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浅析母线槽和电缆在低压配电系统中的对比与应用

时间:2020-12-08 点击次数:121

周颖

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 2018011

摘  要:母线槽和电缆在低压配电系统中占着主要位置,两者在配电系统中的不同场合的应用,各自有不同的缺点。传统的母线槽正在受到电缆尤其是分支电缆的挑战。多年的实践经验证明,二者在产品性能、应用领域和经济成本等方面各有千秋,不能简单地下结论。本文对电缆和母线槽做了多方面的比较,可供大家在实际工作中参考。

关键词:母线槽;电缆;低压配电系统;

0引言

20 世纪 90 年代以低压配电系统中直由电缆担负着输配电的重要角色。但 90 年代以来,母线槽系统逐渐被引进和开发,并迅速在供配电工程中得到广泛应用。它与传统输电器材相比有着其独特的性能势,比如载流量大、过载能力强、分接方便、 散热性好以及维护方便等。

1普通母线槽与电缆的性能特点

所谓普通母线槽,就是通过合理、安全的结构,将几根导体包裹在金属外壳内,组成个整体的具有电气连续性的输配电系统。普通母线槽般分为密集绝缘型和空气绝缘型两种。空气绝缘型结构简单、输送电流大、密集绝缘型结构紧凑、散热能力好。它们都有过载能力强、分接方便、占用空间小等特点。电缆分为 单芯电缆和多芯电缆。单芯电缆主要采用各种绝缘材料,将多股铜线包覆在绝缘层内,作为某相电流导体。多芯电缆则是将多根绝缘线芯绞合在起,在包上外护套而形成的整根完整的电缆。电力电缆的绝缘线芯数,通常为 1、2、3、4、5 芯,以及 4+1 和 3+2 芯等型号。电缆的主要点是选用灵活多变,环境适 应能力强,但也有着其固有的局限性。下面从几个主要方面对母 线槽和电缆进行性能比较。

a)载流量

低压电缆的截面积为 1000mm2,额定电流为 1600A。这么大规格电缆因其体积和重量过大,很少应用于实际工程中。工程中般常用的是 400mm2 及以下规格电缆,这就要求使用多根电缆来实现同时供电。而母线槽额定电流可达 6300A,其强大的载流能力是电缆根本*的。 

b)过载能力

不论电缆还是母线槽,过载能力都取决于所用绝缘材料的工作温度。母线槽绝缘材料的工作温度为 105℃,现已开发出工作温度为 140℃以上的辐照交联阻燃缠绕带 (PER) 和辐射交联聚烃热收缩管。而目电缆所用绝缘材料的常期工作温度般为 90℃ 和 105℃,辐照交联电缆的工作温度为 125℃。因此,母线槽的过载能力远远大于电缆。 

C)安装分接 

母线槽般采用插接式安装分接方法。所谓插接式母线槽,就是利用插接的方式把主干线的电源分接到支线去,每隔若干米就留有个插接箱口,因此分接十分方便。而电缆需要在现场进行分接,可靠性差,即便是预制分支电缆,也有其缺陷。分支电缆明显的缺点,主要是需要向工厂定制分支连接器材,通常采用 开口的 “C” 型抱箍。时间久了,这种抱箍能否保证紧箍力也是问题。另外,分支电缆分支头的价格不菲,因此预制分支电缆至今应用面仍不广。安装分支电缆时,需要切断楼面电源,而安装母线槽时无须断电,只要在空载情况下,取下母线槽的插接箱即可。但要切断预制分支电缆的分支电源,在带电的情况下操作是十分危险的。

d)防火性能 

普通电缆的绝缘层和外护套会燃烧。即使阻燃电缆在火焰下也会燃烧,只有在火焰离开后才燃烧。耐火电缆不会燃烧,但价格昂贵,只有在消防报警电路系统等不准停电的场合才使用耐火电缆。而母线槽外壳是金属的,不会燃烧,即使铜排的绝缘材料发生燃烧,火苗也不会危机到母线槽外面。

e)散热性能 

电缆的绝缘和外护套既是绝缘层,又是隔热层。因此,为了保持电缆散热,当电缆在桥架内敷设时,允许敷设 2 层,其原因主要是考虑散热问题。而母线槽利用空气传导散热,并通过紧密接触的钢制外壳,把热量散发出去,因此它的散热性能比电缆越的多。 

f)运行维护

母线槽的维护比较简单。母线槽日常维护时,通常是测量外壳和穿芯螺栓的温升、进线箱的接头温升等,穿芯螺栓若采用 4.8 级则需要定期紧固,若采用 8.8 级的高强螺栓则不必定期坚固。 而电缆因其材料易于磨损、易老化、寿命较短等因素限制,需要定期进行检查和维护,甚至换。

2安装施工

虽然电缆敷设安装时在线路走向上灵活方便,但是工程中电缆般都是要靠桥架支撑,所以电缆施工需要先安装桥架,再铺设电缆,分步进行。而母线槽的安装确实需要专业的安装技术,但却只需要按照产品标准安装程序即可,次性完成安装。另外,母线槽结构紧凑,占用空间相对较小,易于管道、线路空间布置,且安装方便。当然,对于 400A 以下的小电流线路,因为所选用的电缆截面相对较小、根数较少,使用电缆则显得为灵活。

3供电系统

母线槽供电系统通常是主干线从配电中心引出以散射状灵活供电,而电缆供电则受分接难度大、载流量小、难以分散控制等因素限制,通常是“点对点”供电,特别是在高层建筑供电系统中,母线槽相比电缆的越性尤为突出。传统电缆供电方式,每个楼层都需要单独放线,电缆根数众多。这样的密集敷设方式,散热性差、占用空间大、事故检查难、维修难度大。而母线槽供电只要使用单的中心母线槽系统,在每个楼层设置相应容量的插接 箱进行分流,即可达到供电目的。这种方式使得分接异常灵活,而且每个分支都有插接箱对分流变容处的保护。因此,采用母线 槽加安全、加简单、加可靠。

4经济成本

母线槽相比电缆,总体来说,由于使用材料较好,工艺相对复杂,期投入成本般比电缆要大。但是,从长远来看,使用母线槽则越的多。当,母线槽使用寿命般在 30 年至 40 年, 而普通电缆则只有 15 年左右的使用寿命。母线槽系统只要按照规 范安装和运行,基本上不需要换部件,只需要对周边环境例行检查即可。而电缆则经常会出现接头老化、绝缘层脱落等现象, 需要对某段电缆进行换。另外,当今市场上已经有许多实力 较大的母线槽厂家推出铝导体母线槽,且已大规模应用于大型建筑。这类母线槽的采购价格远比电缆桥架的价格低,但使用性能却高于电缆。对于批投入资金紧张的用户,完全可以选用此种母线槽。

5安科瑞ANDPF精密列头柜介绍

5.1产品介绍

随着数据中心的迅猛发展,数据中心能耗问题也越来越突出,高效可靠的数据中心配电系统方案,是提高数据中心电能使用效率,降低设备能耗的有效方式。

AMC系列数据中心精密配电系统是针对数据机房末端设计的,能够综合采集所有能源数据的智能系统,为交直流电源配电柜提供电参量信息,并可通过通讯将数据上传到动环监控系统,实现对整个数据机房的实时监控和有效管理,为实现绿色IDC提供可靠保证。

5.2安科瑞精密配电产品解决方案

1)交流系统

功能要求

遥测:输入分路的三相电压、三相电流、频率、有功功率、有功电度;

遥信:输入分路的过压/欠压,缺相,过流,频率过高/过低,输入分路的开关状态,具备电流、功率需用量分析和统计,实现电压、电流、频率等参数的越限报警功能。

配置方案如图1,

 

图1 交流系统配置方案

2)直流系统

功能要求

遥测:输入分路的电压、电流、功率、电度;

遥信:输入分路的过压/欠压,输入分路的熔丝状态,具备电流、功率需用量分析和统计,实现电压、电流、功率等参数的越限报警功能。

配置方案如图2,

图2 直流系统配置方案

5.3产品选型

表1 精密列头柜产品选型表

6安科瑞智能小母线监控系统介绍

6.1产品介绍

针对数据中心智能小母线的监控要求,安科瑞推出了AMB系列小母线监控解决方案,该方案包括采集模块、配套附件、监控系统,能对母线运行过程中的各种参数进行监控,发生故障则进行告警,以保证系统稳定运行。

AMB检测单元是针对数据中心智能小母线插接箱/始端箱的监控要求新设计的产品,该检测单元安装固定在插接箱/始端箱内部,插接箱/始端箱采用与母线连通,它集成全部电力参数的测量(如单相或者三相的电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率、频率、功率因数)以及电能监测和考核管理。同时可以实时监控母线接口温度,配合2路Rs45通讯接口(1进1出)或LORA无线通讯,采用MODBUS-RTU协议可以方便可靠的将监测数据上传至主控箱和后台系统,保证系统安全可靠运行。

6.2产品选型

安科瑞智能母线测控仪表选型如表2,

表2 安科瑞智能母线测控仪表选型表

注:AMB100用于始端箱、AMB110用于插接箱、A-交流系统、D-直流系统可选配AMB10显示器,显示器只循环显示电压、电流参数。

7结束语

经过分析比较,对于低压配电系统中的重要干线选择母线槽,显然有其明显势。对于小电流分支线路,选择电缆也有 其灵活方便的点,这就需要专业配电设计人员以实际需要进行选择配置。

 

【参考文献】

[1]曾智权.母线槽和电缆在低压配电系统中的应用[J].建筑工程技术与设计,2016(19):2469-2469.

[2]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版.

作者简介:
周颖,女,本科安科瑞电气股份有限公司,主要研究方向为数据中心精密配电监控系统

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