姚丙義

摘 要：銅排是電氣柜設(shè)備中承載電流的一種優(yōu)選導(dǎo)體，常作為母線使用。母線在開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備中主要用于匯集、分配和傳送電能，連接一次設(shè)備。根據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，短路事故絕大部分是直接或者間接發(fā)生在母線部位，母線故障是電氣設(shè)備故障中最嚴(yán)重的故障之一。因此，對(duì)母線的正確選用和應(yīng)用顯得極為關(guān)鍵。在對(duì)比不同學(xué)會(huì)，手冊(cè)及標(biāo)準(zhǔn)的前提下，歸納整理了銅排選型的快速思路;基于導(dǎo)體發(fā)熱的原理，結(jié)合工程案例分析計(jì)算了柜體銅排的熱電效應(yīng)應(yīng)力，為工程師合理的銅排結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供有效的依據(jù)和方法。

關(guān)鍵詞：銅排選型;熱電效應(yīng);應(yīng)力計(jì)算

中圖分類號(hào)：TB ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.22.088

0 引言

目前國(guó)內(nèi)95%以上的低壓開關(guān)柜使用矩形銅排作為載流導(dǎo)體，少量產(chǎn)品使用異型銅排或鋁排。合理選擇母線，正確安裝母線及處理好母線間的電氣連接將影響低壓成套開關(guān)設(shè)備的使用性能，安全性能以及使用壽命。母排是分配電能的主要器件，選擇得合理與否，直接影響到有色金屬的消耗量與線路投資，以及整個(gè)設(shè)備甚至電力網(wǎng)的安全運(yùn)行。不管是銅排還是鋁排，其選型主要原則是滿足載流量要求和熱電應(yīng)力的作用。本文綜合國(guó)際國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)以及工程實(shí)踐中的理論演算，整理了一套有效的選型思路以及熱電應(yīng)力的校核算法，旨在指導(dǎo)工程師合理定義母排參數(shù)和規(guī)劃柜體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

1 銅排的選型

在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，我們通常要考慮母排的負(fù)載要求，空間布置以及工作溫度等條件來(lái)選定合適的尺寸系列。在大量的數(shù)據(jù)和實(shí)踐的基礎(chǔ)上，相關(guān)行業(yè)設(shè)計(jì)手冊(cè)中給出了母排的快速選型表，如《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》，《高壓配電裝置規(guī)程》的快速選型表等，從這些表格中，我們不難看出母排主要的材質(zhì)是銅和鋁，并且多是矩形截面母排。較之圓形、D型、U型等母排，其電阻小、散熱面大、載流量高等原因，矩形母排在40.5kV及以下電壓等級(jí)中應(yīng)用最廣泛。各家電氣柜體廠家選用的材質(zhì)稍有不同。這里主要是基于DIN43670及DIN43671來(lái)說(shuō)明一種母排選型的方法思路。常用母排材質(zhì)為紫銅（E-Cu）和鋁鎂2.5（AlMg2.5）。銅排表面可使用鍍鎳或鍍錫來(lái)提高耐腐蝕性。銅排與鋁排搭接處如有必要可增加轉(zhuǎn)接片。表1僅給出常用規(guī)格寬度方向豎直放置的母排載流量。

4 結(jié)論

中低壓柜體銅排的選型設(shè)計(jì)與熱應(yīng)力計(jì)算，在實(shí)際工程中不僅需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)男：擞?jì)算，還需要結(jié)合樣機(jī)的測(cè)試來(lái)進(jìn)一步的驗(yàn)證與改進(jìn)。本文結(jié)合國(guó)際及國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)給出的數(shù)據(jù)和公式，從導(dǎo)體熱電效應(yīng)原理的角度出發(fā)，給出一套銅排選型與熱電應(yīng)力計(jì)算的思路，并結(jié)合具體工程項(xiàng)目的問(wèn)題加以佐證，旨在指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)人員理解銅排結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中各個(gè)指標(biāo)參數(shù)之間的關(guān)系，合理運(yùn)用基礎(chǔ)公式進(jìn)行母線的空間結(jié)構(gòu)布局和聯(lián)結(jié)支撐。隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，相信通過(guò)開發(fā)相應(yīng)的程序軟件，能夠更快，更準(zhǔn)確的進(jìn)行銅排結(jié)構(gòu)的尺寸規(guī)劃與建模仿真，消除人為因素的影響，使整體項(xiàng)目或產(chǎn)品開發(fā)更快捷，更有效。

參考文獻(xiàn)

[1]姚春球.發(fā)電廠電氣部分（第二版）[M].北京：中國(guó)電力出版社，2013.

[2]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)（第四版）[M].北京：中國(guó)電力出版社，2005.

[3]水利電力部西北電力設(shè)計(jì)院，長(zhǎng)江流域規(guī)劃辦公室.高壓配電裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程SDJ5-85[S].北京：水利電力部，1986.