低壓母線槽干線系統(tǒng)的應(yīng)用及發(fā)展
文章來源：admin 時(shí)間：2019-07-29
一、母線槽產(chǎn)品種類
根據(jù)相關(guān)行業(yè)資料顯示，2005年中國市場的母線槽產(chǎn)品總需求量已近100億元，從2000～2005年，每年的市場增長率約為20%。考慮今年市場原材料（主要為銅導(dǎo)體）價(jià)格上漲因素，預(yù)計(jì)2006年的市場總需求量將近130億元。隨著中國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)蓬勃發(fā)展，國內(nèi)母線槽市場預(yù)計(jì)在今后數(shù)年內(nèi)將保持20%的持續(xù)增長。如此數(shù)量的市場需求，使母線槽產(chǎn)品得以迅速發(fā)展并在電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。
按其結(jié)構(gòu)及用途分為密集絕緣、空氣絕緣、空氣附加絕緣、耐火、樹脂絕緣和滑觸式母線槽；按其外殼材料分為鋼外殼、鋁合金外殼和鋼鋁混合外殼母線槽；按其導(dǎo)體材料分有銅導(dǎo)體和鋁導(dǎo)體母線槽。
母線槽系統(tǒng)一般多應(yīng)用在變壓器和配電柜之間的連接以及由配電中心（配電盤、柜）開始至負(fù)載呈樹干式布線方式的供電系統(tǒng)。系統(tǒng)電流等級通常為250～5000A，額定電壓400～1000V，防護(hù)等級IP40～I(xiàn)P65，根據(jù)導(dǎo)體數(shù)量配置有三相四線制和三相五線制（增設(shè)獨(dú)立PE排，另有部分廠家提供鋁合金外殼作整體接地PE的形式）。在母線槽系統(tǒng)中一般由以下幾個(gè)單元組成：饋電式母線（不帶插口）或插接式母線（帶插口）直線段單元；與變壓器，配電柜等設(shè)備接口的進(jìn)（出）線單元；換向單元有L形單元，T型單元，Z型單元；膨脹單元有膨脹節(jié)母線單元；插接單元有插接箱單元。所有單元通常均由母線槽制造商進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，也可以根據(jù)工程需要進(jìn)行現(xiàn)場測量后采取非標(biāo)設(shè)計(jì)，以滿足用戶及安裝需要。
二、母線槽的選型及技術(shù)參數(shù)的計(jì)算
母線槽的選型通常從以下幾方面加以綜合考慮：消防要求，絕緣材料要阻燃、耐熱性能要好，在高溫下不釋放有毒氣體，結(jié)構(gòu)上防止煙囪效應(yīng)，應(yīng)優(yōu)先選擇密集絕緣母線槽，如選用空氣絕緣型，則需在線槽殼體內(nèi)每單元設(shè)置阻火隔斷；對特別重要場所，為保證應(yīng)急電源火情下維持工作，應(yīng)選用耐火型槽。
至于安裝場所，首先考慮槽外殼防護(hù)等級，其次是建筑結(jié)構(gòu)對線槽外形、安裝支架形式和跨距的影響：室內(nèi)專用工作場所，如大容量變電所內(nèi)為提高其散熱效果，可采用IP30等級的母線槽；室內(nèi)的普通工作，如樓層電氣豎井及配電間內(nèi)，為保證安全性，應(yīng)選用不低于IP40等級的母線槽；室內(nèi)潮濕場所或有防濺水要求的，為保證其在遭到濺水時(shí)仍能正常工作，應(yīng)選用不低于IP54等級的母線槽；室外或有特殊要求的，如防噴水，防海浪和防腐蝕場所可分別樹脂絕緣母線槽；大跨距場所，應(yīng)選用外殼加強(qiáng)型母線槽；額定電流，應(yīng)從技術(shù)性能、散熱效果、價(jià)格等方面加以綜合考慮，目前市場較多選用散熱性能上佳和能耗低的鋁合金外殼低阻抗密集絕緣母線槽。
根據(jù)工作電流（I B）選擇正確的母線槽額定電流（I N）的大小，（I N）大小需按制造商提供的母線槽產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)電流等級選擇。
三、鋁導(dǎo)體在母線槽中的應(yīng)用
目前，絕大多數(shù)的母線槽生產(chǎn)制造商因受一些舊的設(shè)計(jì)思想及制造規(guī)范的影響，對槽內(nèi)導(dǎo)體的選用仍以銅材為主。然而，近年來銅材價(jià)格的大幅上漲，使其成本居高不下，這對制造商的市場拓展必將帶來較大的沖擊。結(jié)合市場資源的合理配置及其價(jià)格因素，國內(nèi)母線槽產(chǎn)品導(dǎo)體由銅母線材料向鋁母線材料轉(zhuǎn)移以成為產(chǎn)品的發(fā)展趨勢。
由鋁母線導(dǎo)體制造的母線槽已在國外一些發(fā)達(dá)國家得到廣泛應(yīng)用，其制造技術(shù)及工藝已趨成熟。近年來國內(nèi)部分品牌母線制造商均提供了高品質(zhì)的鋁導(dǎo)體母線槽，并已在工程實(shí)際應(yīng)用中得到了用戶及設(shè)計(jì)單位的肯定和好評，顯示了其獨(dú)特的優(yōu)越性。本文試從銅鋁導(dǎo)體的物理性能、化學(xué)性能、電氣性能方面進(jìn)一步探討以鋁導(dǎo)體代替銅導(dǎo)體的可行性。
由于銅導(dǎo)體和鋁導(dǎo)體截面形狀相似，因此國內(nèi)母線槽制造商均可在不對原銅導(dǎo)體母線槽產(chǎn)品結(jié)構(gòu)作重大改變的情況下，設(shè)計(jì)、制造鋁導(dǎo)體母線槽，其重點(diǎn)在于改進(jìn)生產(chǎn)工藝（如改進(jìn)導(dǎo)體表面處理工藝，以增強(qiáng)及保護(hù)鋁導(dǎo)體的鍍層表面質(zhì)量）及增設(shè)相關(guān)的工裝設(shè)備。因此鋁導(dǎo)體母線槽在技術(shù)，經(jīng)濟(jì)方面與銅導(dǎo)體母線槽的比較優(yōu)勢才是其獲得大量推廣應(yīng)用的重點(diǎn)所在，具體比較如下：
銅、鋁導(dǎo)體金屬材料比較：銅的密度8.9g/cm3, 鋁的密度2.7g/cm3；銅的導(dǎo)電性僅次于銀，IACS值為100%（國際標(biāo)準(zhǔn)退火電解銅標(biāo)準(zhǔn)值），高純鋁（99.996%）和工業(yè)純鋁（99.5%）的IACS值為64.94%和59%，即銅的導(dǎo)電性約比鋁高35%～40%；銅在大氣中的化學(xué)穩(wěn)定性較好，鋁較為活潑，但加入微量合金元素可提高其化學(xué)穩(wěn)定性；銅的強(qiáng)度和硬度較好，純鋁稍差，但鋁合金經(jīng)熱處理后可獲得較高的強(qiáng)度和硬度，因質(zhì)輕，其強(qiáng)度遠(yuǎn)大于銅；自然中銅資源相對有限，價(jià)格較高，鋁資源相對豐富，價(jià)格低廉。
相同結(jié)構(gòu)形式等電流母線槽采用銅導(dǎo)體及鋁導(dǎo)體電能損耗比較：銅導(dǎo)體（電工用銅母線TMY，GB5585.1~3-1985）的電阻率ρCU(20) =0.0175Ω·mm2/m(環(huán)境溫度20℃時(shí)得直流電阻率)；鋁導(dǎo)體（電工用鋁母線LMY，GB5585.1~3-1985）的電阻率ρAL(20)=0.0295Ω·mm2/m(環(huán)境溫度20℃時(shí)得直流電阻率)；根據(jù)相關(guān)導(dǎo)體載流量數(shù)據(jù)對比分析，可看出，同電流鋁導(dǎo)體母線槽約比銅導(dǎo)體母線槽功率損耗大26%，此為鋁導(dǎo)體母線槽的缺點(diǎn)，由上式可知，解決此問題的最簡單途徑是增大鋁導(dǎo)體截面積；按此比值選型設(shè)計(jì)，可使鋁導(dǎo)體母線槽與銅導(dǎo)體母線槽具備等效導(dǎo)電性能。
等效導(dǎo)電截面銅導(dǎo)體母線槽和鋁導(dǎo)體母線槽一般性經(jīng)濟(jì)分析可見，僅從母線槽導(dǎo)體材料成本分析，等效導(dǎo)電性能的鋁導(dǎo)體母線槽與銅導(dǎo)體母線槽相比，前者僅為后者的約1/5。因鋁導(dǎo)體母線槽在制造過程中的特殊工藝性，制造成本相對較高，分析表明兩者比較約為2.5:1。綜上述比較，可以認(rèn)為鋁導(dǎo)體母線槽是一種擁有較高性價(jià)比的，具有極大推廣應(yīng)用價(jià)值的產(chǎn)品。
四、產(chǎn)品發(fā)展前景
在當(dāng)前的市場經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中，提高產(chǎn)品市場占有率和企業(yè)綜合競爭力是所有企業(yè)的追求目標(biāo)，廣大母線槽制造商特別是一些大中型品牌企業(yè)將會(huì)把產(chǎn)品的成本經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢讓利于廣大用戶，為廣大工程建設(shè)節(jié)約大量投資，同時(shí)可為社會(huì)節(jié)約大量寶貴資源，為建設(shè)節(jié)約性社會(huì)主流經(jīng)濟(jì)作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。因此，經(jīng)濟(jì)、適用的鋁導(dǎo)體母線槽將帶來母線槽行業(yè)的一次變革，并推動(dòng)母線槽行業(yè)的新一輪發(fā)展。
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