浅析母线槽和电缆在低压配电系统中的应用-智能母线监测装置

时间：2021-04-16作者：安科瑞电气股份有限公司浏览：317

周晓丽
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
 
摘  要：母线槽和电缆在低压配电系统中占着主要位置，两者在配电系统中的不同场合的应用，各自有不同的优缺点。传统的母线槽正在受到电缆尤其是分支电缆的挑战。多年的实践经验证明，二者在产品性能、应用领域和经济成本等方面各有千秋，不能简单地下结论。本文对电缆和母线槽做了多方面的比较，可供大家在实际工作中参考。
关键词：母线槽；电缆；低压配电系统；
0引言
       20 世纪 90 年代以前低压配电系统中一直由电缆担负着输配电的重要角色。但 90 年代以来，母线槽系统逐渐被引进和开发，并迅速在供配电工程中得到广泛应用。它与传统输电器材相比有着其独特的性能优势，比如载流量大、过载能力强、分接方便、 散热性好以及维护方便等。
1普通母线槽与电缆的性能特点
       所谓普通母线槽，就是通过合理、安全的结构，将几根导体包裹在金属外壳内，组成一个整体的具有电气连续性的输配电系统。普通母线槽一般分为密集绝缘型和空气绝缘型两种。空气绝缘型结构简单、输送电流大、密集绝缘型结构紧凑、散热能力好。它们都有过载能力强、分接方便、占用空间小等特点。电缆分为 单芯电缆和多芯电缆。单芯电缆主要采用各种绝缘材料，将多股铜线包覆在绝缘层内，作为某一相电流导体。多芯电缆则是将多根绝缘线芯绞合在一起，在包上外护套而形成的一整根完整的电缆。电力电缆的绝缘线芯数，通常为 1、2、3、4、5 芯，以及 4+1 和 3+2 芯等型号。电缆的主要优点是选用灵活多变，环境适 应能力强，但也有着其固有的局限性。下面从几个主要方面对母 线槽和电缆进行性能比较。
       a)载流量
       低压电缆的截面积为 1000mm2，额定电流为 1600A。这么大规格电缆因其体积和重量过大，很少应用于实际工程中。工程中一般常用的是 400mm2 及以下规格电缆，这就要求使用多根电缆来实现同时供电。而母线槽额定电流可达 6300A，其强大的载流能力是电缆根本无法比拟的。 
       b)过载能力
       不论电缆还是母线槽，过载能力都取决于所用绝缘材料的工作温度。母线槽绝缘材料的工作温度为 105℃，现已开发出工作温度为 140℃以上的辐照交联阻燃缠绕带 (PER) 和辐射交联聚烃热收缩管。而目前电缆所用绝缘材料的常期工作温度一般为 90℃ 和 105℃，辐照交联电缆的工作温度为 125℃。因此，母线槽的过载能力远远大于电缆。 
       C)安装分接 
       母线槽一般采用插接式安装分接方法。所谓插接式母线槽，就是利用插接的方式把主干线的电源分接到支线去，每隔若干米就留有一个插接箱口，因此分接十分方便。而电缆需要在现场进行分接，可靠性差，即便是预制分支电缆，也有其缺陷。分支电缆明显的缺点，主要是需要向工厂定制分支连接器材，通常采用 开口的 “C” 型抱箍。时间久了，这种抱箍能否保证紧箍力也是问题。另外，分支电缆分支头的价格不菲，因此预制分支电缆至今应用面仍不广。安装分支电缆时，需要切断楼面电源，而安装母线槽时无须断电，只要在空载情况下，取下母线槽的插接箱即可。但要切断预制分支电缆的分支电源，在带电的情况下操作是十分危险的。
       d)防火性能 
       普通电缆的绝缘层和外护套会燃烧。即使阻燃电缆在火焰下也会燃烧，只有在火焰离开后才燃烧。耐火电缆不会燃烧，但价格昂贵，只有在消防报警电路系统等不准停电的场合才使用耐火电缆。而母线槽外壳是金属的，不会燃烧，即使铜排的绝缘材料发生燃烧，火苗也不会危机到母线槽外面。
       e)散热性能 
       电缆的绝缘和外护套既是绝缘层，又是隔热层。因此，为了保持电缆散热，当电缆在桥架内敷设时，允许敷设 2 层，其原因主要是考虑散热问题。而母线槽利用空气传导散热，并通过紧密接触的钢制外壳，把热量散发出去，因此它的散热性能比电缆优越的多。 
       f)运行维护
       母线槽的维护比较简单。母线槽日常维护时，通常是测量外壳和穿芯螺栓的温升、进线箱的接头温升等，穿芯螺栓若采用 4.8 级则需要定期紧固，若采用 8.8 级的高强螺栓则不必定期坚固。 而电缆因其材料易于磨损、易老化、寿命较短等因素限制，需要定期进行检查和维护，甚至更换。
2安装施工
       虽然电缆敷设安装时在线路走向上灵活方便，但是工程中电缆一般都是要靠桥架支撑，所以电缆施工需要先安装桥架，再铺设电缆，分步进行。而母线槽的安装确实需要的安装技术，但却只需要按照产品标准安装程序即可，一次性完成安装。另外，母线槽结构紧凑，占用空间相对较小，易于管道、线路空间布置，且安装方便。当然，对于 400A 以下的小电流线路，因为所选用的电缆截面相对较小、根数较少，使用电缆则显得更为灵活。
3供电系统
       母线槽供电系统通常是主干线从配电中心引出以散射状灵活供电，而电缆供电则受分接难度大、载流量小、难以分散控制等因素限制，通常是“点对点”供电，特别是在高层建筑供电系统中，母线槽相比电缆的优越性尤为**。传统电缆供电方式，每个楼层都需要单独放线，电缆根数众多。这样的密集敷设方式，散热性差、占用空间大、事故检查难、维修难度大。而母线槽供电只要使用单一的中心母线槽系统，在每个楼层设置相应容量的插接 箱进行分流，即可达到供电目的。这种方式使得分接异常灵活，而且每个分支都有插接箱对分流变容处的保护。因此，采用母线 槽更加安全、更加简单、更加可靠。
4经济成本
       母线槽相比电缆，总体来说，由于使用材料较好，工艺相对复杂，首期投入成本一般比电缆要大。但是，从长远来看，使用母线槽则优越的多。当前，母线槽使用寿命一般在 30 年至 40 年， 而普通电缆则只有 15 年左右的使用寿命。母线槽系统只要按照规 范安装和运行，基本上不需要更换部件，只需要对周边环境例行检查即可。而电缆则经常会出现接头老化、绝缘层脱落等现象， 需要对某一段电缆进行更换。另外，当今市场上已经有许多实力 较大的母线槽厂家推出铝导体母线槽，且已大规模应用于大型建筑。这类母线槽的采购价格远比电缆桥架的价格低，但使用性能却电缆。对于首批投入资金紧张的用户，完全可以选用此种母线槽。
5安科瑞ANDPF精密列头柜介绍
5.1产品介绍
       随着数据中心的迅猛发展，数据中心能耗问题也越来越**，高效可靠的数据中心配电系统方案，是提高数据中心电能使用效率，降低设备能耗的有效方式。
       AMC系列数据中心精密配电系统是针对数据机房末端设计的，能够综合采集所有能源数据的智能系统，为交直流电源配电柜提供电参量信息，并可通过通讯将数据上传到动环监控系统，实现对整个数据机房的实时监控和有效管理，为实现绿色IDC提供可靠保证。
5.2安科瑞精密配电产品解决方案
       1）交流系统
       功能要求
       遥测：输入分路的三相电压、三相电流、频率、有功功率、有功电度；
       遥信：输入分路的过压/欠压，缺相，过流，频率过高/过低，输入分路的开关状态，具备电流、功率需用量分析和统计，实现电压、电流、频率等参数的越限报警功能。
配置方案如图1，
 
图1 交流系统配置方案
       2）直流系统
       功能要求
       遥测：输入分路的电压、电流、功率、电度；
       遥信：输入分路的过压/欠压，输入分路的熔丝状态，具备电流、功率需用量分析和统计，实现电压、电流、功率等参数的越限报警功能。
配置方案如图2，
图2 直流系统配置方案
5.3产品选型
表1 精密列头柜产品选型表
6安科瑞智能小母线监控系统介绍
6.1产品介绍
       针对数据中心智能小母线的监控要求,安科瑞推出了AMB系列小母线监控解决方案，该方案包括采集模块、配套附件、监控系统,能对母线运行过程中的各种参数进行监控，发生故障则进行告警，以保证系统稳定运行。
       AMB检测单元是针对数据中心智能小母线插接箱/始端箱的监控要求新设计的产品，该检测单元安装固定在插接箱/始端箱内部，插接箱/始端箱采用与母线连通，它集成全部电力参数的测量(如单相或者三相的电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率、频率、功率因数)以及电能监测和考核管理。同时可以实时监控母线接口温度，配合2路Rs45通讯接口（1进1出）或LORA无线通讯，采用MODBUS-RTU协议可以方便可靠的将监测数据上传至主控箱和后台系统，保证系统安全可靠运行。
6.2产品选型
安科瑞智能母线测控仪表选型如表2，
表2 安科瑞智能母线测控仪表选型表
注：AMB100用于始端箱、AMB110用于插接箱、A-交流系统、D-直流系统可选配AMB10显示器，显示器只循环显示电压、电流参数。
7结束语
       经过分析比较，对于低压配电系统中的重要干线选择母线槽，显然有其明显优势。对于小电流分支线路，选择电缆也有 其灵活方便的优点，这就需要配电设计人员以实际需要进行选择配置。
 
【参考文献】
[1]曾智权.母线槽和电缆在低压配电系统中的应用[J].建筑工程技术与设计，2016（19）：2469-2469.
[2]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版.

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