王 生 偉

(山西省機(jī)電設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030009)

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車(chē)間裸母線及引下線的保護(hù)

王 生 偉

(山西省機(jī)電設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030009)

簡(jiǎn)述了裸母線(裸干線)在車(chē)間供配電方面的應(yīng)用技術(shù)，分析了采用裸母線做車(chē)間低壓干線的市場(chǎng)現(xiàn)狀，并結(jié)合實(shí)際案例，針對(duì)車(chē)間裸母線及引下線在設(shè)計(jì)階段存在的問(wèn)題，提出了相應(yīng)的解決方法。

裸母線，引下線，低壓干線，車(chē)間

隨著社會(huì)現(xiàn)代化的不斷發(fā)展，各工礦企業(yè)的用電負(fù)荷迅增，尤其是很多大型聯(lián)合廠房的出現(xiàn)，電力電纜在大電流供配電系統(tǒng)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(tǒng)的電力電纜相比，在大電流供配電系統(tǒng)中充分體現(xiàn)了它的優(yōu)越性，其中，裸母線與其他母線相比，散熱好，安裝簡(jiǎn)單，價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯；當(dāng)然，它也具有一定的局限性，有環(huán)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(xiàn)在對(duì)安裝環(huán)境(客觀)的嚴(yán)格要求及引下線的保護(hù)設(shè)置(主觀)兩方面。

現(xiàn)下好多電氣設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)任務(wù)量，甚至都把裸母線定義為落后、淘汰產(chǎn)品，年初，參與了一個(gè)聯(lián)合廠房的電氣設(shè)計(jì)，在施工圖設(shè)計(jì)文件審查意見(jiàn)中有“不應(yīng)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(jiǎn)單，第一，看起來(lái)不安全，第二，保護(hù)整定計(jì)算復(fù)雜。就因?yàn)椤翱雌饋?lái)”不安全，計(jì)算多些，裸母線的應(yīng)用在圖審環(huán)節(jié)就被斃掉了。究其原因，主要有以下幾點(diǎn)：裸母線沒(méi)有品牌，推廣起來(lái)困難；設(shè)計(jì)人員對(duì)裸母線供配電應(yīng)注意的要點(diǎn)沒(méi)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(chē)間低壓干線時(shí)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

1 車(chē)間裸母線敷設(shè)時(shí)注意事項(xiàng)

1)在裸母線敷設(shè)時(shí)，與建筑物或生產(chǎn)設(shè)備間的距離應(yīng)滿足表1的要求。

表1 裸母線距建筑物或生產(chǎn)設(shè)備的最小距離

2)在裸母線敷設(shè)時(shí)，線間及線至建筑物屋面的最小距離應(yīng)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(jié)合我國(guó)車(chē)間結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)排布特點(diǎn)，裸母線固定點(diǎn)間距多為6 m，此時(shí)裸母線的相間距離一般按250 mm考慮，安裝標(biāo)準(zhǔn)圖集可以參考第五機(jī)械工業(yè)部第六設(shè)計(jì)研究院出版的標(biāo)準(zhǔn)圖集D365。

3)在裸母線敷設(shè)時(shí)，還應(yīng)根據(jù)安裝時(shí)的環(huán)境溫度，考慮一定的弛度，詳細(xì)數(shù)據(jù)可以參考《鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計(jì)手冊(cè)》下冊(cè)表30-6。

2 引下線的保護(hù)

GB 50054—2011低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范第6.2.5條明文規(guī)定，短路保護(hù)電器至導(dǎo)體載流量減小處的距離不應(yīng)超過(guò)3 m，實(shí)際工程中，采用插接式母線的供電方案很容易實(shí)現(xiàn)對(duì)引下線的短路保護(hù)，在插接箱中設(shè)置短路保護(hù)器即可，而裸母線做車(chē)間低壓干線就存在引下線保護(hù)電器安裝的問(wèn)題，如果每條引下線都在規(guī)定3 m范圍內(nèi)安裝短路保護(hù)器，安裝和維護(hù)都很困難。一般工程做法是引下線直接去車(chē)間低壓配電柜內(nèi)進(jìn)線開(kāi)關(guān)，引下線這一段的短路保護(hù)交由裸母線短路保護(hù)器來(lái)完成。因此，問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)就是母線短路保護(hù)器能否保護(hù)到引下線。

下面引用某工程中的一條干線設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)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(jù)短路電流校驗(yàn)引下線的熱穩(wěn)定、干線短路保護(hù)器的靈敏度。

表3 引下線末端短路電流計(jì)算表

計(jì)算點(diǎn)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(lián)跨車(chē)間，總建筑面積24 238.55 mm2。其中，車(chē)間部分19 712 mm2，長(zhǎng)154 m，寬128 m，柱距6.0 m，地上1層，建筑高度20.50 m。內(nèi)設(shè)吊車(chē)80 t 1臺(tái)，50 t 2臺(tái)，32 t 2臺(tái)，20 t 2臺(tái)，框排架重鋼結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)火災(zāi)危險(xiǎn)性為戊類(lèi)，建筑耐火等級(jí)為二級(jí)，用電負(fù)荷均為三級(jí)，車(chē)間內(nèi)附設(shè)變配電所，其中一條干線設(shè)置如圖1所示，裸干線敷設(shè)高度為16 m，引下線長(zhǎng)度約15 m，該干線計(jì)算電流Ijs=708 A，尖峰電流Ijf=2 208 A，裸干線保護(hù)開(kāi)關(guān)選擇CW1-2000/3P-1250A，長(zhǎng)延時(shí)整定值800 A，短延時(shí)整定值3 kA，t=0.2 s，瞬時(shí)整定值5 kA，t=20 ms。

為了滿足裸干線保護(hù)開(kāi)關(guān)的靈敏度要求，引下線末端單相短路電流至少要達(dá)到短延時(shí)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(yàn)要求，由此還可以看出，在引下線電纜截面小于16 mm2時(shí)，不管引下點(diǎn)距變壓器遠(yuǎn)近如何，靈敏度校驗(yàn)全部不過(guò)關(guān)。

表4 引下線首端短路電流計(jì)算表

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

熱穩(wěn)定校驗(yàn)公式:

式中：S——絕緣導(dǎo)體的線芯截面，mm2； I——預(yù)期短路電流有效值，A； t——導(dǎo)體內(nèi)短路電流持續(xù)作用時(shí)間，s； k——計(jì)算系數(shù)。

本次設(shè)計(jì)中計(jì)算系數(shù)k取115，時(shí)間t分瞬時(shí)、短延時(shí)兩種情況，因各計(jì)算點(diǎn)的短路電流I值不同，所選取的時(shí)間t值也各有差異，即校驗(yàn)導(dǎo)體的熱穩(wěn)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(shí)整定值大小確定。e′點(diǎn)前面各計(jì)算點(diǎn)最小短路電流都能確保短路瞬動(dòng)，熱穩(wěn)定校驗(yàn)電流選三相短路電流，t=20 ms；f′至i′處熱穩(wěn)定校驗(yàn)電流選單相短路電流，t=0.2 s；j′點(diǎn)熱穩(wěn)定校驗(yàn)電流選兩相短路電流，t=0.2 s。

表3，表4結(jié)合起來(lái)可以看出，在引下線電纜截面小于25 mm2時(shí)，不管引下點(diǎn)距變壓器遠(yuǎn)近如何，校驗(yàn)均不過(guò)關(guān)。

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)以上分析，可以得出，在采用裸母線做車(chē)間低壓干線時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1)盡量避免選取小截面引下線，截面太小時(shí)無(wú)法通過(guò)保護(hù)開(kāi)關(guān)靈敏度、電纜熱穩(wěn)定性校驗(yàn)。

2)短路電流計(jì)算不可缺少，切忌利用引下線末端的短路電流校驗(yàn)該引下線熱穩(wěn)定性，特別是引下線長(zhǎng)度較大時(shí)。

3)干線保護(hù)開(kāi)關(guān)整定值、動(dòng)作時(shí)間要明確。

[1] GB 50054—2011，低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] 《鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計(jì)手冊(cè)》編委會(huì).鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1996.

[3] 中國(guó)航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)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

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