基于母线在开关柜中的设计研究

　　摘要：本文对母线相关情况分析，重点对母线类型、柜内母线布置、主母线选择、分支母线选择、载流量相关影响因素几个方面进行分析，然后分别对母线绝缘、母线实行设计，能够关注到母线绝缘、母线搭接、母线相序等方面内容，可以确保母线在开关柜中的设计质量。

　　关键词：母线;开关柜;设计

　　现代化工行业的快速发展下，不同行业对电能的需求加大，母线属于高低压成套电器一次设备间联接的主要元件，所以需要合理对母线进行设计，旨在使得系统运行更加稳定。此外，应有效选择主母线、分支母线，对柜内母线加以科学布置，然后作以母线绝缘、搭接及相序等方面设计。

　　一、母线概况浅谈

　　(一)母线类型

　　开关柜母线以横截面划分有矩形、圆形，以及槽形几个类型，前两者比较常用，特别为圆形母线。母线横截面面积相同的时候，矩形母线周长>圆形母线周长，而且前者的散热效果、冷却效果更加理想。除此之外，温度条件下矩形母线通过电流在圆形母线以上，而后者集肤效应强，但不足为母线均匀性欠佳，故而当前一般多会在成套开关柜中应用前者类型的母线。

　　(二)柜内母线的布设

　　遵循垂直/水平的方式布置柜顶系统结构，其中以水平方式布置，三相母线可保持在相同高度，一般通过竖放及平放的形式布置。竖放水平放置在散热方面效果较佳，母线额定电流较其他放置形式额定电流高，但是整体机械水平不会调高;通过平放、水平方式布置，载流量和机械强度均不会过高;垂直布置三相母线时，进行分层安装非常必要，能达到较好的散热效果，同时机械水平及绝缘水平均较高，这个过程开关设备母线室高度提升[1]。此外，还可以通过品字形设置主母线的结构。

　　(三)主母线及分支母线的选择

　　1、主母线的选取

　　在选择主母线规格的时候，应遵循母线额定电流要求、用户提供的接线图，明确主母线的规格，部分还可以明确母线关于额定电流的标准。工程设计阶段需要对母线规格、额定电流复核处理，以此满足主进线断路器额定电流的需要，这时可根据额定电流要求选择主母线，对热效应及电动力效应加以合理选择，最后作以相应的校核处理。

　　2、分支母线的选取

　　用户提供一次接线图中，不能清楚的显示分支母线，这时可通过开关设备额定电流获取母线载流量，然后认真检验系统额定短时电流、额定峰值电流，发现开关设备的额定电流不会非常大。进线柜、进线计量柜，以及联络柜和隔离柜等，能按主母线的规格合理选择，PT柜、使用变分支母线建议选择TMY40*4，需应用达到开关设备厂家工艺文件相关标准的分支母线。

　　(四)载流量相关影响因素

　　竖放、横放为主要的布置形式，前者动稳定电流>后者动稳定电流，母线通过镀银/镀锡的形式加以有效处理，可提高耐高温性能。一般情况下，母线的材质为铜、铝、钢等材质，铜的导电率较铝和钢更高，截面积保持一致情况下，其载流量同样高于其他两者;钢的载流量最小，通常在PT回路/避雷器回路中运用[2]。如果多跟母线并列设置，散热条件必然较单根母线布设差一些，如：TMY-199X10电流试验值为38°C，单根竖放载流量为1870A/1，双根布置在流浪为4350A/2.32。启动开关柜载流量>较封闭开关柜母线的载流量，具备空调变电所、无空调变电所进行比较有一定的差异。

　　二、母线绝缘的设计关键点

　　充分发挥出绝缘母线性能，在防范动物接触所致相间/相对地短路故障、凝露闪问题、人员伤亡问题，以及盐雾、有害化学气体等，对母线构成腐蚀方面影响有直接作用。母线绝缘形式为热缩护套母线绝缘，利于加强母线绝缘水平，这个过程需要注意的是护套存在绝缘老化的可能，而且母线散热性不佳，故而会在一定程度上加大资金投入;冷缩护套母线绝缘，操作简单、不需加热，不足：需要投入大量的资金，同时发生绝缘老化及母线散热方面问题的概率较高。

　　三、母线设计关键点探讨

　　母线搭接设计关键点

　　母线桥中跨度固定位置按照国际标准设计，建议间隔750mm左右距离设置1个固定点，改造时考虑到新旧柜体主母线——现场拼接工作量，然后明确旧柜体主母线规格，因开关柜主母线柜体结构因素所影响不能正常拼接，这时可通过使用母线过渡柜，或是过渡桥形式对接母线，应该重视旁路母线过渡柜/母线桥搭接的结构和布置情况。与此同时，应该以低压架空进、出线母线桥搭接的形式设计，低压电流互感器内径规格条件下不能穿过规定引下母线，一般在进线柜、母联柜和电容器柜等中发生。

　　对主回路母线设计时，三相主母线穿过柜体隔板时明确电流经过涡流感应，结构位置应用隔断磁炉相关对策处理，同时可在钢板位置设计缺口、使用不锈钢板及SMC绝缘板等方式处理。低压抽屉柜宽度为780mm左右，应该对母线出线位置进行合理设计，提前预留一次出线电缆距离，然后对一次系统图、不同出线回路主电缆规格审核处理。柜内主母线、分支母线的材质均为铜母线，穿墙套管中导体能够在母线搭接位置糖锡作业，对手车柜触头盒实行设计期间保证引下母线规格和触头盒的规格一致，静触头高度及引下母线规格相符合。

　　(二)母线相序设计关键点

　　开关设备母线排列、排序，需要遵循A~C、上~下、远~近、左~右的顺序处理，然而部分特殊开关设备需要根据设计要求处理，如：母联柜空间小及母线桥架变压器相连母线相关特殊情况，主变架空进和出线柜中母线相序，要求在技术标准体现出来，这个过程应该考虑到母线是否换相方面情况，如果联络母线空间非常小同样需作以相应的调整[3]。2台邻近高压开关柜能对1台高压电机正反转、进行全面控制，柜中联络侧母线相序作以适当的调整。另外架设对列母线桥2台开关柜中1台柜中主母线相序调整，可设计出口过程中按母线相序标准认真设计，如：高压三相母线分别通过红、黄、蓝几种颜色表示。此外，柜顶三相电压位置设计时，按照远、中、近进行设计即可。具体母线相序位置、国际颜色设计情况。

　　电力论文投稿刊物：《浙江电力》(月刊)创刊于1979年，系浙江省电力公司主管，由浙江省电力学会与浙江省电力试验研究院联合主办的电力科技期刊，也是浙江省电子系统唯一在国内外公开发行的期刊。

　　结语：母线设计质量，关系到电力系统整体运行情况，因而需要提高对产品设计、生产及应用等阶段的重视度。母线在开关柜中不易于发生故障问题，若出现母线故障造成的影响较大，比如：大面积停电、无法保证供电系统运行的效率。针对于此，应该对母线实行科学设计，认真做好母线绝缘设计、母线相序设计、母线搭接设计等方面的工作，进而有效保障供电系统正常运行。

　　参考文献：

　　[1]赵琳，王劭鹤，叶丽雅，等.基于数值仿真的小型化开关柜绝缘件优化设计与布置[J].浙江电力，2019，38(03):25-31.

　　[2]朱冠庆.电气成套开关柜的新技术应用[J].数码设计(下)，2019，000(008):82.

　　[3]马德明，刘胜林.单母线分段400V开关柜接地保护方案的优化[J].电力系统装备，2020，000(003):70-71.

　　作者：彭海燕