標題:
光樂母線對母線槽工程質量管理的探討
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作者:
qib
時間:
2011-6-9 10:03
標題:
光樂母線對母線槽工程質量管理的探討
隨著我國經濟及現代化建設的飛速發展,用電負荷越來越大,人們對用電的安全意識也越來越強。由于母線槽在安全、環保、使用壽命及實用方面都優于電纜,因此母線槽代替電纜供電已普及了。但由于有些廠家以低價爭市場致使產品安全性沒有很好的保障,加上又有些工程單位對母線槽所需要把關的安全技術參數不甚了解,造成了部分工程質量存在安全隱患。所以對母線槽的選型是至關重要的。鑒于本人從事母線槽研究、生產已有多年的經驗,現淺談以下幾點供大家參考:
一、設計選型
1.1結構選擇 母線槽結構有兩大類:空氣型和密集型,空氣型母線槽相間導體用絕緣塊分隔開的;密集型母線槽相間導體用絕緣材料包扎緊壓在一起。因密集型母線中間無空氣,所以熱能直接傳出來,散熱快,適用于大電流供電使用。空氣型母線槽散熱慢,適用于小電流供電。空氣型和密集型的選擇,以600A電流為界是最經濟的,≥600A選用密集型母線為好;<600A選用空氣型為好,在該電流范圍內性價比較高。
1.2場所選擇
根據不同場所的用途及項目的檔次來選擇不同種類和不同技術要求的母線槽。
1.2.1性能
1.2.2母線槽有耐火母線、防火母線、防火煙蔓延母線、普通母線
耐火母線槽是專供消防設備的電源使用的,不能用做其他用途。因此種母線耐熱性好、隔熱,母線槽熱能無法散發,所以不能長期滿負荷使用。除耐火母線槽外,其他母線都可以長期滿負荷運行。
1.2.3耐火母線槽與防火母線槽的區別:
1.2.3.1耐火母線槽的外殼及隔熱層采用耐高溫≥1100℃的防火材料以及耐高溫≥500℃的絕緣材料或選用礦物質屬于絕緣材料又能耐使,該產品耐火溫度達到850~950℃,高溫下正常運行時間有60分鐘、90分鐘、120分鐘、180分鐘四種,正常情況下滿負荷運行可達8小時以上.
1.2.3.2防火母線:普通母線槽或防火煙蔓延的母線槽外殼加防火隔層,有些外殼涂防火涂料,能達到火災在規定時間內熱能傳達到內部,母線槽能正常運行,火燃燒溫度達到800度左右,耐火時間分別為30分鐘、40分鐘、60分鐘。
1.2.4防火煙蔓延母線通常是阻燃的,該母線槽在火災時本段母線起火火焰在兩米之內不會蔓延燃燒到另一段。
1.2.5普通母線槽是不阻燃的,在短路時發生著火會一直燃燒到其他連接母線或部件,容易引起火災事故。
二、技術參數選擇
2.1防護等級
2.11母線槽的防護等級是防止人或動物直接觸及帶電設備以及防止異物和水進入母線槽內,并對設備安全造成影響的一項重要指標。
根據眾多的項目實踐經驗,按不同的場所對于母線槽防護等級建議按以下條件選擇:
2.12變電所母線選用IP40或IP54;
2.13井道垂直母線、生產車間選用IP54;
2.14地下室水平安全母線選用IP65;
2.15水池邊或碼頭有海水侵襲的地方、戶外場所選用IP66;
2.16埋地,電纜溝或浸水的場所選用IP68。
2.2溫升值
溫升值是母線槽最關鍵的一個技術參數,母線槽內部的最高溫度減去環境溫度等于溫升,用K表示。母線槽滿負荷穩定下最高溫升值涉及到的母線的載流能力、使用壽命、電能的損耗、電壓降、人員傷害的程度、環境溫度的變化等。所以溫升值是母線槽技術參數中最重要的指標。現在母線槽溫升值在市場上有55K、77K、90K、100多K的。100K以上的產品很多已投放市場。100K加環境溫度,內部的溫度超過130度是存在嚴重安全隱患的,現在大多數項目對于溫升值沒有控制,是很值得重視的!由于IEC60439.2、國家標準GB7251.2是以絕緣材料耐熱散熱
2.3短路耐受強度
短路耐受強度:該指標是母線出現短路事故時,能承受的最大短路電流。現在很多場所開關的分斷能力也提高了,如果母線槽短路耐受強度低,配置高分斷能力的開關是沒有意義的。
建議按不同的母線槽電流選擇不同的短路耐受強度:
2500A以上 ≥80KA
1600A~2500A ≥65KA
1000~1650A ≥50KA
1000A~400A ≥35KA
400A以下 ≥20KA
三、母線槽的保護系統
3.1保護電路連續性與PE線有關
3.1.1保護導體及兩單元母線的跨接PE線導體母線要達到相線的50%,等效截面積。
3.1.2外殼與PE線保護電路連續性電阻≤0.005歐姆,有跨接線的單元疏散導體不小于保護導體PE線等效截面積。
3.1.3母線槽的PE線除所有該線路供電設備的事故電流從該路母線PE導體疏散外,同時PE線用于本母線槽安全保護,所以才按不同的電流規格,設不同的PE導體規格,確保事故電流疏散。提供信號給該路母線的開關快速動作切斷電源,以及事故電流的快速疏散。確保低事故電壓對人身的安全。所以設計選型母線槽時要有3.1.1和3.1.2的要求確保供電系統的安全穩定。
3.2溫控保護
3.2.1母線槽最關鍵的技術指標是溫升,用戶如何控制母線槽在低溫升下運行,如何確定母線槽生產廠家所供的產品能在滿負荷運行,達到用戶所要求的溫升值,這是最關鍵的問題。
3.2.2檢測與保護
每個回路母線槽的每個電流等級設置一個保護儀,設置在第一個干線單元的連接頭處(該母線保護儀有超溫報警和超極限溫度切斷該路母線的電源總開關兩個功能)超溫報警是指環境溫度加你所設定的溫升。例如你訂購產品是70K,今日環境溫度是20℃,那該超溫報警溫度設置于90度,當母線槽溫度達到90度時,母線槽保護儀開始報警提示檢修,如溫度繼續上升到極限溫度時(極限溫度是母線所選用的絕緣材料所能承受的最高溫度,如果你選擇的絕緣材料是B級那極限溫度設置130度)保護儀會輸送信號,動作切斷該路母線電源總開關,確保母線的安全。
3.2.3高溫運行的起因
3.2.3.1銅材質差電阻率大
3.2.3.2導體規格小
3.2.3.3絕緣材料及外殼散熱不好
3.2.3.4超負荷運行
3.2.3.5連接頭連接不穩,接頭電阻率大
3.2.3.6集膚效應以及阻抗和感抗都影響到母線槽,致使溫升高;同時有些母線槽采取變容但其變容節卻沒有設置保護。所以想確保母線槽的供電系統穩定性,每個回路每個電流等級設置一個母線保護儀是不可缺少的。
四、導體選擇
4.1母線槽的導體材質有銅、鋁、鋁鍍銅和銅包鋁等材料。現在我國大部分項目是選用銅的較多,歐美、韓國、日本近兩年用鋁的導體越來越多,我國與發達國家有不同的選擇存在以下原因:
4.1.1在2003年之前銅價和鋁每噸差價只有幾千元,在那時候采用銅和鋁成本差距很小,由于用鋁導體要加大近1倍外殼及絕緣材料所以價格差距也很小,采用銅和鋁無太大意義,當時大部分項目選用銅導體是正確的選擇,隨著銅價飛漲,已達到鋁價的3倍之貴,而銅的密度又是鋁的3倍,所以,選用鋁做為導體可節約成本。如此計算,當銅導體高居63000元/噸以上時,鋁導體母線槽成品價格僅為銅導體母線槽一半價格。我國是貧銅富鋁國家,大量銅的進口是值得我國建筑行業關注的問題。
4.1.2選用鋁導體母線槽,但因開關柜及插接箱開關導體是銅的,采用鋁導體母線槽時,開關與母線插接的進線節及插接箱必須要有銅鋁過鍍技術處理。防止兩種氧化還原能力相差甚遠的金屬界面直接搭接而產生不同合金安全材料化學氧化和電磁氧化,從而造成搭接處電阻加大致使發熱,嚴重的引起短路事故或火災事故。
4.1.3銅覆鋁導體
銅覆鋁的母線槽其實大部分的產品是鋁鍍銅。鋁鍍銅后經實驗檢測:鋁是不能直接鍍銅,是先經過其他金屬的電鍍工藝后才能鍍上銅。鍍后經檢測比未鍍前電阻率加大,所以表明鋁鍍銅的導體排,導電率小于純鋁。關于與配電柜的搭接可以直接與銅搭接、但插接口處同樣需要做銅鋁過鍍技術處理。因鍍層很薄,用插接箱插腳插拔時易破損表面層,所以不能直接插接。
4.1.4銅包鋁導體
銅包鋁是鋁外包一層銅包層僅為0.3MM~0.5MM,大部分的電流是走向表層的內部,只有少部分電荷通過鋁材質的導體。近兩年,銅包鋁導體在有些項目中被采用,但切要注意在銅包鋁工藝中,兩種材料的結合工藝是否可靠。如果結合不好,母線槽運行一段時間后銅與鋁之間會引起氧化,電阻加大,其載流能力也自然下降。在銅包鋁導電排中其內部的鋁體是作為導體來分擔部分電流的承載;而鋁導體銅鍍過渡技術不同:1、它設計只作為銅鋁過渡,不分擔部分載流。2、面積小采用板式工藝好處理。
4.2導體規格
由于用戶對導體選用規格了解不深,從而不但沒有合理地運用資源,而且遭受到了嚴重的損失。甚至,有些項目發生電氣火災事故后都不知是怎么回事。因而,監理、用戶、質檢站、電力驗收單位技術人員對母線槽的導體規格的載流能力認識是不可缺少的工程技術指標。
4.2.1錯誤的選擇:現在有些技術人員認為母線槽的載流能力決定于銅導體,通常是按2A/MM2計算導電排的承載電流,這是非常錯誤的。密集型結構的母線槽2500A~630A,6MM層厚的導體大約在2A/MM2電流,但不同的電流不同的結構、不同的導體厚度,它的載流能力都是不同的,因還得考慮銅導體存在集膚效應和散熱的問題。
4.2.2被誤導
市場上有不少項目被生產、銷售的供應商所誤導。通常被引導參考電工手冊或設計手冊的導體載流能力表格中的數據。且按該手冊上的環境溫度35℃或30℃的載流數據來套用,則往往無意之中不但埋下了嚴重的安全隱患,而且加大電能的損耗。
例如:密集型選用6×125的導體,標稱了額定電流為2000A的母線槽,已發現不少項目在投用后出現了火災事故。生產企業給用戶解釋:現場的環境溫度只有30℃,按電工手冊表中:導體6×100是XXA那6×125×1.25=XXA電流是滿足2000A的要求,這是誤導。其實該手冊上表格中數據假設的前提條件是如果導體裸露在空氣中,且是在環境溫度30℃時該導體的溫度達到70℃時的載流能力。而且表格中數據表明,環境溫度不同載流能力也是不同的。究其原因是:導體的溫度是同樣70℃,溫升值有差距,所以同樣的導體載流能力是不相同的。但母線槽也不同于電工手冊中所指的裸露導電銅排,不論在什么的環境溫度,標準設定是溫升值(用戶約定的也應該是溫升值),而不是導體最高溫度。所以不論環境是多少度,同樣的結構同樣的導體其載流能力是相同的。由于母線槽導體外包著絕緣材料及封閉在金屬外殼內,導體周圍的溫度有些升高。按極限溫升≤70K試驗,按設計手冊或電工手冊的環境溫度40℃的載流能力則打折扣8~9折左右;當結構散熱及電流不同也有一定的差距,大電流及散熱差的母線槽折扣要更大。
五、如何對母線的質量控制
5.1對母線槽的質量進行控制,是比較困難的。因為標準是按溫升值來確定載流能力,不同結構不同材質溫升是不同的,所以工程驗收需要具備完善的檢測方法、檢測儀器以及技術參數標準。所以要想確保母線槽的質量,一個項目從設計開始就要把好質量關。
5.2設計標準方法:
5.2.1產品名稱:銅導體母線槽或鋁導體母線槽(以免今后爭論材料問題)
5.2.2型號:例如,GLMC-T/2000A-5F
技術參數:Icw=65KA、IP65、極限溫升≤55K
5.2.3說明
1.母線槽本題及插口全部采用密集型結構
2.每個回路每個電流規格至少設置一個母線監測及保護儀,確保母線安全,降低電能損耗。
3.每單元母線要自帶伸縮功能,伸縮范圍(5㎜-10㎜)。
4.母線槽導體全部采用TMY電解銅,按照GB5585.1-2005標準。
5.3對生產廠家的選擇、審核
5.3.1母線槽國家強制認證已有幾年。2006年新版國家標準出版后,3C認證已走向規范化,國家認監委及中國質量認證中心3C證書及中國質量認證中心官方網站上和3C試驗報告中都有一些技術參數公告,完全可以從這些官方證書和網站來審核該企業的生產資質。
5.3.2母線槽3C證書及試驗報告上能體現該企業已通過認證產品的技術及電流規格,確定是否符合項目使用。
審核技術內容
①電流規格
②防護等級IP
③短路耐受電流強度
④普通母線或防火焰蔓延母線或耐火母線
⑤溫升值
⑥導體的載流能力
⑦保護電路連續性等
如果以上7項技術數據符合技術要求,基本上對認證的產品可以放心使用了。
5.4生產廠家生產設備及檢測設備
生產企業的生產設備及檢測儀器至關重要,所以必須到生產廠家考察,從導體加工、絕緣材料成型裝配到工藝以及質量檢測標準及儀器。
5.4.1對于導體的檢測,是否有測試導體電阻率及導電率的測試儀,是否有測試母線耐壓強度的試驗設備,是否有測試母線槽的載流能力的溫升試驗設備,是否有測試保護電路連續性的試驗設備,這些設備跟生產企業產品出廠的合格率有直接關系。這些試驗設備給該企業出廠的產品質量保證提供了有效依據。
5.4.2導體的審核及試驗
母線槽導體規格按極限溫升≤70K,按電工手冊導體40℃環境溫度載流的能力打了10~20%的折扣,結構散熱較差的母線槽折扣要更大,如對母線槽的載流能力計算有差距時建議要做溫升極限驗證試驗。
5.5送樣鑒別
5.5.1母線槽插接處與連接頭生產工藝及結構直接關系到母線槽正常運行的安全性能和使用壽命。所以送樣最好要送帶有連接好連接頭和插接口的母線槽,只有這樣才能鑒別母線槽今后運行的安全性能。
5.5.2到貨檢驗
貨到現場后要檢驗導體規格及溫升是否符合試驗報告,是否一致,同時檢測導體的電阻率或導電率是否符合GB5585-2005標準。
5.5.3到貨抽檢做極限溫升試驗。
母線槽貨到現場時抽一個電流規格的母線槽,送檢試驗,試驗合格確定溫升是否符合訂貨時的要求,其他電流規格導體每平方毫米的載流能力是否與送樣的相差很少,導電率是否一致,溫升試驗是母線槽質量控制最有效的驗證方法。
5.5.4現場檢測載流是最有效的方法
近年來,在工程項目上以銅包鋁母線槽代替銅母線槽常有出現,銅包鋁排采用導電率測試儀檢測導體時,只有顯示銅的材質無法區別是否銅包鋁,所以給工程驗收鑒定中造成了困難。只有安裝完畢現場通滿負荷電流檢測其溫升狀況才是最有效的方法。現場檢測不論是銅包鋁或產品結構問題、導體材質問題、載流不足問題,只要通過全長載流溫升試驗都能檢測出來以鑒定產品的質量是否符合用戶訂貨要求或設計技術要求。
來源:中國建筑電氣網
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