母線槽最關(guān)鍵的安全技術(shù)參數(shù)——極限溫升

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)及現(xiàn)代化建設(shè)的飛速發(fā)展，用電的負(fù)荷越來(lái)越大。近幾年來(lái)，母線槽代替電纜使用在發(fā)達(dá)國(guó)家已是普遍現(xiàn)象，我國(guó)也形成發(fā)展趨勢(shì)。但由于部分用戶及質(zhì)量監(jiān)督人員對(duì)母線槽的認(rèn)識(shí)和了解不深，致使工程上存在投資浪費(fèi)和安全隱患。筆者從事20多年母線槽的研發(fā)和生產(chǎn)，掌握著涉及到母線槽較多的安全技術(shù)，所以現(xiàn)淺談一點(diǎn)母線槽最關(guān)鍵的技術(shù)參數(shù)—極限溫升，河南成套電氣設(shè)備以供大家探討。

一、母線槽標(biāo)準(zhǔn)對(duì)母線槽的溫升要求：

國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn)IEC60439.2—2000與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7251.2--2006標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定是一樣的：母線槽溫升是根據(jù)絕緣材料耐熱等級(jí)來(lái)確定溫升的。如果母線槽絕緣材料F級(jí)，其耐熱≥155℃的絕緣材料，那么它允許溫升則是115K（150℃-環(huán)境溫度40℃）。所以母線槽是滿負(fù)荷試驗(yàn)后才能確定母線槽的載流能力，它是母線槽最關(guān)鍵的一項(xiàng)技術(shù)參數(shù)。

二、溫升高涉及到母線槽問(wèn)題：

母線槽如同電線電纜，故同樣是作為電力輸送的干線設(shè)備使用。同樣一條電線35㎡它可以用來(lái)承載80A額定電流也可以承載125A額定電流，不同的是當(dāng)額定電流80A和125A溫升有差距。母線槽也是一樣的，極限溫升70K和90K時(shí)，同樣的母線槽，其載流能力相差15%以上。市場(chǎng)上母線槽溫升值有55K、70K、90K、100K，甚至以上。但溫升值高涉及以下問(wèn)題：

2.1 電能的損耗加大。

2.2 溫升越高，絕緣材料老化越快，母線槽的使用壽命急驟縮短。

2.3 涉及對(duì)周?chē)慕^緣材料設(shè)備老化加快，（如與母線槽在相鄰搭（或轉(zhuǎn)）接的電線電纜；或電氣絕緣支撐件等）甚至容易引起火災(zāi)事故。

2.4 母線槽內(nèi)部溫升高，電壓降加大。

2.5 降低了安全系數(shù)，外殼高溫容易燙傷人。

2.6 對(duì)周?chē)沫h(huán)境溫度有影響。

三、溫升的起源：

3.1 銅排的含銅量低，電阻率大。

人們常提到銅排的含銅量以及電阻率等，它們確實(shí)與母線槽的載流能力有關(guān)。有些企業(yè)想方設(shè)法以這些設(shè)立門(mén)檻擋住同行來(lái)競(jìng)爭(zhēng)。某些企業(yè)精煉一塊銅排去做銅排純度檢測(cè)，憑一張?jiān)囼?yàn)報(bào)告說(shuō)自己企業(yè)用的含銅量是99.99%的銅母排。但這只是有些企業(yè)找產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)差異化的理由。要知道，在母線行業(yè)，含銅量達(dá)到99.95%，電阻率ρ≤0.01777（歐姆·平方毫米/米）已經(jīng)是很好的銅排。以電阻率約束銅母排好過(guò)含銅量的約束，因電阻率很多地方及現(xiàn)場(chǎng)都可以檢驗(yàn)，含銅量只有指定的檢測(cè)單位能檢測(cè)，含銅量低、電阻率大，導(dǎo)體則要加大，否則，溫升就會(huì)高。

3.2 導(dǎo)體規(guī)格小，載流能力不足。

現(xiàn)因市場(chǎng)用戶對(duì)母線槽的了解不深，有些廠家按電工手冊(cè)上或電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)上的環(huán)境溫度25℃，或30℃，或35℃時(shí)的裸體導(dǎo)電排的載流能力來(lái)選擇導(dǎo)體，這是被誤導(dǎo)了。由于母線槽的工藝是導(dǎo)電排外包扎有絕緣材料和外殼，所以按設(shè)計(jì)手冊(cè)和電工手冊(cè)的表格上40℃時(shí)環(huán)境溫度時(shí)導(dǎo)電排規(guī)格，要降15%～20%才能達(dá)到≤70K的溫升值；按30℃環(huán)境溫度選擇要降25%—30%左右才能達(dá)到≤70K溫升。選擇導(dǎo)體的規(guī)格與溫升和載流能力有直接關(guān)系。

3.3 絕緣材料及外殼結(jié)構(gòu)散熱差。

以上提到是結(jié)構(gòu)工藝處理較好，絕緣材料散熱較好的按設(shè)計(jì)手冊(cè)或電工手打折扣后能滿足載流能力的。但有些產(chǎn)品絕緣材料是樹(shù)脂澆注，或采用其他散熱較差的絕緣材料，以及空氣型母線結(jié)構(gòu)，和散熱較差的密集型母線要下降的折扣要更多。據(jù)實(shí)驗(yàn)，有些大電流空氣型母線槽4000A～5000A的，按設(shè)計(jì)手冊(cè)、電工手冊(cè)上的導(dǎo)體40℃環(huán)境溫度來(lái)確定銅導(dǎo)體規(guī)格，則只能達(dá)到40%的載流能力，且都超出70K溫升，所以不要輕視絕緣材料及產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。

3.4 超負(fù)荷運(yùn)行。

有些項(xiàng)目，設(shè)備的增加，負(fù)荷增大，及原設(shè)計(jì)的母線不能滿足現(xiàn)場(chǎng)需要，而且有些項(xiàng)目施工訂貨時(shí)采用變?nèi)莨?jié)變?nèi)?，也沒(méi)有采取有效保護(hù)措施，超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)溫升高以及變?nèi)莺?，始端的開(kāi)關(guān)無(wú)法確保變?nèi)莺笮‰娏鞯倪^(guò)載存在安全隱患。

3.5 連接頭連接不穩(wěn)，接頭電阻率加大。

連接頭連接不穩(wěn)定、接頭接觸不良、電阻率加大，都能造成母線槽的溫升升高。

3.6 集膚效應(yīng)及阻抗和感抗會(huì)造成溫升高。

母線槽銅排的導(dǎo)體6×100與10×60銅排截面積同樣是600㎡，但前者比后者大19%的載流能力問(wèn)題存在于集膚效應(yīng)，以及阻抗和感抗也影響到溫升。所以，有些項(xiàng)目完全以導(dǎo)體的截面積確定載流能力是錯(cuò)誤的。

四、設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)與溫升。

目前大部分設(shè)計(jì)院在設(shè)計(jì)時(shí)是沒(méi)有溫升約定的，只有額定電流及三相四線或三相五線，這是不完善的。如果把1000A溫升值≤55K的母線槽采用F級(jí)的絕緣材料在115K的項(xiàng)目中使用，則可以打上1600A以上的額定電流標(biāo)牌，所以設(shè)計(jì)時(shí)約定母線槽的溫升是很重要的。

五、工程監(jiān)理、質(zhì)檢站及電力驗(yàn)收單位對(duì)溫升要求。

目前大部分項(xiàng)目對(duì)母線槽的載流能力無(wú)法驗(yàn)證。因按國(guó)家標(biāo)GB7251.2和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC60439.2是以絕緣材料耐熱等級(jí)確定允許溫升值。設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)圖紙和甲方?jīng)]有指明溫升值，所以無(wú)法對(duì)母線槽的載流能力確認(rèn)，也不知該母線槽溫升是多少K是合格的。

六、國(guó)家強(qiáng)制性3C認(rèn)證對(duì)母線槽的極限溫升驗(yàn)證。

我國(guó)實(shí)施了強(qiáng)制性3C認(rèn)證對(duì)于母線槽的極限溫升驗(yàn)證，除耐火母線槽特殊產(chǎn)品外，其他母線槽統(tǒng)一試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)按≤70K溫升值，但3C認(rèn)證每個(gè)產(chǎn)品的試驗(yàn)費(fèi)及認(rèn)證費(fèi)需要好幾萬(wàn)元，所以認(rèn)證中心為減輕企業(yè)負(fù)擔(dān)，按短路耐受強(qiáng)度劃分每個(gè)單元，每個(gè)單元可以覆蓋好幾個(gè)額定電流規(guī)格。現(xiàn)在這樣規(guī)定統(tǒng)一每個(gè)單元中拿最大的電流規(guī)格做試驗(yàn)，其他規(guī)格由企業(yè)自行推算，由試驗(yàn)所審核。按常規(guī)認(rèn)證所覆蓋的電流范圍推算電流的導(dǎo)體規(guī)格要按照試樣品每㎡/A的標(biāo)準(zhǔn)推算確定所覆蓋的電流的載流能力。如果你小于試樣品必須有做過(guò)溫升委托試驗(yàn)，或其他單元內(nèi)有這種規(guī)格的導(dǎo)體，才能允許，否則不準(zhǔn)通過(guò)，確保認(rèn)證的風(fēng)險(xiǎn)。但現(xiàn)在有個(gè)別試驗(yàn)所以企業(yè)自行寫(xiě)的導(dǎo)體規(guī)格不按試樣電流、載流能力比例填寫(xiě)所覆蓋范圍電流的導(dǎo)體規(guī)格?！痢痢猎囼?yàn)所常見(jiàn)有2500A單元覆蓋的2000A、1600A、1250A，他們是拿2500A的母線做該單元的試驗(yàn)，試樣2500A的導(dǎo)體規(guī)格是6×200，通過(guò)2500A的電流計(jì)算每平方電流是2.083A，按該樣品推薦2000A應(yīng)該是6×160，但產(chǎn)品描述內(nèi)寫(xiě)成了6×125。6×125的導(dǎo)體通過(guò)2000A電流溫升在100K以上；若按允許溫升值≤70K，則該導(dǎo)體的載流能力約1500A～1600A之間，也有其他電流規(guī)格的。所以，不嚴(yán)格的3C試驗(yàn)報(bào)告是無(wú)法確保載流能力的。那據(jù)市場(chǎng)調(diào)查該類(lèi)產(chǎn)品已大量在工程上使用時(shí)要值得深慮了。

七、如何確保母線槽的載流能力及使用安全。

7.1 設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)母線槽時(shí)，圖紙上要標(biāo)注極限溫升值，同時(shí)在圖紙技術(shù)要求內(nèi)或設(shè)計(jì)圖上標(biāo)注每個(gè)電流等級(jí)設(shè)置一個(gè)母線保護(hù)儀（或溫控儀），設(shè)置在每個(gè)電流的第一個(gè)連接頭處。

注：保護(hù)儀有兩個(gè)信號(hào)輸出點(diǎn)，超溫報(bào)警和極限溫度切斷電流，這樣可以確保母線槽在運(yùn)行過(guò)程中的內(nèi)部溫升。

7.2 甲方及監(jiān)理對(duì)3C試驗(yàn)報(bào)告中有導(dǎo)體規(guī)格及溫升值或中國(guó)質(zhì)量認(rèn)證中心網(wǎng)站上查詢。3C證書(shū)及網(wǎng)站上都有些技術(shù)參數(shù)公告如：IP防護(hù)等級(jí)、ICW=KA 短路耐受強(qiáng)度、電流規(guī)格等、溫升及導(dǎo)體規(guī)格認(rèn)證中心正準(zhǔn)備今后有可能在中國(guó)認(rèn)證官方網(wǎng)站上會(huì)公布，以便有利于用戶的查詢和核實(shí)。

7.3 極限溫升試驗(yàn)。

7.3.1 要想確保所購(gòu)買(mǎi)的母線槽質(zhì)量完全能達(dá)到滿負(fù)荷下低溫安全低損耗運(yùn)行即有一個(gè)辦法，即做極限溫升試驗(yàn)。

7.3.2 極限溫升測(cè)量位置也很關(guān)鍵。檢測(cè)母線槽的進(jìn)線節(jié)、導(dǎo)體、插接口導(dǎo)體、連接頭、外殼等溫升，是通過(guò)滿負(fù)荷電流運(yùn)行后，穩(wěn)定下來(lái)的最高溫度，減去環(huán)境溫度得到溫升值，以K來(lái)表示。其他電流規(guī)格按試樣品合格通過(guò)的㎡/A計(jì)算時(shí)，最好是以最大電流推算到小電流的各種規(guī)格，大電流每平方毫米能通過(guò)電流密度的，同樣的結(jié)構(gòu)同樣銅排厚度的小電流是沒(méi)有問(wèn)題的。

關(guān)于母線槽的溫升，同時(shí)也需要引起驗(yàn)收單位及用戶的重視。因市場(chǎng)上溫升值超出100K的已很多，很多工程上使用后，有些項(xiàng)目已出現(xiàn)了因溫升高而引起火災(zāi)事故。母線槽的溫升值直接涉及到載流能力和安全隱患，約定溫升值是很關(guān)鍵的。望大家重視母線槽的極限溫升值，它是控制母線槽質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)，值得特別重視。