密集绝缘型母线槽在工厂供电中的应用研究

史 名

（宁波富德能源有限公司，浙江 宁波 315204）

在工业建筑快速发展过程中，工业厂房的生产任务不断增加，一般结合生产需求布设相关机械设备，工厂中具有较大的用电负荷。同时工厂中含有桥架、风管、喷淋、消火栓等装置，要想确保安装设备室内满足高度要求，一般会压缩桥架、上层管线的安装空间。如果选择电缆开展设备供电工作，那么会占用较大空间，增加施工难度，同时缺乏良好稳定性。所以，应该科学确定供电方式，强化供电稳定性以及施工效率[1]。

1 工程概况

S 工程为芮城县工业园区供电工程，在S 工程中，装置内的电缆由原MTO 联合装置变配电所引出，电缆沿原变电配所至装置区电缆桥架或电缆沟敷设，电缆出桥架或电缆沟后均穿钢管敷设至用电设备。电缆穿过不同区域之间的墙或楼板处孔洞采用防火堵料进行封堵。

电机旁的操作柱均采用防爆型且为落地式安装，37 kW 及以上电动机的操作柱带电流表，与现场电流表配套的电流互感器选用AKH-0.66 系列。电机为就地控制、直接启动。根据工艺流程需要，有特殊要求的机泵电机采取现场和控制室两地控制，并根据重要性设置抗晃电和分批再启动装置。

装置内用电负荷等级主要为二级负荷。0.38 kV计算负荷为348.49 kW，其中最大电机容量为160 kW。本装置属爆炸危险2 区，其中爆炸危险区域2 区内地坪下的坑、沟划为1 区；电气设备的防爆级别不低于dⅡBT4，所有电气设备的防护等级不低于IP65。装置内工作接地、保护接地、防雷、防静电接地共用一套接地系统，并与相邻装置或变配电所接地网连成一体，组成一个总接地网，接地网接地电阻不大于1 Ω。

2 在厂房供电中密集型绝缘母线槽技术应用要点

2.1 合理选择供电方式

2.1.1 系统结构与安全性

系统结构。电缆方式，主要通过配电柜为设备提供电源，进行供电时，电缆和负载相对应，导致进线口位置堆积大量电缆。须在设备与配电柜之间增设电缆，操作烦琐、成本高，无法保证质量。而密集绝缘母线槽形式，采用线性设计方式，具有简洁性特点，选择插接模块为设备供电。母线槽能够预留插接装置，厂房中设备位置变动时，调整插接箱位置就能够满足供电需求。如图1所示。

图1 密集型母线槽

安全性。电缆方式，发生火灾时，会释放浓烟以及其他有毒物质，绝缘层经常出现老化问题。电缆预分支经常定制，检修设备时，须要将电源切断，电缆缺乏良好散热性。而密集绝缘母线槽，外壳具有较高的机械强度，同时具有良好的防火性能与阻燃性能。插接箱内部结合系统与用户要求，选择熔断器与断路器等方式为设备分配电能，设置开关保护，具有良好过载能力，散热性突出，分接方便[2]。

2.1.2 使用寿命与空间要求

电缆方式，在输配电系统方面，对于空间需求较大，同时需要按照相关设计确定电缆走向，例如电缆走向与电缆聚集等，使用寿命在12年左右。而密集绝缘母线槽，走线简洁、体积紧凑以及空间小，使用寿命在30年左右。

所以，综上考虑，S 工程选择密集绝缘母线槽方式为设备供电。

2.2 合理选取母线槽的截面积

2.2.1 根据工作电流确定

母线槽额定电流需要超出持续运行电流最大值Imax，各种回路持续运行电流，可以根据以下要求进行计算：（1）电动机回路与发电机的1.05 倍额定电流，主要计算额定电流，在发电机的冷却气体比额定数值小的情况下，电流提高量为每减小1 ℃，增加0.5%。（2）变压器回路，主要计算变压器的0.3～2.0倍额定电流与变压器的1.05倍额定电流，调压变压器须要根据变压器运行电流最大值进行计算，如果需要承担其他变压器检修工作时的转移负荷，需要堆积变压器过负荷时间允许值加以注意。（3）出线。主要计算以下数据：桥型接线，元件负荷的最大电流，还须要对系统穿越功率加以考虑。双回路，1.6倍回线负荷电流最大值，涵盖事故条件下转移负荷与线路损耗负荷。单回路，主要计算线路负荷电流最大值，涵盖事故条件下转移负荷与线路损耗负荷[3]。

一般在室内安装母线槽，因此，仅对室内各种环境温度下校正系数K进行考虑，比如，在室内温度为50、45、40、35、30、25、20 ℃时，K值分别为0.67、0.74、0.81、0.88、0.94、1.00、1.05。

如果环境温度超出上述标准，则可以借助插值法对各种温度校正系数进行计算，母线槽载流量设置为In，那么在各种环境温度条件下，根据下式计算载流量：

2.2.2 根据经济电流密度进行确定

经济电流密度，主要指可以让总成本达到最小值时母线槽截面中运行电流密度，通过经济观点对线槽截面积进行确定。以总拥有成本法理念为基础，对截面选型实用方法进行计算，即：

式中：Sec为导体的经济截面，mm2；Imax为第一年负荷电流最大值，A；J为导体经济的电流密度，A/mm2；按照负荷利用小时数最大值T1、损耗时间最大值T2与功率因数确定J值。在功率因数为0.8情况下：T2为1300 h，T1为2000 h时，则J值为3.53A/mm2；T2为2750 h，T1为4000 h时，则J值为2.43 A/mm2；T2为4600 h，T1为6000 h时，则J值为1.88A/mm2。在功率因数为0.9情况下：T2为1100 h，T1为2000 h时，则J值为3.75A/mm2；T2为2350 h，T1为4000 h时，则J值为2.56 A/mm2；T2为4400 h，T1为6000 h时，则J值为1.87 A/mm2。

通过以上标准对J值进行确定，之后通过用户提供的负荷对第一年负荷最大值进行计算，借助式（2）对母线槽经济截面积最佳值进行计算[4]。

因为外界各种因素均会影响母线型号，所以选型过程中应该对经济电流密度以及运行电流最大值进行充分考虑。S 项目业主要求对于母线进行大一级预留处理，所以根据以下标准确定母线型号。I段母线：负荷500 kW，需要系数0.8，功率因数0.8，电流760 A，母线型号GLMC-T/5F-1250 A。Ⅱ段母线：负荷28×36 kW，需要系数0.8，功率因数0.8，电流1532 A，母线型号GLMC-T/5F-1800 A。Ⅲ段母线：负荷28×12 kW，需要系数0.8，功率因数0.8，电流511 A，母线型号：GLMC-T/5 F-1000 A。

2.2.3 母线槽抗震

在工厂配电过程中，母线槽属于关键电力设施，因此开展设计工作与安装时，须对母线槽抗震予以全面考虑，进行工程实践活动时，须要根据下式计算水平管线纵向与侧向的支吊架间距：

式中：L为支吊架间距；Lo为L最大值，纵向为24 m，侧向为12 m，开展扩建以及改造施工时，取一半值；αek为综合系数，如果该数值不高于1，则取值为1；k为斜撑角度的调整系数，根据斜撑的垂直长度和水平长度之间比值确定k值，若是比值为1，则k=1，若是比值不高于1.5，则k=1.67，若是比值不高于2，则k=2.33。

2.3 母线槽安装

2.3.1 母线槽连接

连接母排过程中，S工程选择高阻燃、耐电弧、高绝缘的绝缘板制作连接附件，选择绝缘套管螺栓进行紧固处理。根据规范要求，为了保证母线搭接面积符合要求，螺栓和螺栓孔缝隙较小，因为将绝缘套管设置到绝缘套管中，导致缝隙进一步缩小。所以，连接2 段母线槽的主母板过程中，应该保证2段母线轴线处于同一中心线中，同时对齐2段母线槽母板和螺栓孔，对螺栓进行上紧处理过程中，须要保证用力均匀。主要目的就是避免安装绝缘套管时，由于剪切力问题而受到损伤。开展S 工程实践时，可以发现因为绝缘套管在受力过程中出现损伤，进而影响母线槽绝缘性能。所有新增的用电设备正常不带电的金属外壳及工艺金属设备均采用40 mm×4 mm 热镀锌扁钢就近与装置原接地干线可靠连接，因施工须要临时拆除的接地线，待不影响施工后恢复，即满足接地要求。对母线外壳进行喷涂处理过程中，应该选择接地螺栓对2段母线槽进行连接处理。安装母线槽时，认真检查其绝缘性能，同时展开比较检查其绝缘性能是否受到安装质量影响[5]。

2.3.2 固定变压器室的母线槽

在以往母线安装过程中，一般选择圆钢吊装方式，进行变压器室的母线槽施工活动时，此种方法缺乏良好适用性，由于此种方法选择柔性固定方式，其仅可以吊住母线槽，无法上下移动，安装母线槽过程中，若是被母线短路的电动力以及扭曲应力影响时，则可能导致母线槽出现晃动现象，进而导致低压套管出现损坏现象，也可能导致套管基部位置橡皮密封圈出现渗油问题。即便选择伸缩节对变压器和母线槽进行过渡连接处理，然而因为选择母线槽用于低压进线主母线的电流较大，可以达到2500 A以上，伸缩节弹性小、截面大，可能导致低压套出现受力问题。所以，S工程选择钢槽支架对母线槽进行托装处理，选择圆钢进行包箍处理，在槽钢支架中固定母线槽，选择螺栓连接变压器室墙体和钢槽支架中预埋件。伸缩节具有柔性特点，钢槽支架具有钢性特点，两者互相融合，可以充分保证低压套管在受力之后不会遭受损坏问题[6]。如图2所示。

图2 变压器室的母线槽固定方式

2.3.3 母线槽防水

通常母线槽主要应用于室内，空气湿度并不会影响母线槽性能，然而若是母线槽进水，则会影响其绝缘性能，在工作过程中可能出现短路问题，导致母线槽烧毁。所以，在安装过程中应该注意防水措施。比如，在母线槽须要穿越楼层情况下，因为屋面渗漏或是生产活动导致楼层出现积水问题，并沿着母线槽流下，进入母线槽中，影响母线绝缘性能。对此，S 工程在开展母线槽穿越楼层施工活动时，设置防水围堰，充分避免上述问题[7]。

3 结束语

综上所述，通过对比分析介绍了工厂供电中密集绝缘母线槽应用优势，并借助经济电流密度以及持续运行电流最大值等方法对母线槽截面积进行科学确定。之后根据抗震要求对各个母线支架距离进行科学计算。在石化、环保、船舶、高层建筑、数据中心以及城市综合体等民建项目与智能型项目的输电工程中具有重要作用。在建筑行业不断发展过程中，其更加智能化，并且对于疏散场所与防火场所具有较高要求，电缆输电方式开展大电流输送工作时，存在一定困难，母线槽耐性突出、载流量大以及体积小等，应用前景较为广阔。