淺析母線槽和電纜在低壓配電系統中的對比與應用
發布時間：2020-12-14瀏覽次數：1104返回列表
辜秀娟
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 2018011
摘 要：母線槽和電纜在低壓配電系統中占著主要位置，兩者在配電系統中的不同場合的應用，各自有不同的優缺點。傳統的母線槽正在受到電纜尤其是分支電纜的挑戰。多年的實踐經驗證明，二者在產品性能、應用領域和經濟成本等方面各有千秋，不能簡單地下結論。本文對電纜和母線槽做了多方面的比較，可供大家在實際工作中參考。
關鍵詞：母線槽；電纜；低壓配電系統；
0引言
20 世紀 90 年代以前低壓配電系統中一直由電纜擔負著輸配電的重要角色。但 90 年代以來，母線槽系統逐漸被引進和開發，并迅速在供配電工程中得到廣泛應用。它與傳統輸電器材相比有著其獨特的性能優勢，比如載流量大、過載能力強、分接方便、 散熱性好以及維護方便等。
1普通母線槽與電纜的性能特點
所謂普通母線槽，就是通過合理、安全的結構，將幾根導體包裹在金屬外殼內，組成一個整體的具有電氣連續性的輸配電系統。普通母線槽一般分為密集絕緣型和空氣絕緣型兩種。空氣絕緣型結構簡單、輸送電流大、密集絕緣型結構緊湊、散熱能力好。它們都有過載能力強、分接方便、占用空間小等特點。電纜分為 單芯電纜和多芯電纜。單芯電纜主要采用各種絕緣材料，將多股銅線包覆在絕緣層內，作為某一相電流導體。多芯電纜則是將多根絕緣線芯絞合在一起，在包上外護套而形成的一整根完整的電纜。電力電纜的絕緣線芯數，通常為 1、2、3、4、5 芯，以及 4+1 和 3+2 芯等型號。電纜的主要優點是選用靈活多變，環境適 應能力強，但也有著其固有的局限性。下面從幾個主要方面對母 線槽和電纜進行性能比較。
a)載流量
低壓電纜的截面積為 1000mm2，額定電流為 1600A。這么大規格電纜因其體積和重量過大，很少應用于實際工程中。工程中一般常用的是 400mm2 及以下規格電纜，這就要求使用多根電纜來實現同時供電。而母線槽額定電流可達 6300A，其強大的載流能力是電纜根本無法比擬的。
b)過載能力
不論電纜還是母線槽，過載能力都取決于所用絕緣材料的工作溫度。母線槽絕緣材料的工作溫度為 105℃，現已開發出工作溫度為 140℃以上的輻照交聯阻燃纏繞帶 (PER) 和輻射交聯聚烴熱收縮管。而目前電纜所用絕緣材料的常期工作溫度一般為 90℃ 和 105℃，輻照交聯電纜的工作溫度為 125℃。因此，母線槽的過載能力遠遠大于電纜。
C)安裝分接
母線槽一般采用插接式安裝分接方法。所謂插接式母線槽，就是利用插接的方式把主干線的電源分接到支線去，每隔若干米就留有一個插接箱口，因此分接十分方便。而電纜需要在現場進行分接，可靠性差，即便是預制分支電纜，也有其缺陷。分支電纜明顯的缺點，主要是需要向工廠定制分支連接器材，通常采用 開口的 “C” 型抱箍。時間久了，這種抱箍能否保證緊箍力也是問題。另外，分支電纜分支頭的價格不菲，因此預制分支電纜至今應用面仍不廣。安裝分支電纜時，需要切斷樓面電源，而安裝母線槽時無須斷電，只要在空載情況下，取下母線槽的插接箱即可。但要切斷預制分支電纜的分支電源，在帶電的情況下操作是十分危險的。
d)防火性能
普通電纜的絕緣層和外護套會燃燒。即使阻燃電纜在火焰下也會燃燒，只有在火焰離開后才燃燒。耐火電纜不會燃燒，但價格昂貴，只有在消防報警電路系統等不準停電的場合才使用耐火電纜。而母線槽外殼是金屬的，不會燃燒，即使銅排的絕緣材料發生燃燒，火苗也不會危機到母線槽外面。
e)散熱性能
電纜的絕緣和外護套既是絕緣層，又是隔熱層。因此，為了保持電纜散熱，當電纜在橋架內敷設時，允許敷設 2 層，其原因主要是考慮散熱問題。而母線槽利用空氣傳導散熱，并通過緊密接觸的鋼制外殼，把熱量散發出去，因此它的散熱性能比電纜優越的多。
f)運行維護
母線槽的維護比較簡單。母線槽日常維護時，通常是測量外殼和穿芯螺栓的溫升、進線箱的接頭溫升等，穿芯螺栓若采用 4.8 級則需要定期緊固，若采用 8.8 級的高強螺栓則不必定期堅固。 而電纜因其材料易于磨損、易老化、壽命較短等因素限制，需要定期進行檢查和維護，甚至
換。
2安裝施工
雖然電纜敷設安裝時在線路走向上靈活方便，但是工程中電纜一般都是要靠橋架支撐，所以電纜施工需要先安裝橋架，再鋪設電纜，分步進行。而母線槽的安裝確實需要專業的安裝技術，但卻只需要按照產品標準安裝程序即可，一次性完成安裝。另外，母線槽結構緊湊，占用空間相對較小，易于管道、線路空間布置，且安裝方便。當然，對于 400A 以下的小電流線路，因為所選用的電纜截面相對較小、根數較少，使用電纜則顯得為靈活。
3供電系統
母線槽供電系統通常是主干線從配電中心引出以散射狀靈活供電，而電纜供電則受分接難度大、載流量小、難以分散控制等因素限制，通常是“點對點”供電，特別是在高層建筑供電系統中，母線槽相比電纜的優越性尤為突出。傳統電纜供電方式，每個樓層都需要單獨放線，電纜根數眾多。這樣的密集敷設方式，散熱性差、占用空間大、事故檢查難、維修難度大。而母線槽供電只要使用單一的中心母線槽系統，在每個樓層設置相應容量的插接 箱進行分流，即可達到供電目的。這種方式使得分接異常靈活，而且每個分支都有插接箱對分流變容處的保護。因此，采用母線 槽加安全、加簡單、加可靠。
4經濟成本
母線槽相比電纜，總體來說，由于使用材料較好，工藝相對復雜，首期投入成本一般比電纜要大。但是，從長遠來看，使用母線槽則優越的多。當前，母線槽使用壽命一般在 30 年至 40 年， 而普通電纜則只有 15 年左右的使用壽命。母線槽系統只要按照規 范安裝和運行，基本上不需要換部件，只需要對周邊環境例行檢查即可。而電纜則經常會出現接頭老化、絕緣層脫落等現象， 需要對某一段電纜進行換。另外，當今市場上已經有許多實力 較大的母線槽廠家推出鋁導體母線槽，且已大規模應用于大型建筑。這類母線槽的采購價格遠比電纜橋架的價格低，但使用性能卻高于電纜。對于首批投入資金緊張的用戶，完全可以選用此種母線槽。
5安科瑞ANDPF列頭柜介紹
5.1產品介紹
隨著數據中心的迅猛發展，數據中心能耗問題也越來越突出，高效可靠的數據中心配電系統方案，是提高數據中心電能使用效率，降低設備能耗的有效方式。
AMC系列數據中心配電系統是針對數據機房末端設計的，能夠綜合采集所有能源數據的智能系統，為交直流電源配電柜提供電參量信息，并可通過通訊將數據上傳到動環監控系統，實現對整個數據機房的實時監控和有效管理，為實現綠色IDC提供可靠保證。
5.2安科瑞配電產品解決方案
1）交流系統
功能要求
遙測：輸入分路的三相電壓、三相電流、頻率、有功功率、有功電度；
遙信：輸入分路的過壓/欠壓，缺相，過流，頻率過高/過低，輸入分路的開關狀態，具備電流、功率需用量分析和統計，實現電壓、電流、頻率等參數的越限報警功能。
配置方案如圖1，
圖1 交流系統配置方案
2）直流系統
功能要求
遙測：輸入分路的電壓、電流、功率、電度；
遙信：輸入分路的過壓/欠壓，輸入分路的熔絲狀態，具備電流、功率需用量分析和統計，實現電壓、電流、功率等參數的越限報警功能。
配置方案如圖2，
圖2 直流系統配置方案
5.3產品選型
表1 列頭柜產品選型表
6安科瑞智能小母線監控系統介紹
6.1產品介紹
針對數據中心智能小母線的監控要求,安科瑞推出了AMB系列小母線監控解決方案，該方案包括采集模塊、配套附件、監控系統,能對母線運行過程中的各種參數進行監控，發生故障則進行告警，以保證系統穩定運行。
AMB檢測單元是針對數據中心智能小母線插接箱/始端箱的監控要求新設計的產品，該檢測單元安裝固定在插接箱/始端箱內部，插接箱/始端箱采用與母線連通，它集成全部電力參數的測量(如單相或者三相的電流、電壓、有功功率、無功功率、視在功率、頻率、功率因數)以及電能監測和考核管理。同時可以實時監控母線接口溫度，配合2路Rs45通訊接口（1進1出）或LORA無線通訊，采用MODBUS-RTU協議可以方便可靠的將監測數據上傳至主控箱和后臺系統，保證系統安全可靠運行。
6.2產品選型
安科瑞智能母線測控儀表選型如表2，
表2 安科瑞智能母線測控儀表選型表
注：AMB100用于始端箱、AMB110用于插接箱、A-交流系統、D-直流系統可選配AMB10顯示器，顯示器只循環顯示電壓、電流參數。
7結束語
經過分析比較，對于低壓配電系統中的重要干線選擇母線槽，顯然有其明顯優勢。對于小電流分支線路，選擇電纜也有 其靈活方便的優點，這就需要專業配電設計人員以實際需要進行選擇配置。
【參考文獻】
[1]曾智權.母線槽和電纜在低壓配電系統中的應用[J].建筑工程技術與設計，2016（19）：2469-2469.
[2]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.06版.
作者簡介：
辜秀娟，女，本科安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為數據中心配電監控系統
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