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母線槽截面的選擇
   摘  要：該論文簡要分析了額定電流與截面的關系，著重介紹*佳截面和經濟電流。

關鍵詞：額定電流；截面；

1引言

母線槽的電流容量大，可達到5000A以上，工作溫度高，可達130oC以上，且分接方便。因此，大電流配電干線采用母線槽是一個必然的趨勢，低壓母線槽一般分為密集型母線槽和樹脂澆注母線槽。

2 母線槽的額定電流

國內、外母線槽樣本都以額定電流作為規格向用戶提供各項數據：阻抗、重量、外型尺寸等。但母線截面并不是每個制造廠都在樣本中向用戶有提供的。不能僅僅依據母線槽的額定電流來選擇母線槽的理由如下：

（1）額定電流值表示在20oC的實驗室環境中，通以此電流，母線槽的溫升不超過國家標準規定的容許值（60K）。母線槽實際使用環境并非20oC，例如在35oC的環境中使用，考慮到絕緣材料的長期允許工作溫度和母線槽的允許壓降，此時的額定電流值必然比樣本提供的數據要低。因此，考慮額定電流時必須考慮母線槽使用環境的*高溫度。

（2）長期容許滿負荷電流必須小于額定電流，通風條件不同又直接影響到母線槽的長期容許滿負荷電流。樣本提供的額定電流值并不反映此項必須考慮的因素。故考慮額定電流時必然考慮母線槽使用環境的通分情況。

（3）母線槽存在阻抗，負荷電流通過時必然產生壓降，母線槽越長，壓降越大，導致終端電壓下降超過用電設備的容許值，這是不希望發生的。同樣負荷電流下，采用大容量的母線槽，由于阻抗相對變小，壓降也必然減小。故考慮額定電流時必然考慮母線槽的長度和允許壓降。

（4）負荷的功率因數直接影響到母線槽的輸出電壓值。在這種情況下可以采取就地補償，或者選用大容量的母線槽提供高輸出電壓。故考慮額定電流時必須考慮母線槽負荷的功率因數。

3 母線槽的截面

由于國家標準未對母線槽的截面加以規定，因此，標以同樣額定電流值的相同品種的母線槽，不同廠家的截面往往是不同的。出現這種情況有以下幾個原因：

（1）例行試驗樣品截面和實際產品不一樣。以前的例行試驗報告不說明被試驗母線槽的截面。由于減小母線槽截面可降低成本，又能拿出例行試驗報告，于是以大截面的母線槽冒充小截面的母線槽進行母線槽的例行試驗。

（2）產品截面和規格不一致。對于不標注母線槽截面的樣本，設計人員必須注意提防制造廠造假。

4 電流密度和經濟截面

文獻中指出，套用水電部1956年頒布的經濟電流密度數值（見表1）是不符合目前實際情況的，因為現在的物價、電價、設備折舊率等因素已不同于幾十年前。

文獻還提出母線槽經濟電流密度導出方法：年運行費*小原則有母線槽運行之后每年折舊費、大小修理費、維護管理費和電能損耗費組成。設每米母線槽的材料費為M，母線槽運行后每米年折舊費、修理費和維護管理費為Z，每米電能消耗費為D，*后通過微分求導得出母線槽的經濟電流密度，如表2所示。
 

4.1*佳截面

經濟截面有兩種截然不同的計算方法。從開發商的利益相出發，初期投資越少越好，投入運行后，只要母線槽不發生過載的*小截面就是*經濟的截面，故要求母線槽截面越小越好；從用戶角度出發，投入運行后，母線槽上損耗越少越好，故為了減小母線槽的損耗，母線槽截面越大越經濟。

國際上不提出“經濟截面”，而提出“*佳截面”。*佳截面的定義是：不是初期投資*少，而是要使初始投資和整個母線槽經濟壽命中的損耗費用之和達到*小。從*佳截面的定義可看出，這是結合開發商和用戶兩者利益的母線槽截面。顯然，*佳截面要求母線槽的截面比按*小的初始投資選定的截面要大，這樣可降低在同樣電流下的功率損耗。

4.2經濟電流

為了對*佳截面有一個更直觀的認識，引入文獻中的一個表，如表3所示。表3是電氣研究協會（Electrical Research Association, ERA）在國際合作**同完成的。以預期使用壽命為30年的**年內的*大電流計算，并基于每年負載率增長2%，折現率增長5%和電費增長2%計算。由表3可得出如下結論：

（1）根據IEE建議的耐熱額定值計算的電流密度，其值為1.08-3.64A/mm2,導線截面越大，電流密度越小。

（2）經濟電流的電流密度遠小于耐熱額定值計算的電流密度，其值在0.41-0.66A/ mm2，電流密度都小于1A/ mm2。

 
4.3評表2的經濟電流密度

表2中的經濟密度值為1.83-3.84A/ mm2，高于IEE建議的乃熱額定值，與1956年頒布的電流密度接近，故不能稱為經濟電流密度，而只是對初期投資的開發商有利的電流密度。

所謂混合絕緣，就是指母線熱縮絕緣處理后再間隔布置在殼體內，母線間加上了空氣絕緣。混合絕緣母線槽只能歸入輻射散熱之列，其散熱效果肯定比傳導散熱的密集型母線槽差，故表2提供的數據不是通過科學試驗得出的，而是根據樣本的數據制成的，是有誤差的。

文獻*后的出，“經濟電流密度計算表明：母線槽的經濟電流密度數值大，因此，母線槽的經濟電流密度數值較1956年水電部頒布的輸電線路的經濟電流密度數值大，因此，母線槽應采用自己的經濟電流密度值。”這是和表3結果截然不同的結論。產生這一現象的原因是由于文獻的作者觀點和當前提倡的*佳截面的觀點不一致。

5 結束語

根據母線槽制造廠提供的樣本，其額定電流值相應的電流密度僅僅滿足熱穩試驗，不是經濟電流密度。根據國內的現有情況，取母線槽的額定電流值的1/2，可能較接近*佳截面。

作者簡介：金正風