密集絕緣型母線槽在工廠供電中的應(yīng)用研究

史 名

（寧波富德能源有限公司，浙江 寧波 315204）

在工業(yè)建筑快速發(fā)展過程中，工業(yè)廠房的生產(chǎn)任務(wù)不斷增加，一般結(jié)合生產(chǎn)需求布設(shè)相關(guān)機(jī)械設(shè)備，工廠中具有較大的用電負(fù)荷。同時工廠中含有橋架、風(fēng)管、噴淋、消火栓等裝置，要想確保安裝設(shè)備室內(nèi)滿足高度要求，一般會壓縮橋架、上層管線的安裝空間。如果選擇電纜開展設(shè)備供電工作，那么會占用較大空間，增加施工難度，同時缺乏良好穩(wěn)定性。所以，應(yīng)該科學(xué)確定供電方式，強(qiáng)化供電穩(wěn)定性以及施工效率[1]。

1 工程概況

S 工程為芮城縣工業(yè)園區(qū)供電工程，在S 工程中，裝置內(nèi)的電纜由原MTO 聯(lián)合裝置變配電所引出，電纜沿原變電配所至裝置區(qū)電纜橋架或電纜溝敷設(shè)，電纜出橋架或電纜溝后均穿鋼管敷設(shè)至用電設(shè)備。電纜穿過不同區(qū)域之間的墻或樓板處孔洞采用防火堵料進(jìn)行封堵。

電機(jī)旁的操作柱均采用防爆型且為落地式安裝，37 kW 及以上電動機(jī)的操作柱帶電流表，與現(xiàn)場電流表配套的電流互感器選用AKH-0.66 系列。電機(jī)為就地控制、直接啟動。根據(jù)工藝流程需要，有特殊要求的機(jī)泵電機(jī)采取現(xiàn)場和控制室兩地控制，并根據(jù)重要性設(shè)置抗晃電和分批再啟動裝置。

裝置內(nèi)用電負(fù)荷等級主要為二級負(fù)荷。0.38 kV計算負(fù)荷為348.49 kW，其中最大電機(jī)容量為160 kW。本裝置屬爆炸危險2 區(qū)，其中爆炸危險區(qū)域2 區(qū)內(nèi)地坪下的坑、溝劃為1 區(qū)；電氣設(shè)備的防爆級別不低于dⅡBT4，所有電氣設(shè)備的防護(hù)等級不低于IP65。裝置內(nèi)工作接地、保護(hù)接地、防雷、防靜電接地共用一套接地系統(tǒng)，并與相鄰裝置或變配電所接地網(wǎng)連成一體，組成一個總接地網(wǎng)，接地網(wǎng)接地電阻不大于1 Ω。

2 在廠房供電中密集型絕緣母線槽技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 合理選擇供電方式

2.1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與安全性

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。電纜方式，主要通過配電柜為設(shè)備提供電源，進(jìn)行供電時，電纜和負(fù)載相對應(yīng)，導(dǎo)致進(jìn)線口位置堆積大量電纜。須在設(shè)備與配電柜之間增設(shè)電纜，操作煩瑣、成本高，無法保證質(zhì)量。而密集絕緣母線槽形式，采用線性設(shè)計方式，具有簡潔性特點(diǎn)，選擇插接模塊為設(shè)備供電。母線槽能夠預(yù)留插接裝置，廠房中設(shè)備位置變動時，調(diào)整插接箱位置就能夠滿足供電需求。如圖1所示。

圖1 密集型母線槽

安全性。電纜方式，發(fā)生火災(zāi)時，會釋放濃煙以及其他有毒物質(zhì)，絕緣層經(jīng)常出現(xiàn)老化問題。電纜預(yù)分支經(jīng)常定制，檢修設(shè)備時，須要將電源切斷，電纜缺乏良好散熱性。而密集絕緣母線槽，外殼具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，同時具有良好的防火性能與阻燃性能。插接箱內(nèi)部結(jié)合系統(tǒng)與用戶要求，選擇熔斷器與斷路器等方式為設(shè)備分配電能，設(shè)置開關(guān)保護(hù)，具有良好過載能力，散熱性突出，分接方便[2]。

2.1.2 使用壽命與空間要求

電纜方式，在輸配電系統(tǒng)方面，對于空間需求較大，同時需要按照相關(guān)設(shè)計確定電纜走向，例如電纜走向與電纜聚集等，使用壽命在12年左右。而密集絕緣母線槽，走線簡潔、體積緊湊以及空間小，使用壽命在30年左右。

所以，綜上考慮，S 工程選擇密集絕緣母線槽方式為設(shè)備供電。

2.2 合理選取母線槽的截面積

2.2.1 根據(jù)工作電流確定

母線槽額定電流需要超出持續(xù)運(yùn)行電流最大值Imax，各種回路持續(xù)運(yùn)行電流，可以根據(jù)以下要求進(jìn)行計算：（1）電動機(jī)回路與發(fā)電機(jī)的1.05 倍額定電流，主要計算額定電流，在發(fā)電機(jī)的冷卻氣體比額定數(shù)值小的情況下，電流提高量為每減小1 ℃，增加0.5%。（2）變壓器回路，主要計算變壓器的0.3～2.0倍額定電流與變壓器的1.05倍額定電流，調(diào)壓變壓器須要根據(jù)變壓器運(yùn)行電流最大值進(jìn)行計算，如果需要承擔(dān)其他變壓器檢修工作時的轉(zhuǎn)移負(fù)荷，需要堆積變壓器過負(fù)荷時間允許值加以注意。（3）出線。主要計算以下數(shù)據(jù)：橋型接線，元件負(fù)荷的最大電流，還須要對系統(tǒng)穿越功率加以考慮。雙回路，1.6倍回線負(fù)荷電流最大值，涵蓋事故條件下轉(zhuǎn)移負(fù)荷與線路損耗負(fù)荷。單回路，主要計算線路負(fù)荷電流最大值，涵蓋事故條件下轉(zhuǎn)移負(fù)荷與線路損耗負(fù)荷[3]。

一般在室內(nèi)安裝母線槽，因此，僅對室內(nèi)各種環(huán)境溫度下校正系數(shù)K進(jìn)行考慮，比如，在室內(nèi)溫度為50、45、40、35、30、25、20 ℃時，K值分別為0.67、0.74、0.81、0.88、0.94、1.00、1.05。

如果環(huán)境溫度超出上述標(biāo)準(zhǔn)，則可以借助插值法對各種溫度校正系數(shù)進(jìn)行計算，母線槽載流量設(shè)置為In，那么在各種環(huán)境溫度條件下，根據(jù)下式計算載流量：

2.2.2 根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度進(jìn)行確定

經(jīng)濟(jì)電流密度，主要指可以讓總成本達(dá)到最小值時母線槽截面中運(yùn)行電流密度，通過經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)對線槽截面積進(jìn)行確定。以總擁有成本法理念為基礎(chǔ)，對截面選型實(shí)用方法進(jìn)行計算，即：

式中：Sec為導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)截面，mm2；Imax為第一年負(fù)荷電流最大值，A；J為導(dǎo)體經(jīng)濟(jì)的電流密度，A/mm2；按照負(fù)荷利用小時數(shù)最大值T1、損耗時間最大值T2與功率因數(shù)確定J值。在功率因數(shù)為0.8情況下：T2為1300 h，T1為2000 h時，則J值為3.53A/mm2；T2為2750 h，T1為4000 h時，則J值為2.43 A/mm2；T2為4600 h，T1為6000 h時，則J值為1.88A/mm2。在功率因數(shù)為0.9情況下：T2為1100 h，T1為2000 h時，則J值為3.75A/mm2；T2為2350 h，T1為4000 h時，則J值為2.56 A/mm2；T2為4400 h，T1為6000 h時，則J值為1.87 A/mm2。

通過以上標(biāo)準(zhǔn)對J值進(jìn)行確定，之后通過用戶提供的負(fù)荷對第一年負(fù)荷最大值進(jìn)行計算，借助式（2）對母線槽經(jīng)濟(jì)截面積最佳值進(jìn)行計算[4]。

因?yàn)橥饨绺鞣N因素均會影響母線型號，所以選型過程中應(yīng)該對經(jīng)濟(jì)電流密度以及運(yùn)行電流最大值進(jìn)行充分考慮。S 項(xiàng)目業(yè)主要求對于母線進(jìn)行大一級預(yù)留處理，所以根據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)確定母線型號。I段母線：負(fù)荷500 kW，需要系數(shù)0.8，功率因數(shù)0.8，電流760 A，母線型號GLMC-T/5F-1250 A。Ⅱ段母線：負(fù)荷28×36 kW，需要系數(shù)0.8，功率因數(shù)0.8，電流1532 A，母線型號GLMC-T/5F-1800 A。Ⅲ段母線：負(fù)荷28×12 kW，需要系數(shù)0.8，功率因數(shù)0.8，電流511 A，母線型號：GLMC-T/5 F-1000 A。

2.2.3 母線槽抗震

在工廠配電過程中，母線槽屬于關(guān)鍵電力設(shè)施，因此開展設(shè)計工作與安裝時，須對母線槽抗震予以全面考慮，進(jìn)行工程實(shí)踐活動時，須要根據(jù)下式計算水平管線縱向與側(cè)向的支吊架間距：

式中：L為支吊架間距；Lo為L最大值，縱向?yàn)?4 m，側(cè)向?yàn)?2 m，開展擴(kuò)建以及改造施工時，取一半值；αek為綜合系數(shù)，如果該數(shù)值不高于1，則取值為1；k為斜撐角度的調(diào)整系數(shù)，根據(jù)斜撐的垂直長度和水平長度之間比值確定k值，若是比值為1，則k=1，若是比值不高于1.5，則k=1.67，若是比值不高于2，則k=2.33。

2.3 母線槽安裝

2.3.1 母線槽連接

連接母排過程中，S工程選擇高阻燃、耐電弧、高絕緣的絕緣板制作連接附件，選擇絕緣套管螺栓進(jìn)行緊固處理。根據(jù)規(guī)范要求，為了保證母線搭接面積符合要求，螺栓和螺栓孔縫隙較小，因?yàn)閷⒔^緣套管設(shè)置到絕緣套管中，導(dǎo)致縫隙進(jìn)一步縮小。所以，連接2 段母線槽的主母板過程中，應(yīng)該保證2段母線軸線處于同一中心線中，同時對齊2段母線槽母板和螺栓孔，對螺栓進(jìn)行上緊處理過程中，須要保證用力均勻。主要目的就是避免安裝絕緣套管時，由于剪切力問題而受到損傷。開展S 工程實(shí)踐時，可以發(fā)現(xiàn)因?yàn)榻^緣套管在受力過程中出現(xiàn)損傷，進(jìn)而影響母線槽絕緣性能。所有新增的用電設(shè)備正常不帶電的金屬外殼及工藝金屬設(shè)備均采用40 mm×4 mm 熱鍍鋅扁鋼就近與裝置原接地干線可靠連接，因施工須要臨時拆除的接地線，待不影響施工后恢復(fù)，即滿足接地要求。對母線外殼進(jìn)行噴涂處理過程中，應(yīng)該選擇接地螺栓對2段母線槽進(jìn)行連接處理。安裝母線槽時，認(rèn)真檢查其絕緣性能，同時展開比較檢查其絕緣性能是否受到安裝質(zhì)量影響[5]。

2.3.2 固定變壓器室的母線槽

在以往母線安裝過程中，一般選擇圓鋼吊裝方式，進(jìn)行變壓器室的母線槽施工活動時，此種方法缺乏良好適用性，由于此種方法選擇柔性固定方式，其僅可以吊住母線槽，無法上下移動，安裝母線槽過程中，若是被母線短路的電動力以及扭曲應(yīng)力影響時，則可能導(dǎo)致母線槽出現(xiàn)晃動現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致低壓套管出現(xiàn)損壞現(xiàn)象，也可能導(dǎo)致套管基部位置橡皮密封圈出現(xiàn)滲油問題。即便選擇伸縮節(jié)對變壓器和母線槽進(jìn)行過渡連接處理，然而因?yàn)檫x擇母線槽用于低壓進(jìn)線主母線的電流較大，可以達(dá)到2500 A以上，伸縮節(jié)彈性小、截面大，可能導(dǎo)致低壓套出現(xiàn)受力問題。所以，S工程選擇鋼槽支架對母線槽進(jìn)行托裝處理，選擇圓鋼進(jìn)行包箍處理，在槽鋼支架中固定母線槽，選擇螺栓連接變壓器室墻體和鋼槽支架中預(yù)埋件。伸縮節(jié)具有柔性特點(diǎn)，鋼槽支架具有鋼性特點(diǎn)，兩者互相融合，可以充分保證低壓套管在受力之后不會遭受損壞問題[6]。如圖2所示。

圖2 變壓器室的母線槽固定方式

2.3.3 母線槽防水

通常母線槽主要應(yīng)用于室內(nèi)，空氣濕度并不會影響母線槽性能，然而若是母線槽進(jìn)水，則會影響其絕緣性能，在工作過程中可能出現(xiàn)短路問題，導(dǎo)致母線槽燒毀。所以，在安裝過程中應(yīng)該注意防水措施。比如，在母線槽須要穿越樓層情況下，因?yàn)槲菝鏉B漏或是生產(chǎn)活動導(dǎo)致樓層出現(xiàn)積水問題，并沿著母線槽流下，進(jìn)入母線槽中，影響母線絕緣性能。對此，S 工程在開展母線槽穿越樓層施工活動時，設(shè)置防水圍堰，充分避免上述問題[7]。

3 結(jié)束語

綜上所述，通過對比分析介紹了工廠供電中密集絕緣母線槽應(yīng)用優(yōu)勢，并借助經(jīng)濟(jì)電流密度以及持續(xù)運(yùn)行電流最大值等方法對母線槽截面積進(jìn)行科學(xué)確定。之后根據(jù)抗震要求對各個母線支架距離進(jìn)行科學(xué)計算。在石化、環(huán)保、船舶、高層建筑、數(shù)據(jù)中心以及城市綜合體等民建項(xiàng)目與智能型項(xiàng)目的輸電工程中具有重要作用。在建筑行業(yè)不斷發(fā)展過程中，其更加智能化，并且對于疏散場所與防火場所具有較高要求，電纜輸電方式開展大電流輸送工作時，存在一定困難，母線槽耐性突出、載流量大以及體積小等，應(yīng)用前景較為廣闊。