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谈低压电力供电系统中的母线槽

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发表于 2016-12-8 10:21:02 | 显示全部楼层 |阅读模式
谈低压电力供电系统中的母线槽
   
  论文导读:母线槽的结构特点母线槽系统主要应用于变压器给低压配电系统的输配电。中性及保护导体的设计中性导体电子设备易受电磁干扰,尤其是供电系统附近的设备,受干扰的现象会比较明显,如何减少或消除这部分干扰对母线槽系统提出了更高的要求。
  关键词:母线槽,电气特性,电磁干扰
  0 引言现代工程对各方面的要求都非常高,尤其体现在配电系统方面,要求配电设备具有较高的适应能力和灵活性,以适应日趋复杂的工程需要。作为工矿企业,能够拥有一套性能稳定、可靠的输配电系统是至关重要的,这为企业的稳步发展提供了坚实的保障。
  作为低压电力供电系统中的一部分——母线槽系统能够很好的满足现代工程的需要,其优点主要体现以下几个方面:
  - 系统走向灵活,可以交错布置;
  - 节省安装空间;
  - 方便工程临时更改,母线槽系统可以重新组装后再利用;
  - 短路强度高,防护等级高,适用于各种恶劣环境。[1]
  1母线槽的结构特点母线槽系统主要应用于变压器给低压配电系统的输配电。在这个过程中,系统的各个单元都起到了非常重要的作用。免费论文网。该系统与电缆相比更加灵活、方便,在为负载配电时,其插接点的设置不是固定不变的,可以根据现场需要预留插接口,使其在添加设备或设备更改时,可以重新进行插接以满足需求。
  母线槽系统由以下几个单元组成:(一)馈电式母线或插接式母线直线段单元(二)变压器进线单元、配电柜进线单元或电缆进线单元(三)换向单元型单元、T型单元、Z型单元(四)插接单元。
  对于所有的母线槽系统,安全性能尤为重要,参考国家标准GB7251.2我们能了解到温升、短路强度、母线干线系统电气性能这3项技术指标是非常重要的,随着计算机的普遍应用,谐波对系统设备的影响越来越被重视,结合产品的技术规范和我们从事的具体检验对母线槽系统进行分析[1]。
  2.母线槽的温升温升的关键点在于产品的额定电流,计算及选型在安排母线槽系统布局时须注意以下几点:
  - 负载或配电系统的场所、数量和连接方式;
  - 分散系数;
  - 设定的短路等级;
  - 与配电柜连接须提供:配电柜的型号、进线方式(顶端、底端或背面);
  - 安装的地理位置和条件:空间尺寸、建筑物构造(针对悬挂和安装)、母线槽走向、环境条件(温度、湿度、空气质量等)、系统穿过的墙面;
  - 与其他系统配套-比如与母线槽系统安装配套的部分为:供电线路的平面图、通风管道走向的位置、照明系统的平面图;
  - 需提供插接单元的数量和具体位置。
  母线槽系统严格按照上面提到的几点进行设计,借助以下公式计算额定电流。
  Ie 额定电流(A);

回路数
分散系数
2与3
0.9
4与5
0.8
6与9
0.7
10及以上
0.6

  (V);
  COSΦ功率因数;
  Pinst 安装功率;
  α分散系数;
  b馈电系数 b=1单面馈电 b=0.5双面馈电和中间馈电单元
  额定电流Ie是基于一定的环境温度而言的(24小时平均温度为35℃,不超过40℃),见图1。随着环境温度的不同,载荷容量应当加以修正。
  3.母线槽的短路强度工矿企业项目对母线槽系统的要求都比较高,尤其体现在短时耐受电流上,对短时耐受电流的要求越来越高,当输送电流较高时,比如在生产车间的焊接线上,就需要母线槽系统具有较高的短时耐受电流,对于插接单元同样如此。
  I2sh三相短路电流冲击值(kA)
  l平行导体长度(m)
  a两平行导体中心线距(m)
  4.母线槽的系统电气性能参考标准GB7251.2母线槽的电气性能主要包括两部分,一是系统的电阻、电抗与阻抗,该性能通过试验可得到在基准温度20℃和工作温度下的阻抗。二是故障条件下单相对N、PE、PEN电阻、电抗和阻抗值。以上这些参数方便设计者计算系统压降以及在不同的短路情况下的短路电流。
  如果母线槽系统长距离输配电,就必须考虑到电压降对系统的影响,下面是电压降的具体计算公式:
  ΔU =电压降(V);
  Ib =额定电流(A);
  L=系统总长度(m);
  a =载荷分配系数;
  Ri =电阻(mΩ/m);
  Xi=电抗(mΩ/m);
  cosφ =功率因数。
  载荷分配系数须根据载荷分配的类型而定,下面的图表反映了在额定电流一定的情况下载 荷分配的不同方式。
  通过整个母线槽系统的阻抗,根据以下公式很容易易估算系统短路电流。
  母线槽系统在运行时必须进行过载及短路保护,通常情况下熔断器或断路器都是作为保护装置而在系统中广泛使用。免费论文网。
  在实际应用中由于熔断器的灵敏度非常高,而且当电流稍微超过额定电流时,熔断器就开始熔化,但熔化的时间比较长,所以熔断器不是很适合作为过载保护装置在系统中使用。若过载保护装置使用熔断器,为了保证保护装置对母线槽系统提供合适的保护,熔断器的额定电流必须要比母线槽系统的额定电流低一个等级。如果使用断路器进行保护,其保护单元可以根据母线槽系统的额定电流进行调整,也就是说母线槽系统可以达到100%的载流量。
  若决定采用熔断器和断路器进行短路保护时,所选型号的电流不要超过母线槽系统指定的保护电流,还需考虑短路电流的强度、是否需要带限流保护装置及所选保护装置的短路开关容量是多少等因素。
  5.中性及保护导体的设计5.1 中性导体电子设备易受电磁干扰,尤其是供电系统附近的设备,受干扰的现象会比较明显,如何减少或消除这部分干扰对母线槽系统提出了更高的要求。因为母线槽输电系统中电流产生的磁场和谐波会影响到计算机控制系统、伺服器系统和高级自动控制系统装置。许多主干线上的自动设备都带有高容量的中性线,以消除谐波对系统设备的影响,常用的为100%中性线母线槽,更高的设计为2根N导体的母线槽系统,因为200%中性线的母线槽系统能消除谐波给电子设备带来的影响,所以在工程项目中的应用越来越广泛。
  5.2 PE导体PE导体拥有较大的横截面,对系统的安全性能提供保证,同时系统拥有良好的接地,也能提高系统的电气连续性和耐短路电流冲击的能力,不会因为保护装置的瞬时断开造成整个系统停止运转。
  5.3 裸露的接地线由于PE导体与母线槽外壳之间完全绝缘,所以在大楼中为电子设备进行供电时,这种导体配置非常安全、可靠。相线与外壳之间的短路并不是由于PE导体或裸露的保护接地引起的,而是因为相线之间的裸露部分造成的。当母线槽系统通电运行时,周围会产生一定的磁场,但产生的磁场不会影响到接地线的性能,因此,在为电子设备供电时,使用裸露的接地线也是非常理想的选择。
  2设计实例
  从上面提到的几点,我们可以很容易就进行母线槽系统的选择,例如:需三相五线制系统,100%中性线,所承载的电流为1250A,而相应的短时耐受电流为50kA。
  表2. 各参数数值一览表表3. 换算系数平均值表

楼层数
10层(每层8个房间)
每间房额定值
26kW
额定工作电压Ue
400V
功率因数 cosφ
0.9
分散因数α
0.6
分散因数β
0.5
变压器供电
1*1250Kva,uk=6%
系统型式
TN-S


用户类型
换算系数β
电炉室或蒸汽炉室
0.1~0.2
商业性办公场所和
建筑照明
0.7~0.9
电梯和服务设施
0.6~0.8
会议室
0.6~0.8
小型办公场所
0.5~0.7
大型办公场所
0.4~0.8


  [1]国家标准GB7251.2-2006 《低压成套开关设备和控制设备第分:对母线干线系统(母线槽)的特珠要求。》
  [2]西门子公司《XL低压母线槽系统产品手册》
  [3]《电气工程电力设计手册》-短路电流的电动力

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