车间裸母线及引下线的保护

王 生 伟

(山西省机电设计研究院，山西 太原 030009)



车间裸母线及引下线的保护

王 生 伟

(山西省机电设计研究院，山西 太原 030009)

简述了裸母线(裸干线)在车间供配电方面的应用技术，分析了采用裸母线做车间低压干线的市场现状，并结合实际案例，针对车间裸母线及引下线在设计阶段存在的问题，提出了相应的解决方法。

裸母线，引下线，低压干线，车间

随着社会现代化的不断发展，各工矿企业的用电负荷迅增，尤其是很多大型联合厂房的出现，电力电缆在大电流供配电系统中已不能满足使用要求，母线(裸母线、封闭母线、密集母线等)与传统的电力电缆相比，在大电流供配电系统中充分体现了它的优越性，其中，裸母线与其他母线相比，散热好，安装简单，价格优势明显；当然，它也具有一定的局限性，有环境因素决定的客观局限性，也有人为因素造成的主观局限性，主要体现在对安装环境(客观)的严格要求及引下线的保护设置(主观)两方面。

现下好多电气设计师，特别推崇密集母线、封闭母线，既安全又美观，而且还能减少设计任务量，甚至都把裸母线定义为落后、淘汰产品，年初，参与了一个联合厂房的电气设计，在施工图设计文件审查意见中有“不应采用裸母线作为低压供电干线”这么一条，在与图审人员沟通后，才知道为什么不让采用，给出的理由很简单，第一，看起来不安全，第二，保护整定计算复杂。就因为“看起来”不安全，计算多些，裸母线的应用在图审环节就被毙掉了。究其原因，主要有以下几点：裸母线没有品牌，推广起来困难；设计人员对裸母线供配电应注意的要点没有很好的掌握，不敢用，造成滥用密集、封闭母线。

下文主要描述裸母线做车间低压干线时的设计要点。

1 车间裸母线敷设时注意事项

1)在裸母线敷设时，与建筑物或生产设备间的距离应满足表1的要求。

表1 裸母线距建筑物或生产设备的最小距离

2)在裸母线敷设时，线间及线至建筑物屋面的最小距离应满足表2的要求。

表2 线间及线至建筑物屋面的最小距离

结合我国车间结构柱网排布特点，裸母线固定点间距多为6 m，此时裸母线的相间距离一般按250 mm考虑，安装标准图集可以参考第五机械工业部第六设计研究院出版的标准图集D365。

3)在裸母线敷设时，还应根据安装时的环境温度，考虑一定的弛度，详细数据可以参考《钢铁企业电力设计手册》下册表30-6。

2 引下线的保护

GB 50054—2011低压配电设计规范第6.2.5条明文规定，短路保护电器至导体载流量减小处的距离不应超过3 m，实际工程中，采用插接式母线的供电方案很容易实现对引下线的短路保护，在插接箱中设置短路保护器即可，而裸母线做车间低压干线就存在引下线保护电器安装的问题，如果每条引下线都在规定3 m范围内安装短路保护器，安装和维护都很困难。一般工程做法是引下线直接去车间低压配电柜内进线开关，引下线这一段的短路保护交由裸母线短路保护器来完成。因此，问题的关键点就是母线短路保护器能否保护到引下线。

下面引用某工程中的一条干线设计进行计算。列表给出该干线不同位置引下线首末端的三相短路电流、单相短路电流(相线—中性线)，其中，引下线末端单相短路电流分相线中性线等截面和不等截面两种情况，最后根据短路电流校验引下线的热稳定、干线短路保护器的灵敏度。

表3 引下线末端短路电流计算表

计算点截面/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)表中引下线为聚氯乙烯铜芯电缆，正常工作温度70℃；2)表中为单相短路电流，上为相线中性线等截面，下为相线中性线不等截面；3)裸母线竖向安装，相间间距250mm

该工程为6联跨车间，总建筑面积24 238.55 mm2。其中，车间部分19 712 mm2，长154 m，宽128 m，柱距6.0 m，地上1层，建筑高度20.50 m。内设吊车80 t 1台，50 t 2台，32 t 2台，20 t 2台，框排架重钢结构，生产火灾危险性为戊类，建筑耐火等级为二级，用电负荷均为三级，车间内附设变配电所，其中一条干线设置如图1所示，裸干线敷设高度为16 m，引下线长度约15 m，该干线计算电流Ijs=708 A，尖峰电流Ijf=2 208 A，裸干线保护开关选择CW1-2000/3P-1250A，长延时整定值800 A，短延时整定值3 kA，t=0.2 s，瞬时整定值5 kA，t=20 ms。

为了满足裸干线保护开关的灵敏度要求，引下线末端单相短路电流至少要达到短延时整定值3 kA的1.3倍，即3.9 kA，表3中灰色部分不满足灵敏度校验要求，由此还可以看出，在引下线电缆截面小于16 mm2时，不管引下点距变压器远近如何，灵敏度校验全部不过关。

表4 引下线首端短路电流计算表

利用引下线首端的短路电流校验该引下电缆的热稳定性，由表4可以看出，e′，i′处是两个突变点，接下来利用下面公式解释其原因。

热稳定校验公式:

式中：S——绝缘导体的线芯截面，mm2； I——预期短路电流有效值，A； t——导体内短路电流持续作用时间，s； k——计算系数。

本次设计中计算系数k取115，时间t分瞬时、短延时两种情况，因各计算点的短路电流I值不同，所选取的时间t值也各有差异，即校验导体的热稳定性可能用到三相短路电流或两相短路电流或单相短路电流，具体视短路瞬时整定值大小确定。e′点前面各计算点最小短路电流都能确保短路瞬动，热稳定校验电流选三相短路电流，t=20 ms；f′至i′处热稳定校验电流选单相短路电流，t=0.2 s；j′点热稳定校验电流选两相短路电流，t=0.2 s。

表3，表4结合起来可以看出，在引下线电缆截面小于25 mm2时，不管引下点距变压器远近如何，校验均不过关。

3 结语

经过以上分析，可以得出，在采用裸母线做车间低压干线时应注意以下几点：

1)尽量避免选取小截面引下线，截面太小时无法通过保护开关灵敏度、电缆热稳定性校验。

2)短路电流计算不可缺少，切忌利用引下线末端的短路电流校验该引下线热稳定性，特别是引下线长度较大时。

3)干线保护开关整定值、动作时间要明确。

[1] GB 50054—2011，低压配电设计规范[S].

[2] 《钢铁企业电力设计手册》编委会.钢铁企业电力设计手册[M].北京：冶金工业出版社，1996.

[3] 中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册[M].北京：中国电力出版社，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

王生伟(1982- )，男，工程师

TU852

A