【摘要】在輸配電力事業(yè)中母線槽是至關(guān)重要的部件之一，銅鋁復合母線是母線槽中的導體材料，它的應(yīng)用能夠有效減少我國配電產(chǎn)品對銅的需求，降低稀有金屬資源的消耗。但是母線槽中銅鋁復合母線的規(guī)格選擇一直以來是一個值得深究的問題，本文將從溫升極限實驗、母線寬度、母線散熱方式、額定電流等級等方面對其展開詳細分析探討，期望為輸配電事業(yè)發(fā)展提供有價值的參考意見。

【關(guān)鍵詞】銅鋁復合母線導體；母線槽；應(yīng)用

引言

母線槽作為輸配電系統(tǒng)中至關(guān)重要的組成部分，自引入以來，便憑借其安裝便捷、性能安全等優(yōu)勢普遍運用于輸配電系統(tǒng)中。然而由于母線槽的制作材料基本上以以銅線作為載流導體，銅元素又是一種比較稀有的金屬資料，市場價格較貴，這也提升了母線槽的生產(chǎn)成本。母線槽根據(jù)結(jié)構(gòu)形態(tài)可以劃分為密集絕緣型、空氣絕緣型兩種，一般有外殼、母排以及絕緣器件組成。密集型絕緣型母線槽是將裸鋁復合母線用絕緣材料覆蓋，并將其置于通道外殼防止的母線槽中，具有散熱佳、容量大的優(yōu)勢[1]。空氣性絕緣母線槽是將裸鋁復合母線采用絕緣支架支撐在殼內(nèi)，依靠殼內(nèi)空氣絕緣，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢是母線間不易出現(xiàn)短路。傳統(tǒng)的母線槽的生產(chǎn)成本較高，而選用銅鋁復合母線作為導體能夠環(huán)節(jié)母線槽生產(chǎn)成本壓力。

1.溫升極限實驗

升溫實驗是是母線槽試驗中至關(guān)重要的一個步驟，實驗?zāi)康木褪谴_認母線槽在額定情況下的溫升值，如果溫升值不符合額定值，會嚴重影響母線槽中絕緣材料的使用性能和使用壽命。不同規(guī)格的母線槽散熱效果不一樣，所體現(xiàn)出來的在流能力也各有差異。在流能力與母線槽結(jié)構(gòu)、散熱、集膚效應(yīng)、阻抗、感抗等因素相關(guān)，溫升值高，則阻抗值也會變高，電壓降低，此時的電能損失變大[2]。因此通過溫升實驗，以極限溫升值狀態(tài)下通過的電流值作為系統(tǒng)母線槽的載流電流值。在實驗時，母線槽的安裝布置方式會影響其通過的額定電流，此時應(yīng)使用所有覆蓋板都就位的安裝方式，實驗全長為6m，設(shè)置兩個節(jié)點，將母線干線水平支撐在離地面約1m的地方，抽樣選取了630A、800A、1000A、1250A、1600A、2000A六中空氣型絕緣母線槽。

2.母線寬度的確定

在同一個等截面的狀態(tài)下，導體寬度增大厚度變薄的情況下，此時的散熱面積也會隨之增大，散熱能力增強，在流能力得到提升，溫升值降低。但是如果導體又窄又薄時，電動力在短路狀態(tài)下產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力會增大，從而損壞整個母線槽結(jié)構(gòu)。因此在選擇銅鋁母線導體寬度時要確保母線有足夠強度，并滿足短路時性能穩(wěn)定、安全可靠的需求。母線抗彎截面系數(shù)Wz計算公式如下：

式中h為導體高度，h平行于中性軸z，b表示寬度。Wz與母線相間最大應(yīng)力呈現(xiàn)反比例相關(guān)性，當厚度b減小時，母線相間產(chǎn)生的應(yīng)力會以b的平方倍數(shù)增大，此時母線段路時會動穩(wěn)定能力變差。

3.母線散熱的方式

單獨測量母線的溫升值與測量成套母線槽產(chǎn)品下的溫升值是具有差異的，一根裸鋁復合母線導體散熱處于敞開的環(huán)境下，測量所得溫升值較低。但是將母線導體方制造母線槽中，代替所處的環(huán)境為封閉式的，散熱較差，此時測量的溫升值相對較高，且熱量傳播介質(zhì)不同也會影響散熱效果。在一個整體的母線槽系統(tǒng)中，導體散熱有輻射和傳導兩種形式，且散熱量的大小直接關(guān)系到載流值，且傳導散熱效果要明顯強于輻射散熱效果。不同結(jié)構(gòu)的母線槽散熱方式不同，空氣絕緣型的依靠輻射散熱，而密集絕緣型依靠傳導散熱。此外當額定電流減小后，導體熱能消耗會有所降低，此時不會由于溫升值升高導致絕緣材料老化過快，這能確保設(shè)備的安全穩(wěn)定性和使用壽命。

4.額定電流等級的確定

母線槽作為輸配電系統(tǒng)中至關(guān)重要的組成部分，自引入以來，便憑借其安裝便捷、性能安全等優(yōu)勢普遍運用于輸配電系統(tǒng)中。母線槽的電流等級決定了母線槽的使用性能，等地太低，母線槽設(shè)備易發(fā)生故障，等級太高，又會造成電流量的浪費。一般情況下，銅鋁復合導體在母線槽中設(shè)定的電流等級可以通過以下公式計算得出：

式中Ie表示母線槽的額定電流，Ie表示設(shè)備工作電流，P表示用電設(shè)備容量，U表示用電設(shè)備額定電壓，cosφ表示功率因數(shù)。通常情況下在設(shè)計銅鋁復合導體結(jié)構(gòu)型號時會預(yù)留一點電流，有時也會選擇一個電流等級較大的母線槽設(shè)備。以選擇封閉式母線槽為例，一般母線槽載流值使計算負載數(shù)值的兩倍。

5.結(jié)束語

隨著我國社會經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，加上城鄉(xiāng)一體化進程速度的逐漸加快，經(jīng)濟的發(fā)展和城市化進程加快使得人們對輸配電系統(tǒng)的性能和成本要求越來越嚴格，加之國家在能源政策是堅持“低碳環(huán)保，節(jié)能減排”，而銅鋁復合母線導體的制作工藝能夠有效提升母線槽的使用性能，還能降低銅金屬元素資源的消耗，將其替代銅導體成為核心代替材料，是電氣輸配電事業(yè)的一大進步。本文溫升極限實驗、母線寬度、母線散熱方式、額定電流等級四個方面分析了銅鋁復合母線導體在母線槽中的應(yīng)用，期望為為輸配電事業(yè)發(fā)展提供有價值的參考意見。

參考文獻

[1]段毅，韓東明，王沙.銅鋁復合母線導體在母線槽中的應(yīng)用分析[J].電工文摘，2012（3）：43-47.

[2]陳秀英.低壓成套開關(guān)設(shè)備內(nèi)部母線的選擇與安裝及電氣連接[J].電工電氣，2012，（3）：36-39.

作者簡介

徐猛（1978—），男，江蘇徐州人，工作單位：正泰電氣股份有限公司，職稱：副主任工程師，學歷：本科，專業(yè)方向：電器制造，母線產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計.