祥泰电气带你了解低压母线槽
2017-05-25 16:58:00
祥泰电气
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配电系统以其机动性、经济性和可靠性，在工业生产中发挥日益重要的作用。我们能够，也确实在讨论电能是如何产生的，但是我们不得不承认我们生活和工作的每个领域都需要电能。依靠电路电压、电力负载的特点和建筑物规划，在满足这些前提的条件下，有几种可行的方法来分配能量。在住宅和商业建构中最常见的做法是由安装在地板、墙面和天花板中的电缆或者导线管组成电路网络，并从不同的固定点抽出接口，以便连接到用于电灯或家用电器的接插件或者插座。
如果建造过程或者办公室改装需要更大的机动性，比如说装配线的定期重新调整，在这种情况下，配电系统更合适的选择是母线槽。低压母线槽集机动性、经济性和可靠性于一身，无论是在由于装有诸如网络服务器而使得电力负载不断增加的商业建筑中，还是在现代工业生产设备的设计中，它都发挥着日益重要的作用。
母线槽包括一个长度为5’、10’或者 20’的金属槽或者说金属管，通过直角的连接器连接起来，在天花板中通过母线导线分相，零线和接地相；通常从天花板上悬挂下来（也可以用做垂直的吊索）。对于有需求接电缆管路，然后连接到生产机器或者其它设备的管路，可以装配标准的开关。
线路电压是600或者更低；电流在50到6500安培。电压如果更高，通常用电缆替代导线棒；这就是“电缆母线”，不在本文的探讨范围内。为了调和非线性负荷产生的第三谐波电流，选择范围包括孤立的地线，同相导线安培容量等同的接地导线棒，一个特大型零线导线棒。
传统的管路是拉线。母线槽不同，虽然偶尔也会降到100安培以下，这时候会产生成本效益，通常电流负荷在800安培或更高，与传统的线槽对比而言，这种配电系统经济效益更好，而且比起多线槽，其占据空间更小。对于悬挂的管路来说，重量也是一个问题。一个2000安培的铜母线槽每平方英尺重大约28磅，同样安培流量的电缆电路则重达80磅。
母线槽数据、测试标准和使用说明都可以在国家电器制造业协会（NEMA）标准BU1中找到。生产和测试要求中的安全要求在UL 857标准中给出。另外，国家电力承包商协会已经颁布了ANSI（美国国家标准化组织）/ NECA（日本电器公司）408标准 —— 母线槽安装和维护的操作规程建议。
开始
母线槽75年前首次出现，由车辆行业引入，它给生产线提供了灵活性。母线槽存在两个基本的版本。第一个是（大约1928年的）“插上电源”类型。只用于室内，被用于对于“分流设备”全程的定期更换选择。这些设备可以是可溶电闸、接线盒机壳、断路器、有保险丝的插座、出现盒、电动机起动器、辅助变压器、电容器、接地检验器或者温度指示器。
有几种变体。所谓的电车母线槽设计允许可移动的分流设备，可以为诸如电动卷扬机或者便携设备等移动设备提供电力。管道口开在底部，为滚筒式分流设备的移动提供了方便，使得刷子可以同母线导线进行接触。照明母线槽既是动力源，又可以为头顶的照明器材提供机动保证。
同母线槽连接的任何提供一定电力负荷的设备都必须包含同此负荷对应的过电流保护。同其它类型的电力分配系统一样，这种保护需要同提供的电流协调，这样才能处理母线槽内部发生的错误。另外还有一个偶尔被忽略的协调问题，这涉及到了“母线插头”或者分流设备，以及连接在这些分流设备上的带来电力负荷的机器。
在一个汽车厂，地上的设备和母线槽插头是由不同的厂家提供的。过去的生产机器包括各种各样的断路器和双向保险丝，这比起母线槽中限流的保险丝反映要慢很多。即使一台机器中一个小断层导致插头处电流中断，生产就得中断45分钟以上，等待通过升降平台更换头顶上的保险丝。停工期费用：每分钟3万美元。
馈电线类型
母线槽的第二种基本类型是馈电线类型，室内和室外通用。这不仅仅提供单一电力荷载，也可以将大负荷的电量从一个区域传送到另一个区域，设计时不考虑中间分流设备。可以通风（以达到更好的安培容量），不通风或者不漏水。
根据厂商和母线槽的评估，馈电线母线槽中的导线配置可以以任何两者中一种形式出现。“三明治”配置中，单一导线（完全绝缘）一个平放在另一个的上方。有时候这使得一个螺栓就可以把一部分同另一部分的所有对接处捆绑在一起。
在“传统”的建构中，导线平行放置，两条线间隙的空气是主要的绝缘体。单一的导线棒定时获得从用酚聚酯或者玻璃聚酯设计的短路额定性能支持。
几种类型的母线槽可以组合起来。无论周围的物理环境如何，导体棒可以是铜的或者铝的，开关设备也如此。和传统的线路或者鼠轮式电动机转子一样，哪种材料更好必须由用户决定。
三明治式结构很明显会使得建筑更加紧密。导线棒之间更近的距离也意味着更低的电抗，电缆上更少的电压降落，更高的动力因素。阻抗低的馈电线母线槽中的线对线电压降落通常每100米的距离为1到3伏。由于这种装配比起单一导线棒的装配更严格，所以更高的短路力量（以及与此关联的电流数据）是可以容忍的。连续的导线棒绝缘减少了电弧移动造成的故障。传统的母线槽是垂直建构的，例如在办公事大楼的系统升级中导线棒与导线棒之间的空地就像烟囱一样，向上散发烟和热，这些烟和热或者由于母线槽的故障造成或者是进入母线槽排风口的来自外界的火。这就要求母线槽所在的每一层都有挡火系统。三明治设计将这种担心降到最低。
然而，三明治设计的好处被一些缺陷抵消了。维修工人表达了尤其对于金属锉屑的担心。导线棒与导线棒之间仅由一层绝缘材料隔离，而不是有一定距离的裸导线棒，在来自导线棒与导线棒之间的高振动电磁力量的作用下，这些锉屑破坏了绝缘。接合处扣件的扭矩需要更多的关注，因为接合处是不同的材料层。细节的检查更难。最后，低的电压降落就是说母线槽末端的短路电流非常可能和起始端一样高。
在传统的结构中，绝缘老化，但是不影响功能，问题并不大。然而，在潮湿或者受污染的环境下，仍然能够发现表面的漏电痕迹。一旦漏电在导线棒与导线棒之间造成了电弧，电弧可以沿着母线槽快速传播，造成大面积的破坏，除非马上采取一些保护措施。间断时间达到三次循环就已经超过极限。因此，一些用户请求使用完全绝缘的导线棒。
短路所产生的力会把相邻的导线棒推离彼此。不管绝缘体支架的间距是多少，断层电流必须受到限制，以保证母线槽的短路数值为对称的a到c安培。对于给定的持续电流数值，单个导线棒的大小（也决定了它的强度）通常来说，铝值要比铜值高。这就解释了表I中母线槽中一个闭合的差别。其它的闭合和设计可能会显示更大的区别。比如，公布的数值是持续600安培；铝短路输出功率为9万安培，铜为6万安培。
循环荷载需要特别注意。最常见的是焊接设备，其使用连续电流和最大电流。铝母线槽比铜母线槽更不能容忍这样的变差。
和许多其它的电器一样，标准的母线槽周围最高温度值为40摄氏度。更高的环境温度就需要降值。测试工厂地面的温度是错误的，因为在高高的天花板周围，环境的温度可能要远远高于下方工作地点的温度。应该检测母线槽安装位置的状况。
由于母线槽导线彼此位置固定，不像电缆中的电线一样，错综复杂缠绕在一起，母线槽的电阻和电抗就可以准确测定。这就推动了更加准确的短路研究，最终这将带来更好的保护设备的选择和协调。
一些标准为母线槽的维护提供了指导——国家防火协会（NFPA）第21章70B， 国家电器制造业协会（NEMA）第9部分BU1.1，以及美国国家标准组织（ANSI）/日本电器公司（NECA）408（母线槽安装和维护的操作工程建议）。建议总结起来，见下面的表格。
在危险或者高度污染的环境中，电力轻负荷，使用点固定，传统的电缆和管路，可能是电力分配最经济适用的方式。在其它情况下，母线槽具有成本效益，应该做为重点选择进行深入的探讨。
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