铜铝复合母线导体在母线槽中的应用分析

【摘要】在输配电力事业中母线槽是至关重要的部件之一，铜铝复合母线是母线槽中的导体材料，它的应用能够有效减少我国配电产品对铜的需求，降低稀有金属资源的消耗。但是母线槽中铜铝复合母线的规格选择一直以来是一个值得深究的问题，本文将从温升极限实验、母线宽度、母线散热方式、额定电流等级等方面对其展开详细分析探讨，期望为输配电事业发展提供有价值的参考意见。

【关键词】铜铝复合母线导体；母线槽；应用

引言

母线槽作为输配电系统中至关重要的组成部分，自引入以来，便凭借其安装便捷、性能安全等优势普遍运用于输配电系统中。然而由于母线槽的制作材料基本上以以铜线作为载流导体，铜元素又是一种比较稀有的金属资料，市场价格较贵，这也提升了母线槽的生产成本。母线槽根据结构形态可以划分为密集绝缘型、空气绝缘型两种，一般有外壳、母排以及绝缘器件组成。密集型绝缘型母线槽是将裸铝复合母线用绝缘材料覆盖，并将其置于通道外壳防止的母线槽中，具有散热佳、容量大的优势[1]。空气性绝缘母线槽是将裸铝复合母线采用绝缘支架支撑在壳内，依靠壳内空气绝缘，这种结构的优势是母线间不易出现短路。传统的母线槽的生产成本较高，而选用铜铝复合母线作为导体能够环节母线槽生产成本压力。

1.温升极限实验

升温实验是是母线槽试验中至关重要的一个步骤，实验目的就是确认母线槽在额定情况下的温升值，如果温升值不符合额定值，会严重影响母线槽中绝缘材料的使用性能和使用寿命。不同规格的母线槽散热效果不一样，所体现出来的在流能力也各有差异。在流能力与母线槽结构、散热、集肤效应、阻抗、感抗等因素相关，温升值高，则阻抗值也会变高，电压降低，此时的电能损失变大[2]。因此通过温升实验，以极限温升值状态下通过的电流值作为系统母线槽的载流电流值。在实验时，母线槽的安装布置方式会影响其通过的额定电流，此时应使用所有覆盖板都就位的安装方式，实验全长为6m，设置两个节点，将母线干线水平支撑在离地面约1m的地方，抽样选取了630A、800A、1000A、1250A、1600A、2000A六中空气型绝缘母线槽。

2.母线宽度的确定

在同一个等截面的状态下，导体宽度增大厚度变薄的情况下，此时的散热面积也会随之增大，散热能力增强，在流能力得到提升，温升值降低。但是如果导体又窄又薄时，电动力在短路状态下产生的弯曲应力会增大，从而损坏整个母线槽结构。因此在选择铜铝母线导体宽度时要确保母线有足够强度，并满足短路时性能稳定、安全可靠的需求。母线抗弯截面系数Wz计算公式如下：

式中h为导体高度，h平行于中性轴z，b表示宽度。Wz与母线相间最大应力呈现反比例相关性，当厚度b减小时，母线相间产生的应力会以b的平方倍数增大，此时母线段路时会动稳定能力变差。

3.母线散热的方式

单独测量母线的温升值与测量成套母线槽产品下的温升值是具有差异的，一根裸铝复合母线导体散热处于敞开的环境下，测量所得温升值较低。但是将母线导体方制造母线槽中，代替所处的环境为封闭式的，散热较差，此时测量的温升值相对较高，且热量传播介质不同也会影响散热效果。在一个整体的母线槽系统中，导体散热有辐射和传导两种形式，且散热量的大小直接关系到载流值，且传导散热效果要明显强于辐射散热效果。不同结构的母线槽散热方式不同，空气绝缘型的依靠辐射散热，而密集绝缘型依靠传导散热。此外当额定电流减小后，导体热能消耗会有所降低，此时不会由于温升值升高导致绝缘材料老化过快，这能确保设备的安全稳定性和使用寿命。

4.额定电流等级的确定

母线槽作为输配电系统中至关重要的组成部分，自引入以来，便凭借其安装便捷、性能安全等优势普遍运用于输配电系统中。母线槽的电流等级决定了母线槽的使用性能，等地太低，母线槽设备易发生故障，等级太高，又会造成电流量的浪费。一般情况下，铜铝复合导体在母线槽中设定的电流等级可以通过以下公式计算得出：

式中Ie表示母线槽的额定电流，Ie表示设备工作电流，P表示用电设备容量，U表示用电设备额定电压，cosφ表示功率因数。通常情况下在设计铜铝复合导体结构型号时会预留一点电流，有时也会选择一个电流等级较大的母线槽设备。以选择封闭式母线槽为例，一般母线槽载流值使计算负载数值的两倍。

5.结束语

随着我国社会经济的蓬勃发展，加上城乡一体化进程速度的逐渐加快，经济的发展和城市化进程加快使得人们对输配电系统的性能和成本要求越来越严格，加之国家在能源政策是坚持“低碳环保，节能减排”，而铜铝复合母线导体的制作工艺能够有效提升母线槽的使用性能，还能降低铜金属元素资源的消耗，将其替代铜导体成为核心代替材料，是电气输配电事业的一大进步。本文温升极限实验、母线宽度、母线散热方式、额定电流等级四个方面分析了铜铝复合母线导体在母线槽中的应用，期望为为输配电事业发展提供有价值的参考意见。

参考文献

[1]段毅，韓东明，王沙.铜铝复合母线导体在母线槽中的应用分析[J].电工文摘，2012（3）：43-47.

[2]陈秀英.低压成套开关设备内部母线的选择与安装及电气连接[J].电工电气，2012，（3）：36-39.

作者简介

徐猛（1978—），男，江苏徐州人，工作单位：正泰电气股份有限公司，职称：副主任工程师，学历：本科，专业方向：电器制造，母线产品研发设计.