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低压母线槽干线系统的应用及发展

发布者:admin 时间:2018-09-04 16:17:00
一、母线槽产品种类

根据相关行业资料显示,2005年中国市场的母线槽产品总需求量已近100亿元,从2000~2005年,每年的市场增长率约为20%。考虑今年市场原材料(主要为铜导体)价格上涨因素,预计2006年的市场总需求量将近130亿元。随着中国经济的可持续蓬勃发展,国内母线槽市场预计在今后数年内将保持20%的持续增长。如此数量的市场需求,使母线槽产品得以迅速发展并在电力系统中广泛应用。

按其结构及用途分为密集绝缘、空气绝缘、空气附加绝缘、耐火、树脂绝缘和滑触式母线槽;按其外壳材料分为钢外壳、铝合金外壳和钢铝混合外壳母线槽;按其导体材料分有铜导体和铝导体母线槽。

母线槽系统一般多应用在变压器和配电柜之间的连接以及由配电中心(配电盘、柜)开始至负载呈树干式布线方式的供电系统。系统电流等级通常为250~5000A,额定电压400~1000V,防护等级IP40~IP65,根据导体数量配置有三相四线制和三相五线制(增设独立PE排,另有部分厂家提供铝合金外壳作整体接地PE的形式)。在母线槽系统中一般由以下几个单元组成:馈电式母线(不带插口)或插接式母线(带插口)直线段单元;与变压器,配电柜等设备接口的进(出)线单元;换向单元有L形单元,T型单元,Z型单元;膨胀单元有膨胀节母线单元;插接单元有插接箱单元。所有单元通常均由母线槽制造商进行标准设计,也可以根据工程需要进行现场测量后采取非标设计,以满足用户及安装需要。

二、母线槽的选型及技术参数的计算

母线槽的选型通常从以下几方面加以综合考虑:消防要求,绝缘材料要阻燃、耐热性能要好,在高温下不释放有毒气体,结构上防止烟囱效应,应优先选择密集绝缘母线槽,如选用空气绝缘型,则需在线槽壳体内每单元设置阻火隔断;对特别重要场所,为保证应急电源火情下维持工作,应选用耐火型槽。

至于安装场所,首先考虑槽外壳防护等级,其次是建筑结构对线槽外形、安装支架形式和跨距的影响:室内专用工作场所,如大容量变电所内为提高其散热效果,可采用IP30等级的母线槽;室内的普通工作,如楼层电气竖井及配电间内,为保证安全性,应选用不低于IP40等级的母线槽;室内潮湿场所或有防溅水要求的,为保证其在遭到溅水时仍能正常工作,应选用不低于IP54等级的母线槽;室外或有特殊要求的,如防喷水,防海浪和防腐蚀场所可分别树脂绝缘母线槽;大跨距场所,应选用外壳加强型母线槽;额定电流,应从技术性能、散热效果、价格等方面加以综合考虑,目前市场较多选用散热性能上佳和能耗低的铝合金外壳低阻抗密集绝缘母线槽。

根据工作电流(I B)选择正确的母线槽额定电流(I N)的大小,(I N)大小需按制造商提供的母线槽产品标准电流等级选择。

三、铝导体在母线槽中的应用

目前,绝大多数的母线槽生产制造商因受一些旧的设计思想及制造规范的影响,对槽内导体的选用仍以铜材为主。然而,近年来铜材价格的大幅上涨,使其成本居高不下,这对制造商的市场拓展必将带来较大的冲击。结合市场资源的合理配置及其价格因素,国内母线槽产品导体由铜母线材料向铝母线材料转移以成为产品的发展趋势。

由铝母线导体制造的母线槽已在国外一些发达国家得到广泛应用,其制造技术及工艺已趋成熟。近年来国内部分品牌母线制造商均提供了高品质的铝导体母线槽,并已在工程实际应用中得到了用户及设计单位的肯定和好评,显示了其独特的优越性。本文试从铜铝导体的物理性能、化学性能、电气性能方面进一步探讨以铝导体代替铜导体的可行性。

由于铜导体和铝导体截面形状相似,因此国内母线槽制造商均可在不对原铜导体母线槽产品结构作重大改变的情况下,设计、制造铝导体母线槽,其重点在于改进生产工艺(如改进导体表面处理工艺,以增强及保护铝导体的镀层表面质量)及增设相关的工装设备。因此铝导体母线槽在技术,经济方面与铜导体母线槽的比较优势才是其获得大量推广应用的重点所在,具体比较如下:

铜、铝导体金属材料比较:铜的密度8.9g/cm3, 铝的密度2.7g/cm3;铜的导电性仅次于银,IACS值为100%(国际标准退火电解铜标准值),高纯铝(99.996%)和工业纯铝(99.5%)的IACS值为64.94%和59%,即铜的导电性约比铝高35%~40%;铜在大气中的化学稳定性较好,铝较为活泼,但加入微量合金元素可提高其化学稳定性;铜的强度和硬度较好,纯铝稍差,但铝合金经热处理后可获得较高的强度和硬度,因质轻,其强度远大于铜;自然中铜资源相对有限,价格较高,铝资源相对丰富,价格低廉。

相同结构形式等电流母线槽采用铜导体及铝导体电能损耗比较:铜导体(电工用铜母线TMY,GB5585.1~3-1985)的电阻率ρCU(20) =0.0175Ω·mm2/m(环境温度20℃时得直流电阻率);铝导体(电工用铝母线LMY,GB5585.1~3-1985)的电阻率ρAL(20)=0.0295Ω·mm2/m(环境温度20℃时得直流电阻率);根据相关导体载流量数据对比分析,可看出,同电流铝导体母线槽约比铜导体母线槽功率损耗大26%,此为铝导体母线槽的缺点,由上式可知,解决此问题的最简单途径是增大铝导体截面积;按此比值选型设计,可使铝导体母线槽与铜导体母线槽具备等效导电性能。

等效导电截面铜导体母线槽和铝导体母线槽一般性经济分析可见,仅从母线槽导体材料成本分析,等效导电性能的铝导体母线槽与铜导体母线槽相比,前者仅为后者的约1/5。因铝导体母线槽在制造过程中的特殊工艺性,制造成本相对较高,分析表明两者比较约为2.5:1。综上述比较,可以认为铝导体母线槽是一种拥有较高性价比的,具有极大推广应用价值的产品。

四、产品发展前景

在当前的市场经济活动中,提高产品市场占有率和企业综合竞争力是所有企业的追求目标,广大母线槽制造商特别是一些大中型品牌企业将会把产品的成本经济优势让利于广大用户,为广大工程建设节约大量投资,同时可为社会节约大量宝贵资源,为建设节约性社会主流经济作出应有的贡献。因此,经济、适用的铝导体母线槽将带来母线槽行业的一次变革,并推动母线槽行业的新一轮发展。

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