車間裸母線及引下線的保護

王 生 偉

(山西省機電設計研究院，山西 太原 030009)

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車間裸母線及引下線的保護

王 生 偉

(山西省機電設計研究院，山西 太原 030009)

簡述了裸母線(裸干線)在車間供配電方面的應用技術，分析了采用裸母線做車間低壓干線的市場現狀，并結合實際案例，針對車間裸母線及引下線在設計階段存在的問題，提出了相應的解決方法。

裸母線，引下線，低壓干線，車間

隨著社會現代化的不斷發展，各工礦企業的用電負荷迅增，尤其是很多大型聯合廠房的出現，電力電纜在大電流供配電系統中已不能滿足使用要求，母線(裸母線、封閉母線、密集母線等)與傳統的電力電纜相比，在大電流供配電系統中充分體現了它的優越性，其中，裸母線與其他母線相比，散熱好，安裝簡單，價格優勢明顯；當然，它也具有一定的局限性，有環境因素決定的客觀局限性，也有人為因素造成的主觀局限性，主要體現在對安裝環境(客觀)的嚴格要求及引下線的保護設置(主觀)兩方面。

現下好多電氣設計師，特別推崇密集母線、封閉母線，既安全又美觀，而且還能減少設計任務量，甚至都把裸母線定義為落后、淘汰產品，年初，參與了一個聯合廠房的電氣設計，在施工圖設計文件審查意見中有“不應采用裸母線作為低壓供電干線”這么一條，在與圖審人員溝通后，才知道為什么不讓采用，給出的理由很簡單，第一，看起來不安全，第二，保護整定計算復雜。就因為“看起來”不安全，計算多些，裸母線的應用在圖審環節就被斃掉了。究其原因，主要有以下幾點：裸母線沒有品牌，推廣起來困難；設計人員對裸母線供配電應注意的要點沒有很好的掌握，不敢用，造成濫用密集、封閉母線。

下文主要描述裸母線做車間低壓干線時的設計要點。

1 車間裸母線敷設時注意事項

1)在裸母線敷設時，與建筑物或生產設備間的距離應滿足表1的要求。

表1 裸母線距建筑物或生產設備的最小距離

2)在裸母線敷設時，線間及線至建筑物屋面的最小距離應滿足表2的要求。

表2 線間及線至建筑物屋面的最小距離

結合我國車間結構柱網排布特點，裸母線固定點間距多為6 m，此時裸母線的相間距離一般按250 mm考慮，安裝標準圖集可以參考第五機械工業部第六設計研究院出版的標準圖集D365。

3)在裸母線敷設時，還應根據安裝時的環境溫度，考慮一定的弛度，詳細數據可以參考《鋼鐵企業電力設計手冊》下冊表30-6。

2 引下線的保護

GB 50054—2011低壓配電設計規范第6.2.5條明文規定，短路保護電器至導體載流量減小處的距離不應超過3 m，實際工程中，采用插接式母線的供電方案很容易實現對引下線的短路保護，在插接箱中設置短路保護器即可，而裸母線做車間低壓干線就存在引下線保護電器安裝的問題，如果每條引下線都在規定3 m范圍內安裝短路保護器，安裝和維護都很困難。一般工程做法是引下線直接去車間低壓配電柜內進線開關，引下線這一段的短路保護交由裸母線短路保護器來完成。因此，問題的關鍵點就是母線短路保護器能否保護到引下線。

下面引用某工程中的一條干線設計進行計算。列表給出該干線不同位置引下線首末端的三相短路電流、單相短路電流(相線—中性線)，其中，引下線末端單相短路電流分相線中性線等截面和不等截面兩種情況，最后根據短路電流校驗引下線的熱穩定、干線短路保護器的靈敏度。

表3 引下線末端短路電流計算表

計算點截面/mm2610162535507095120150185abcdefghij1．652．623．975．626．988．359．4110．1210．5610．8511．05———4．655．096．738．049．099．9510．1110．441．632．563．805．236．327．328．058．528．808．999．11———4．404．786．127．107．838．418．518．711．612．503．644．845．746．507．027．347．547．667．75———4．174．495．586．336．857．267．337．471．592．443．484．545．245．826．216．446．596．686．74———3．944．225．115．696．086．396．446．531．572．383．304．244．815．275．565．745．855．915．96———3．733．974．705．165．465．705．735．801．552．323．183．964．444．805．035．175．255．315．34———3．533．734．354．724．955．145．175．221．532．253．043．724．114．414．604．704．774．814．84———3．353．524．044．344．534．684．704．741．502．192．913．503．834．074．234．314．374．404．43———3．183．333．774．024．174．294．314．341．482．132．783．303．583．783．913．984．034．064．08———3．023．153．533．733．863．963．984．011．462．072．673．123．363．533．643．703．743．763．78———2．882．993．313．493．603．683．703．72注：1)表中引下線為聚氯乙烯銅芯電纜，正常工作溫度70℃；2)表中為單相短路電流，上為相線中性線等截面，下為相線中性線不等截面；3)裸母線豎向安裝，相間間距250mm

該工程為6聯跨車間，總建筑面積24 238.55 mm2。其中，車間部分19 712 mm2，長154 m，寬128 m，柱距6.0 m，地上1層，建筑高度20.50 m。內設吊車80 t 1臺，50 t 2臺，32 t 2臺，20 t 2臺，框排架重鋼結構，生產火災危險性為戊類，建筑耐火等級為二級，用電負荷均為三級，車間內附設變配電所，其中一條干線設置如圖1所示，裸干線敷設高度為16 m，引下線長度約15 m，該干線計算電流Ijs=708 A，尖峰電流Ijf=2 208 A，裸干線保護開關選擇CW1-2000/3P-1250A，長延時整定值800 A，短延時整定值3 kA，t=0.2 s，瞬時整定值5 kA，t=20 ms。

為了滿足裸干線保護開關的靈敏度要求，引下線末端單相短路電流至少要達到短延時整定值3 kA的1.3倍，即3.9 kA，表3中灰色部分不滿足靈敏度校驗要求，由此還可以看出，在引下線電纜截面小于16 mm2時，不管引下點距變壓器遠近如何，靈敏度校驗全部不過關。

表4 引下線首端短路電流計算表

利用引下線首端的短路電流校驗該引下電纜的熱穩定性，由表4可以看出，e′，i′處是兩個突變點，接下來利用下面公式解釋其原因。

熱穩定校驗公式:

式中：S——絕緣導體的線芯截面，mm2； I——預期短路電流有效值，A； t——導體內短路電流持續作用時間，s； k——計算系數。

本次設計中計算系數k取115，時間t分瞬時、短延時兩種情況，因各計算點的短路電流I值不同，所選取的時間t值也各有差異，即校驗導體的熱穩定性可能用到三相短路電流或兩相短路電流或單相短路電流，具體視短路瞬時整定值大小確定。e′點前面各計算點最小短路電流都能確保短路瞬動，熱穩定校驗電流選三相短路電流，t=20 ms；f′至i′處熱穩定校驗電流選單相短路電流，t=0.2 s；j′點熱穩定校驗電流選兩相短路電流，t=0.2 s。

表3，表4結合起來可以看出，在引下線電纜截面小于25 mm2時，不管引下點距變壓器遠近如何，校驗均不過關。

3 結語

經過以上分析，可以得出，在采用裸母線做車間低壓干線時應注意以下幾點：

1)盡量避免選取小截面引下線，截面太小時無法通過保護開關靈敏度、電纜熱穩定性校驗。

2)短路電流計算不可缺少，切忌利用引下線末端的短路電流校驗該引下線熱穩定性，特別是引下線長度較大時。

3)干線保護開關整定值、動作時間要明確。

[1] GB 50054—2011，低壓配電設計規范[S].

[2] 《鋼鐵企業電力設計手冊》編委會.鋼鐵企業電力設計手冊[M].北京：冶金工業出版社，1996.

[3] 中國航空工業規劃設計研究院.工業與民用配電設計手冊[M].北京：中國電力出版社，2005.

Protection of workshop bare bus bar and down lead

Wang Shengwei

(ShanxiAcademyofEletro-MechanicalDesign,Taiyuan030009,China)

Bare bus bar are briefly discussed the application of power supply and distribution system in the workshop, analyzed using bare bus bar of workshop low voltage main market present situation, combining with the case, pointed out the workshop bare bus bar and down lead problems in the design stage, and proposed the corresponding solution, puts forward relative solution.

bare bus bar, down lead, low vdtage, workshop

1009-6825(2017)06-0139-03

2016-12-13

王生偉(1982- )，男，工程師

TU852

A