母线槽截面的选择

1引言

母线槽的电流容量大，可达到5000A以上，工作温度高，可达130oC以上，且分接方便。因此，大电流配电干线采用母线槽是一个必然的趋势，低压母线槽一般分为密集型母线槽和树脂浇注母线槽。

2 母线槽的额定电流

国内、外母线槽样本都以额定电流作为规格向用户提供各项数据：阻抗、重量、外型尺寸等。但母线截面并不是每个制造厂都在样本中向用户有提供的。不能仅仅依据母线槽的额定电流来选择母线槽的理由如下：

（1）额定电流值表示在20oC的实验室环境中，通以此电流，母线槽的温升不超过国家标准规定的容许值（60K）。母线槽实际使用环境并非20oC，例如在35oC的环境中使用，考虑到绝缘材料的长期允许工作温度和母线槽的允许压降，此时的额定电流值必然比样本提供的数据要低。因此，考虑额定电流时必须考虑母线槽使用环境的最高温度。

（2）长期容许满负荷电流必须小于额定电流，通风条件不同又直接影响到母线槽的长期容许满负荷电流。样本提供的额定电流值并不反映此项必须考虑的因素。故考虑额定电流时必然考虑母线槽使用环境的通分情况。

（3）母线槽存在阻抗，负荷电流通过时必然产生压降，母线槽越长，压降越大，导致终端电压下降超过用电设备的容许值，这是不希望发生的。同样负荷电流下，采用大容量的母线槽，由于阻抗相对变小，压降也必然减小。故考虑额定电流时必然考虑母线槽的长度和允许压降。

（4）负荷的功率因数直接影响到母线槽的输出电压值。在这种情况下可以采取就地补偿，或者选用大容量的母线槽提供高输出电压。故考虑额定电流时必须考虑母线槽负荷的功率因数。

3 母线槽的截面

由于国家标准未对母线槽的截面加以规定，因此，标以同样额定电流值的相同品种的母线槽，不同厂家的截面往往是不同的。出现这种情况有以下几个原因：

（1）例行试验样品截面和实际产品不一样。以前的例行试验报告不说明被试验母线槽的截面。由于减小母线槽截面可降低成本，又能拿出例行试验报告，于是以大截面的母线槽冒充小截面的母线槽进行母线槽的例行试验。

（2）产品截面和规格不一致。对于不标注母线槽截面的样本，设计人员必须注意提防制造厂造假。

4 电流密度和经济截面

文献中指出，套用水电部1956年颁布的经济电流密度数值（见表1）是不符合目前实际情况的，因为现在的物价、电价、设备折旧率等因素已不同于几十年前。

文献还提出母线槽经济电流密度导出方法：年运行费最小原则有母线槽运行之后每年折旧费、大小修理费、维护管理费和电能损耗费组成。设每米母线槽的材料费为M，母线槽运行后每米年折旧费、修理费和维护管理费为Z，每米电能消耗费为D，最后通过微分求导得出母线槽的经济电流密度，如表2所示。

4.1最佳截面

经济截面有两种截然不同的计算方法。从开发商的利益相出发，初期投资越少越好，投入运行后，只要母线槽不发生过载的最小截面就是最经济的截面，故要求母线槽截面越小越好；从用户角度出发，投入运行后，母线槽上损耗越少越好，故为了减小母线槽的损耗，母线槽截面越大越经济。

国际上不提出“经济截面”，而提出“最佳截面”。最佳截面的定义是：不是初期投资最少，而是要使初始投资和整个母线槽经济寿命中的损耗费用之和达到最小。从最佳截面的定义可看出，这是结合开发商和用户两者利益的母线槽截面。显然，最佳截面要求母线槽的截面比按最小的初始投资选定的截面要大，这样可降低在同样电流下的功率损耗。

4.2经济电流

为了对最佳截面有一个更直观的认识，引入文献中的一个表，如表3所示。表3是电气研究协会（Electrical Research Association, ERA）在国际合作中共同完成的。以预期使用寿命为30年的第一年内的最大电流计算，并基于每年负载率增长2%，折现率增长5%和电费增长2%计算。由表3可得出如下结论：

（1）根据IEE建议的耐热额定值计算的电流密度，其值为1.08-3.64A/mm2,导线截面越大，电流密度越小。

（2）经济电流的电流密度远小于耐热额定值计算的电流密度，其值在0.41-0.66A/ mm2，电流密度都小于1A/ mm2。

4.3评表2的经济电流密度

表2中的经济密度值为1.83-3.84A/ mm2，高于IEE建议的乃热额定值，与1956年颁布的电流密度接近，故不能称为经济电流密度，而只是对初期投资的开发商有利的电流密度。

所谓混合绝缘，就是指母线热缩绝缘处理后再间隔布置在壳体内，母线间加上了空气绝缘。混合绝缘母线槽只能归入辐射散热之列，其散热效果肯定比传导散热的密集型母线槽差，故表2提供的数据不是通过科学试验得出的，而是根据样本的数据制成的，是有误差的。

文献最后的出，“经济电流密度计算表明：母线槽的经济电流密度数值大，因此，母线槽的经济电流密度数值较1956年水电部颁布的输电线路的经济电流密度数值大，因此，母线槽应采用自己的经济电流密度值。”这是和表3结果截然不同的结论。产生这一现象的原因是由于文献的作者观点和当前提倡的最佳截面的观点不一致。

5 结束语

根据母线槽制造厂提供的样本，其额定电流值相应的电流密度仅仅满足热稳试验，不是经济电流密度。根据国内的现有情况，取母线槽的额定电流值的1/2，可能较接近最佳截面。