摘要：低压成套开关设备成套开关设备母线截面积的选择存在着非常多的方法，每一种方法都有其侧重点以及针对性，且其差异性较大，本文希望通过分析比较几种常用的低压成套开关设备母线截面积选择计算方法，得到一种具有一般性和规律性的选择方法和适用条件，为低压成套开关设备母线设计提供参考。
关键词：母线截面积选择；脱硫电气；负荷计算；过负荷运行
对于低压成套开关设备成套开关设备，由于其型号规格、使用条件、基本结构的不同，以及母线的材质、外形尺寸、安装方式等的不同，都影响到母线的选择。合理选择母线截面积，在确保低压成套开关设备成套开关设备的安全性能、使用寿命的前提下，降低设备投资。介绍了影响低压成套开关设备成套开关设备母线截面积选择的主要因素，及母线截面积选择的常用方法、国家标准对于母线的规定、施耐德和ABB成套开关设备对于母线截面积的要求，分析常用方法的存在问题，提出电气工程设计中母线截面积选择的建议。
1 低压成套开关设备母线截面积选择的基本原则和常用方法
1.1 目前
低压成套开关设备母线的选择没有明确规定，根据GB50054《低压成套开关设备配电设计规范》中的要求，按敷设方式及环境条件确定的导体载流量，不应小于计算电流，且满足过负荷保护要求，即IB＜=In＜=Iz。其中IB 为回路计算电流，In为保护电器的整定电流，Iz 为导体允许持续载流量。规范提出了最基本要求，在实际设计中，低压成套开关设备母线的选择通常考虑下面几种做法。
1.2 根据负荷计算电流选择
此方法按照比计算电流稍大作为母线持续载流量来选择母线规格，满足规范。应用此种方法的前提是系统较简单，负荷形式单一，负荷运行方式及状态固定，能准确进行负荷计算，且后期系统扩展的要求低。优点是经济性好，缺点是应对负荷变化能力差。
1.3 根据变压器选择
此方法按照变压器额定电流作为母线持续载流量来选择母线规格。能充分利用变压器的容量，系统可以在变压器的额定容量内进行扩展。此方法可靠性高，应对系统变化能力强，后期母线扩容改造的可能性小，但前期在母线上的投资相对较高。
1.4 根据经验选择
电气负荷依赖于工艺系统，因此具有较强的行业特性，同类型工艺特点的运行经验具有较高的参考价值。以冶金行业为例，一般以低压成套开关设备变压器容量的2 倍作为母线持续载流量来选择母线规格。这种方法是考虑变压器具有一定的过负荷能力，在强制风冷时可在约1.2 倍额定负荷情况下长期稳定运行。
此时的低压成套开关设备侧电流为1.2*S/（*0.38）=1.83S，S 是变压器额定容量，考虑部分裕量，选择2 倍的变压器容量作为母线持续载流量。此方法计算简单，适用于行业特征明显，有较多经验和历史数据依据的系统，但随着新技术不断涌现，这种方法也存在一定的局限性。
1.5 根据过负荷能力选择
这种方法根据变压器厂家提供的变压器最大过负荷能力作为母线持续载流量来选择母线规格。有些系统存在较多的短时负荷，在部分时段负荷会有明显增加；或者单母线分段的系统，在一段故障检修时，另一台变压器需要短时带所有重要负荷运行；或者有应急过负荷、事故过负荷情况的系统。对于这些类型的系统，通常选用有较强过负荷能力的变压器，因此母线持续载流量需要满足140%甚至150%变压器额定容量时的电流。此方法针对某些具有鲜明波动特点的负荷，母线投资相对较大，但总体比较经济。
1.6 某些特殊情况下的选择
根据系统负荷的具体情况，如果有较多需要自启动的电动机，或较大的谐波源，或电弧焊、电炉等大的冲击负荷，需要根据具体情况进行计算，选用合适的母线。
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1.7 中性母线的选择
目前部分行业的电气设计中，经常要求中性母线的截面和相线相等，实际上，这种一刀切的形式造成了较大的资源浪费。根据规范，中性线导体的截面不小于相线导体截面的50%，当三次谐波电流大于33%时，按照中性线电流选择导体截面，只有当谐波电流大于10%时，中性线导体截面才不能小于相线导体截面。另外，某些中性点不接地系统存在两相发生故障时，单相带故障运行的可能时，考虑等截面的中性母线与相母线。因此，在单相负荷较少的工业配电系统中，应根据具体情况，确定中性母线规格。
2 低压成套开关设备母线截面积选择实例
本节以系统中的低压成套开关设备系统为例，谈一下低压成套开关设备母线截面积的选择。
2.1 负荷计算
该系统为单母线分段系统，根据厂用电设计规范，采用换算系数法进行负荷计算，连续电动机负荷换算系数采用0.7，UPS 及热控负荷换算系数采用0.6，照明和加热器负荷根据实际情况计算，短时负荷换算系数采用0.35，检修负荷及不同时运行的负荷换算系数为0。计算结果A 段母线计算负荷约719kVA，B 段母线计算负荷约812kVA，重复容量约233kVA，合计负荷约1298kVA；根据电厂脱硫设计习惯，考虑单台变压器具备带两段全部负荷能力，并留出10%裕量，选择2 台1600kVA 的变压器。变压器额定电流约2430A，系统最大计算电流1972A。
2.2 几种母线截面积选择方法的比较
按计算电流来选择母线的方法，应选择持续载流量为2000A 的母线；按变压器额定电流选择母线的方法，应选择持续载流量为2500A 的母线；按经验法，应选择持续载流量为3200A 的母线；按1.5 倍变压器过负荷运行选择母线的方法，应选择3650A 的母线。所以不同方法选择的母线具有很大差异。
2.3 系统特点分析
根据该电厂脱硫低压成套开关设备系统的特点，负荷以电动机负荷为主，另有部分电阻类负荷、控制设备负荷和较少的单相照明负荷，运行方式有连续运行、断续运行和短时运行等多种情况，设备负荷随锅炉烟气量的变化会有波动；负荷计算采用的是发电企业普遍使用的换算系数法，由于该方法源自电厂厂用电辅机系统，对于脱硫负荷，存在较大的误差，故变压器选择上裕量较大。本系统无大的冲击负荷、短时负荷和有过载要求的应急事故负荷，低压成套开关设备电机没有自启动要求，故变压器没有过负荷运行要求。系统中单相负荷很少，且无大功率变频器等谐波源，变压器为中性点直接接地型式，无单相带故障持续运行的可能，所以中性母线截面可按照相线母线截面的1/2 来选择。
2.4 母线截面积选择方案确定
根据上述分析，该系统比较符合第二种方法，即根据变压器额定电流作为母线持续载流量来选择母线规格的适用条件，选择持续载流量2500A 的主母线，此方案综合考虑经济性与稳定性，并具有一定的扩展能力，满足该系统的电气要求，实现了母线资源的最大利用。
3 结论
低压成套开关设备母线的选择没有明确的规范要求，从而衍生出了多种设计方法，本文结合实例对其中的几种方案进行了分析，发现如果不能结合系统本身的实际情况来选择母线，不仅会造成资源的浪费，也可能给系统的稳定运行带来安全隐患。因此，在工程设计中，低压成套开关设备母线的选择问题应该得到更为广泛的关注和思考。
参考文献：
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[2] 刘霞，郭保良.低压成套开关设备成套开关设备母线载流量与截面选择及试验验证[J].江苏电器.2006（03）
[3] 徐才胜.关于低压成套开关设备成套开关设备的认证适用范围等问题探析[J].机械工业标准化与质量.2012（03）
论文作者:潘林
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/20
标签：母线论文; 负荷论文; 截面论文; 开关设备论文; 低压论文; 变压器论文; 系统论文; 《电力设备》2017年第20期论文;