孫發(fā)墩

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)甘肅有限公司，甘肅 蘭州 730070）

0 引 言

通信電源是保證通信網(wǎng)絡(luò)暢通的心臟。隨著通信業(yè)務(wù)負(fù)荷的不斷增長(zhǎng)，通信核心機(jī)樓從高壓市電引入到配電室，由配電室變配電輸出至各通信機(jī)房，逐步由低壓封閉型母線(xiàn)槽（以下簡(jiǎn)稱(chēng)母線(xiàn)槽）代替電力電纜，最終向開(kāi)關(guān)電源、UPS、空調(diào)等設(shè)備提供穩(wěn)定、純凈的電力能源，保障通信機(jī)房的供電及環(huán)境問(wèn)題。

母線(xiàn)槽是由金屬板保護(hù)外殼（材質(zhì)為鋼板或鋁合金板）、導(dǎo)電排、絕緣材料及有關(guān)附件組成的母線(xiàn)干線(xiàn)系統(tǒng)。作為替代電纜用的供配電干線(xiàn)，母線(xiàn)槽具有電流承載能力強(qiáng)、安裝簡(jiǎn)單方便、安全性高、使用壽命長(zhǎng)等突出優(yōu)勢(shì)[1]。從結(jié)構(gòu)上看，母線(xiàn)槽以銅排或鋁排為導(dǎo)體，電容量大、電壓降小；同時(shí)，母線(xiàn)槽以鋼板或鋁合金板為外殼，不怕燃燒、安全性高、使用壽命長(zhǎng)。從整體上看，母線(xiàn)槽的外形美觀、重量輕，且安裝簡(jiǎn)單方便、可延展性強(qiáng)。母線(xiàn)槽可隨意增加或更換配電系統(tǒng)，既可制成每隔一段距離設(shè)有插接分線(xiàn)盒的插接型封閉母線(xiàn)，也可制成中間不帶分線(xiàn)盒的饋電型封閉式母線(xiàn)[2]。母線(xiàn)槽實(shí)物及參數(shù)如圖1所示。

圖1 母線(xiàn)槽實(shí)物及參數(shù)

在實(shí)際項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)和日常運(yùn)行維護(hù)工作中，使用者往往忽略母線(xiàn)槽作為設(shè)備的因素，僅僅當(dāng)其作為電力電纜使用，造成安裝過(guò)程隨意，垂直段垂度偏差大、水平段吊掛位置錯(cuò)誤、接頭與插接箱位置不合理、固定支撐錯(cuò)誤等問(wèn)題頻繁出現(xiàn)。這就使得通信供電系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)急劇增長(zhǎng)，極易發(fā)生電氣故障，導(dǎo)致通信機(jī)樓供電整體中斷的嚴(yán)重后果[3]。

而且，目前對(duì)通信機(jī)房?jī)?nèi)如此重要的配電設(shè)施，母線(xiàn)槽的運(yùn)行監(jiān)控和管理手段卻仍然十分落后，僅僅通過(guò)人員現(xiàn)場(chǎng)觀察并用測(cè)溫儀表測(cè)試溫度，無(wú)法做到系統(tǒng)安全程度的預(yù)判預(yù)警。由此可見(jiàn)，在通信設(shè)備供電干線(xiàn)的運(yùn)維智能化、網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化轉(zhuǎn)型等方面尚有很大的差距。本文將通過(guò)發(fā)生的典型案例來(lái)介紹母線(xiàn)槽的安裝及日常運(yùn)維管理工作。

1 典型案例及原因分析

1.1 典型案例

某省級(jí)通信樞紐樓,其配電系統(tǒng)由裙樓低壓配電室向11樓動(dòng)力機(jī)房敷設(shè)安裝4根2 500 A封閉型低壓母線(xiàn)槽，采用2主2備模式供電，如圖2、圖3所示。按照維護(hù)規(guī)程要求，在正常維護(hù)主、備母線(xiàn)槽倒換演練過(guò)程中，備用2#母線(xiàn)在空載情況下，在低壓側(cè)母線(xiàn)斷路器合閘瞬間發(fā)生母線(xiàn)槽內(nèi)B、C相間短路的嚴(yán)重故障，導(dǎo)致7樓備用母線(xiàn)槽相間短路燒毀故障,使得機(jī)樓3、6、9、10、11樓機(jī)房單路供電，如圖4所示。

圖2 母線(xiàn)槽示意

圖3 供電結(jié)構(gòu)示意

圖4 母線(xiàn)槽故障照片

1.2 故障原因分析

目前，通信機(jī)樓母線(xiàn)槽使用普遍存在施工安裝工藝不規(guī)范、采購(gòu)設(shè)備質(zhì)量參差不齊、日常運(yùn)行維護(hù)手段不足等情況，這些會(huì)導(dǎo)致核心機(jī)樓輸配電系統(tǒng)存在較大隱患。具體情況如下。

（1）母線(xiàn)槽受力不均衡。母線(xiàn)槽在安裝時(shí)水平方向受力分布不均，垂直方向支撐不足，導(dǎo)致相應(yīng)接頭處受力，使其絕緣間距縮小，絕緣水平降低，如圖5所示。

圖5 水平、垂直段支撐分析

當(dāng)水平母線(xiàn)僅有一處吊掛時(shí)，且吊掛與水平母線(xiàn)重心位置不重合，不能完全將自身重量掛在吊掛上，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)豎直向下的力。反向力-G1會(huì)破壞連接器內(nèi)部絕緣樹(shù)脂，破壞螺桿保護(hù)裝置，極有可能造成相間短路[4]。

垂直母線(xiàn)段吊掛至專(zhuān)業(yè)機(jī)房的三通段未做吊掛固定時(shí)，三通段的重力全部由母線(xiàn)連接器去平衡，G2≈150 N，因此三通段產(chǎn)生的重力將全部由母線(xiàn)連接器去平衡。由此G三是三通段對(duì)連接器的作用力，是破壞連接器絕緣最主要的外力。

（2）母線(xiàn)連接器材質(zhì)量問(wèn)題。如圖6所示，部分廠商生產(chǎn)的母線(xiàn)槽連接器內(nèi)穿芯螺栓所使用的絕緣材料為尼龍塑料，材質(zhì)較脆，且連接器相間螺栓采用分片式絕緣材料，受外力擠壓，結(jié)構(gòu)易發(fā)生變形，造成螺桿直接裸露，從而導(dǎo)致相間易發(fā)生短路。且隨著帶載運(yùn)行發(fā)熱后材料老化明顯。

圖6 母線(xiàn)連接器尼龍材質(zhì)

（3）自動(dòng)化運(yùn)維手段欠缺。母線(xiàn)槽做為通信機(jī)樓輸送電力設(shè)備，日常維護(hù)沒(méi)有建立自動(dòng)化監(jiān)測(cè)手段，僅能通過(guò)人工測(cè)量開(kāi)展，部分區(qū)域形成監(jiān)測(cè)盲區(qū)，導(dǎo)致接頭溫升等隱患不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)與處理。

綜上所述，發(fā)生類(lèi)似典型故障的原因在于通信核心機(jī)樓內(nèi)部對(duì)母線(xiàn)槽運(yùn)維重視程度不足，只關(guān)注機(jī)房?jī)?nèi)配電、UPS、開(kāi)關(guān)電源等主要設(shè)備，而忽視母線(xiàn)槽日常運(yùn)維，僅將其作為電力電纜使用，缺乏日常安裝及運(yùn)維監(jiān)管。同時(shí)在建設(shè)過(guò)程中過(guò)分依賴(lài)廠家的施工設(shè)計(jì)，缺乏對(duì)施工方案的管控及評(píng)估，且日常運(yùn)維大量依靠人員，導(dǎo)致動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)維管理過(guò)程中忽視母線(xiàn)槽巡檢工作，形成日常管理盲區(qū)，埋下了重大的安全隱患[5]。

2 安裝工藝方案

為了解決上述問(wèn)題，應(yīng)首先將母線(xiàn)槽視為動(dòng)力設(shè)備，按照GB72516.6—2015《低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備和成套設(shè)備》、GB50149—2010《電氣裝置安裝工程母線(xiàn)裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)化安裝過(guò)程中施工質(zhì)量要求，強(qiáng)化隨工驗(yàn)收管理。

2.1 母線(xiàn)槽承重整改方案

母線(xiàn)槽因材質(zhì)導(dǎo)致其質(zhì)量較重，在安裝過(guò)程中垂直、水平段整體受力均比較明顯。因此，要求安裝過(guò)程中對(duì)母線(xiàn)槽垂度要求在安裝規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，對(duì)其母線(xiàn)槽每段水平段均進(jìn)行了兩端吊掛，使其每段整體受力平均，使得接頭處螺桿不再承受重力，減少接頭絕緣破損。水平安裝的支架應(yīng)高低一致，支架間距不應(yīng)大于2 m。

并對(duì)母線(xiàn)槽垂直段將原有固定硬連接支撐整改為彈簧支撐，減少重力或振動(dòng)緩沖，降低接頭螺桿受力。彈簧支承器安裝前應(yīng)修正樓板孔，保證同一軸線(xiàn)樓板孔的同心度使母線(xiàn)槽穿越任何一樓板孔時(shí)與孔邊保持5～10 mm的距離。且每層應(yīng)安裝一副。

母線(xiàn)槽整體安裝前必須測(cè)量每一單元母線(xiàn)槽相間相地間相零間和零地間的絕緣電阻，且不應(yīng)小于20 MΩ。母線(xiàn)槽初步對(duì)接就位后插接部位應(yīng)清掃干凈，裝上保護(hù)板并用力矩扳手?jǐn)Q緊穿芯螺栓。對(duì)于M8螺栓力矩應(yīng)符合8.8～10.8 Nm范圍內(nèi)。

垂直加固整改如圖7所示。

圖7 垂直加固整改示意

2.2 材質(zhì)解決方案

如圖8所示，對(duì)母線(xiàn)槽接頭處穿芯螺桿使用絕緣材料升級(jí)為絕緣聚丙烯護(hù)套，有效提升了穿芯螺桿絕緣強(qiáng)度，且采用一體式絕緣材料，在受外力擠壓時(shí)，絕緣結(jié)構(gòu)不易發(fā)生變形，從而降低了相間短路風(fēng)險(xiǎn)，提升了安全性。

圖8 穿芯螺桿絕緣示意

2.3 自動(dòng)化手段建設(shè)

采用分布式光纖線(xiàn)型感溫探測(cè)系統(tǒng)，建立母線(xiàn)槽運(yùn)維的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)，通過(guò)在母線(xiàn)槽表面連續(xù)敷設(shè)并能感應(yīng)傳導(dǎo)溫度數(shù)據(jù)光纖溫度傳感系統(tǒng)，利用光時(shí)域反射（Optical Time Domain Reflection，OTDR）技術(shù)和拉曼（Raman）散射效應(yīng)測(cè)量沿光纖分布的溫度變化，達(dá)到即時(shí)有效監(jiān)測(cè)母線(xiàn)槽與接頭溫升及狀態(tài)，從而及時(shí)預(yù)知高溫點(diǎn)，杜絕電氣火災(zāi)發(fā)生的目的。光纖敷設(shè)及測(cè)溫軟件界面如圖9所示。

圖9 光纖敷設(shè)及測(cè)溫軟件界面

3 結(jié) 論

本文所提及的母線(xiàn)槽安裝工藝及自動(dòng)化管理手段不僅僅局限于通信機(jī)房?jī)?nèi)部，實(shí)際上可以推廣到具備配電系統(tǒng)的工礦企業(yè)、商務(wù)樓宇、鐵路民航等等，更可為公共供電部門(mén)的用戶(hù)管理提供安裝經(jīng)驗(yàn)及自動(dòng)化管控平臺(tái)。隨著5G、自動(dòng)駕駛等新技術(shù)、新業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，低壓封閉型母線(xiàn)槽應(yīng)用越來(lái)越廣泛，將承擔(dān)著為通信業(yè)務(wù)可靠輸電的重要責(zé)任。為了規(guī)范其建設(shè)規(guī)劃、安裝施工、運(yùn)維使用，智能化的監(jiān)控和可視化調(diào)度必將是保證通信供電安全的重要手段，也是通信電源專(zhuān)業(yè)“安全持續(xù)高效”發(fā)展的基本要求，具有借鑒意義。