選1.57,60×6選1.56。 40℃時3層銅母線與單層銅母線的載流量的關系式為 I3=2Id 式中, I3為四層銅母線的載流量（A）。 40℃時4層銅母線與單層銅母線的載流量的關系式為(不推薦此類選擇,最好用異形母排替代) I4=2.45Id 式中, I4為四層銅母線的載流量（A）。 說明：2層及以上銅排是指兩層母線間有等于母線厚度的空氣間隙。 母線在環境溫度為40℃時和環境溫度為25℃時的換算關系為： I40=0.85I25 式中, I40為40℃時母線的載流量（A）；I25為25℃時母線的載流量（A）。 　　 相同規格的銅母線和鋁母線在相同環境溫度條件下載流量的換算關系為： IAl=ICu/1.3 式中, ICu為銅母線的載流量；IAl為銅母線的載流量。 　例如根據以上公式求TMY100×10母線載流量為： 　　單層：100×18.5＝1850A查手冊為1860A，此數據根據中國工業出版社出版的水電部《高壓配電裝置規程》。 　　雙層：2(TMY100×10)的載流量為： 　　1850×1.58＝2923(A)；［查手冊為2942A］； 　　三層：3(TMY100×10)的載流量為： 　　1850×2＝3700A［查手冊為3780A］ 　　以上所有計算均與手冊數據相當接近,可以根據以上公式進行母線載流量的計算。  母線的支撐與固定 (1)母線的支撐要充分考慮其抗彎強度是否滿足所配置的系統的力效應要求。 (2)母線的固定一般采用金具固定，不直接在母線上打孔采用螺栓固定。 (3)固定母線用的絕緣子，在承受較大的電動力時（如系統額定峰值耐受電流40kA以上時）要校驗絕緣子的抗彎強度是否滿足結構設計的要求。 絕緣子的力效應校驗可按照下式： Fjs≤0.6Fph Fjs=1.76KLich2×10-2/a 式中：Fjs —作用于絕緣子上的應力，kg； Fph—絕緣子的抗彎強度，可查相關樣本； L—絕緣子間跨距（母線支撐間距）（cm）； a—相間距離（cm）； ich——額定峰值耐受電流（KA） (4)母線夾板和固定金具應同樣可以承受由于額定峰值耐受電流而引起的作用力。 (5)母線的固定金具或其它支持金具不應成閉合磁路。 (6)當母線平置時，母線支持夾板的上部壓板應與母線保持1—1.5mm的間隙，當母線立置時，上部壓板應與母線保持1.5—2mm的間隙。 (7)多片矩形母線間，應保持不小于母線厚度的間隙。 (8)600A及以上母線穿墻套管端部的金屬夾板(緊固件除外)應采用非磁性材料，其與母線之間應有金屬相連，接觸應穩固，金屬夾板厚度不應小于3mm，當母線為兩片及以上時，母線本身間應予固定。 (9)母線固定金具與支柱絕緣子間的固定應平整牢固，不應使其所支持的母線受到額外應力。 中壓開關設備和控制設備中與母線有關的幾個問題，在結構設計和生產制造中要充分考慮到普遍性與特殊性的關系，做到既滿足相關標準的規定又考慮到經濟性和實用性以及發展性，母線系統的合理與否將直接影響到供電系統的運行，應該在使用、設計和制造這三者之間引起足夠的重視。

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