母線槽截面的選擇
摘 要：該論文簡要分析了額定電流與截面的關(guān)系，著重介紹*佳截面和經(jīng)濟(jì)電流。
關(guān)鍵詞：額定電流；截面；
1引言
母線槽的電流容量大，可達(dá)到5000A以上，工作溫度高，可達(dá)130oC以上，且分接方便。因此，大電流配電干線采用母線槽是一個(gè)必然的趨勢，低壓母線槽一般分為密集型母線槽和樹脂澆注母線槽。
2 母線槽的額定電流
國內(nèi)、外母線槽樣本都以額定電流作為規(guī)格向用戶提供各項(xiàng)數(shù)據(jù)：阻抗、重量、外型尺寸等。但母線截面并不是每個(gè)制造廠都在樣本中向用戶有提供的。不能僅僅依據(jù)母線槽的額定電流來選擇母線槽的理由如下：
（1）額定電流值表示在20oC的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，通以此電流，母線槽的溫升不超過國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的容許值（60K）。母線槽實(shí)際使用環(huán)境并非20oC，例如在35oC的環(huán)境中使用，考慮到絕緣材料的長期允許工作溫度和母線槽的允許壓降，此時(shí)的額定電流值必然比樣本提供的數(shù)據(jù)要低。因此，考慮額定電流時(shí)必須考慮母線槽使用環(huán)境的*高溫度。
（2）長期容許滿負(fù)荷電流必須小于額定電流，通風(fēng)條件不同又直接影響到母線槽的長期容許滿負(fù)荷電流。樣本提供的額定電流值并不反映此項(xiàng)必須考慮的因素。故考慮額定電流時(shí)必然考慮母線槽使用環(huán)境的通分情況。
（3）母線槽存在阻抗，負(fù)荷電流通過時(shí)必然產(chǎn)生壓降，母線槽越長，壓降越大，導(dǎo)致終端電壓下降超過用電設(shè)備的容許值，這是不希望發(fā)生的。同樣負(fù)荷電流下，采用大容量的母線槽，由于阻抗相對變小，壓降也必然減小。故考慮額定電流時(shí)必然考慮母線槽的長度和允許壓降。
（4）負(fù)荷的功率因數(shù)直接影響到母線槽的輸出電壓值。在這種情況下可以采取就地補(bǔ)償，或者選用大容量的母線槽提供高輸出電壓。故考慮額定電流時(shí)必須考慮母線槽負(fù)荷的功率因數(shù)。
3 母線槽的截面
由于國家標(biāo)準(zhǔn)未對母線槽的截面加以規(guī)定，因此，標(biāo)以同樣額定電流值的相同品種的母線槽，不同廠家的截面往往是不同的。出現(xiàn)這種情況有以下幾個(gè)原因：
（1）例行試驗(yàn)樣品截面和實(shí)際產(chǎn)品不一樣。以前的例行試驗(yàn)報(bào)告不說明被試驗(yàn)?zāi)妇€槽的截面。由于減小母線槽截面可降低成本，又能拿出例行試驗(yàn)報(bào)告，于是以大截面的母線槽冒充小截面的母線槽進(jìn)行母線槽的例行試驗(yàn)。
（2）產(chǎn)品截面和規(guī)格不一致。對于不標(biāo)注母線槽截面的樣本，設(shè)計(jì)人員必須注意提防制造廠造假。
4 電流密度和經(jīng)濟(jì)截面
文獻(xiàn)中指出，套用水電部1956年頒布的經(jīng)濟(jì)電流密度數(shù)值（見表1）是不符合目前實(shí)際情況的，因?yàn)楝F(xiàn)在的物價(jià)、電價(jià)、設(shè)備折舊率等因素已不同于幾十年前。
文獻(xiàn)還提出母線槽經(jīng)濟(jì)電流密度導(dǎo)出方法：年運(yùn)行費(fèi)*小原則有母線槽運(yùn)行之后每年折舊費(fèi)、大小修理費(fèi)、維護(hù)管理費(fèi)和電能損耗費(fèi)組成。設(shè)每米母線槽的材料費(fèi)為M，母線槽運(yùn)行后每米年折舊費(fèi)、修理費(fèi)和維護(hù)管理費(fèi)為Z，每米電能消耗費(fèi)為D，*后通過微分求導(dǎo)得出母線槽的經(jīng)濟(jì)電流密度，如表2所示。
4.1*佳截面
經(jīng)濟(jì)截面有兩種截然不同的計(jì)算方法。從開發(fā)商的利益相出發(fā)，初期投資越少越好，投入運(yùn)行后，只要母線槽不發(fā)生過載的*小截面就是*經(jīng)濟(jì)的截面，故要求母線槽截面越小越好；從用戶角度出發(fā)，投入運(yùn)行后，母線槽上損耗越少越好，故為了減小母線槽的損耗，母線槽截面越大越經(jīng)濟(jì)。
國際上不提出“經(jīng)濟(jì)截面”，而提出“*佳截面”。*佳截面的定義是：不是初期投資*少，而是要使初始投資和整個(gè)母線槽經(jīng)濟(jì)壽命中的損耗費(fèi)用之和達(dá)到*小。從*佳截面的定義可看出，這是結(jié)合開發(fā)商和用戶兩者利益的母線槽截面。顯然，*佳截面要求母線槽的截面比按*小的初始投資選定的截面要大，這樣可降低在同樣電流下的功率損耗。
4.2經(jīng)濟(jì)電流
為了對*佳截面有一個(gè)更直觀的認(rèn)識，引入文獻(xiàn)中的一個(gè)表，如表3所示。表3是電氣研究協(xié)會(huì)（Electrical Research Association, ERA）在國際合作**同完成的。以預(yù)期使用壽命為30年的**年內(nèi)的*大電流計(jì)算，并基于每年負(fù)載率增長2%，折現(xiàn)率增長5%和電費(fèi)增長2%計(jì)算。由表3可得出如下結(jié)論：
（1）根據(jù)IEE建議的耐熱額定值計(jì)算的電流密度，其值為1.08-3.64A/mm2,導(dǎo)線截面越大，電流密度越小。
（2）經(jīng)濟(jì)電流的電流密度遠(yuǎn)小于耐熱額定值計(jì)算的電流密度，其值在0.41-0.66A/ mm2，電流密度都小于1A/ mm2。
4.3評表2的經(jīng)濟(jì)電流密度
表2中的經(jīng)濟(jì)密度值為1.83-3.84A/ mm2，高于IEE建議的乃熱額定值，與1956年頒布的電流密度接近，故不能稱為經(jīng)濟(jì)電流密度，而只是對初期投資的開發(fā)商有利的電流密度。
所謂混合絕緣，就是指母線熱縮絕緣處理后再間隔布置在殼體內(nèi)，母線間加上了空氣絕緣?；旌辖^緣母線槽只能歸入輻射散熱之列，其散熱效果肯定比傳導(dǎo)散熱的密集型母線槽差，故表2提供的數(shù)據(jù)不是通過科學(xué)試驗(yàn)得出的，而是根據(jù)樣本的數(shù)據(jù)制成的，是有誤差的。
文獻(xiàn)*后的出，“經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算表明：母線槽的經(jīng)濟(jì)電流密度數(shù)值大，因此，母線槽的經(jīng)濟(jì)電流密度數(shù)值較1956年水電部頒布的輸電線路的經(jīng)濟(jì)電流密度數(shù)值大，因此，母線槽應(yīng)采用自己的經(jīng)濟(jì)電流密度值。”這是和表3結(jié)果截然不同的結(jié)論。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是由于文獻(xiàn)的作者觀點(diǎn)和當(dāng)前提倡的*佳截面的觀點(diǎn)不一致。
5 結(jié)束語
根據(jù)母線槽制造廠提供的樣本，其額定電流值相應(yīng)的電流密度僅僅滿足熱穩(wěn)試驗(yàn)，不是經(jīng)濟(jì)電流密度。根據(jù)國內(nèi)的現(xiàn)有情況，取母線槽的額定電流值的1/2，可能較接近*佳截面。
作者簡介：金正風(fēng)
