低压成套开关设备母线载流量与截面选择及试验验证低压成套开关设备母线载流量与截面选择及试验验证近年来随着我国农村及城市建设的发展，越来越多地需要大量的低压成套开关设备及其配套设施，由此出现了多种型号及规格的低压成套开关设备，对于不同型号及规格的低压开关设备由于其基本结构、母线的排列方式、外形尺寸及其元器件选用的不同，其母线截面选择亦有不同下面对于工频(50 Hz)下的母线载流量与截面选择进行一下分析 低压成套开关设备产品国家强制性标准的要求 1.1 国家标准对开关设备母线系统的一般要求 在低压成套开关设备和控制设备的国家强制性标准(GB7251.1 一 eqv IEC439—1)中，对连接母排的设计、选型、安装等都提出了许多具体要求，这些要求是： (1)在低压成套开关设备和控制设备中，母线是“～种可与几条电路分别连接的低阻抗导体”; (2)在成套设备进线部位，安装的是主母线一连接一条或几条配电母线和出线单元的母线： (3)分母线：组成主母线的并联导体; (4)配电母线：框架单元内的一条母线它连接在主母线上并由它向出线单元供电 母线通常在设备中起着电能传输作用，是完成电气连接用的一种导体它还要承载着故障状态下、异常大的短路耐受电流和短路峰值电流的考核，连接导体可以根据相关短路保护电器负载侧的衰减后的短路强度来设计。
例如：一个回路预期的短路电流是 100 kA，采用的短路保护器件分断能力也是100 kA，而流过的峰值电流只有 50 kA 的分支母线仅需承受己衰减的电流 母线的工作环境条件是 24 h 平均温度为+35℃，它还要耐受工作中的温升要经得起正常使用时，可能遇到的潮湿影响(GB7251.1 的 7.1.1 条) 母线安装时，如果是主电路，要有良好的绝缘支撑和保持一定的极与极之间、带电部件与接地部件之间的电气间隙，应能承受额定冲击耐受电流的冲击(在一条长母线上，保持绝缘支撑件的一定数量与相应距离一经型式试验验证的)1.2 母线选择的一个重要数据—截面 母线截面根据母线在成套设备内部安装位置及起的作用，在标准中，已有若干规定(GB7251.1 的7.5.5.1 条和 7.8.1 条、7.8.2 条、表 8、表 9 等) 相关的因素是： (1)母线材质、截面形状、电流密度： (2)母线在设备内的不同部位、布置、固定; (3)母线的支撑件、固定件的选型： (4)耐受电动力、热应力： (5)母线系统设计结果要通过型式试验验证 2 母线截面选择 母线截面选择的指导文件有 1EC439—1 低压成套开关设备和控制设备第一部分型式试验和部分型式试验成套设备中对于外接试验导体的截面积规定[1]，和 IEC890 用外推法检查低压成套开关设备和控制设备通过部分型式试验成套设备的温升中对于用来作为电器和母线之间的连接的裸导体的规定[2]。
2.1 外接试验导体截面积的规定 IEC439—1 低压成套开关设备和控制设备第一部分：型式试验和部分型式试验成套设备中对于外接试验导体的截面积规定见表[1] 表 1 中给出的同等载流量的截面是考虑到所有开关设备和控制设备的情况，无论大小柜体，产品类型等，并且是型式试验时所用母排，因此要偏大些，以适应所有情况，以便通过型式试验结论是：表 1 给出的是同等载流量的所取最大截面2.2 裸导体的操作电流和功率 IEC890 用外推法检查低压成套开关设备和控制设备，通过部分型式试验，如成套设备的温升试验，可以对连接电器和母线之间的裸导体的操作电流和功率进行理论计算，并得出结果见表 2[2] 2.3 不同环境温度、不同母线温度时的载流量计算 在上述表 2 中给出的是导体周围空气温度分别为 35℃及 55℃，及导体允许工作温度 65℃时不同截面的载流量若导体周围空气温度为其它温度或导体允许工作温度不是 65℃时，可利用下列的曲线图(见图 1)求出修正系数进行修正图来源于德国国家标准 DIN4367l，在欧共体中已得到广泛引用这样，则可以说：表 2 及图 1 给出的是：母排截面的中间值(理论值)：图中的基准点是当周围环境温度平均值 35℃，而母线工作温度 65℃时，修正系数定为 l。
例如求当周围环境温度平均值 35℃、而母线工作温度 70℃时的修正系数为 1.09也耕是说在周围环境温度平均值 35 ℃、，而母线工作温度 65℃时，所选截面 35mm2可通过 l00A 电流，若允许母线工作温度 70℃时，该截面母排可通过 109 A 电流再如表 2 中，母排尺寸 20mm×5mm 截面 99.1mm2，在周围环境温度平均值 35℃，而母线工作温度65℃时，允许通过电流 218 A当周围环境温度平均值 25℃、而母线工作温度 65℃时，允许通过电流则为 218×1.17=255(A)可给出公式：电流最终值=系数Ⅳ×电流基值/A;K 为温度修正系数，由图查出 表 2 及图 1 给出的是既考虑到导体周围温度及导体本身温升，不同柜型(含密封柜)，不同母排数量(每相的导体数)后的同等截面的允许电流和功耗这样则可以说：表 2 及图 1 给出的是：母排截面的中间值(理论值)3 通过型式试验验证的母线载流量与截面积 3.1 通过型式试验验证的母线载流量与截面积 根据多年的实践经验通过大量试验验证母线裁流量与截面积见表 3 3.2 母线载流量与截面选择的试验验证 3.2.1 以某公司生产的系列低压成套开关设备产品为例，其主母线规格和额定电流经试验验证符合标准要求，测试其温升数据见表 4。
由表看全部温升值均为合格求取全部温升值的算术平均值为 61.3K，最大值为 69.7K，相当于平均值的 114%，最小值为 32.1 K 相当于平均值的 52.4%，再求主断路器中相算术平均值为 62.9 K，最大值为 69.7 K，相当于平均值的 111%，最小值为 54 K 相当于平均值的 85.9%结论是均在允许范围内GCK 柜的温升断路器中相温升 69.7 K 为统计最大值，说明柜内安装过于紧凑、通风条件不好，但也是在允许范围(70 K)内，所选各规格母排截面均是可行的 3.2.2 以数十家低压开关柜产品为例，验证额定电流为 2 500A 元器件选用相同的框架等级，相同截面的母线温升试验测试数据见表 5由表 5 看全部温升值均为合格求取全部温升值的算术平均值为 59.4K，最大值为 68.8K，相当于平均值的 116%，最小值为 39.5K 相当于平均值的 66.5%，再求主断路器中相算术平均值为 61.7 K，最大值为 68.8 K，相当于平均值的 112%，最小值为 40K 相当于平均值的 64.8%结论是均在允许范围(70 K)内，所选规格母排截面均是可行的 3.2.3 相同的额定电流，相同截面的母线温升测试数据统计图见图 2。
4 结论 根据标准，通过理论计算和试验可得出基本结论： 为了使型式试验通过，同样载流量时，应给出所取截面的最大值，按表 l 选取 为了适应各种柜型和柜体的需要，充分考虑母排工作周围温度及温升，应先给出中间值(理论值)，按表 2 选取，然后通过温升外推法(见 IEC890“用外推法检查低压成套开关设备和控制设备通过部分型式试验成套设备的温升”)进行验算，以证明其是占符含允许温井要求：一般的经验是在理论值基础上，在防护等级大于 IP40，且无通风情况下，选取截面上升(扩大)一个档次试验证明，否则母线温升将接近 90K)对大多数的低压开关设备和控制设备及各种开关柜、控制柜，则应按照经济原则选取截面按表 3 选取经济原则的出发点为：既满足低压开关设备和控制设备及各种开关柜、控制柜安全运行要求(母线温升不超过规定要求，不要影响安装在柜内的其他元器件的正常工作，不要影响绝缘件的绝缘性能，破坏系统的绝缘配合)，而又不使成本上升，做到性能价格比适中，物美价廉母排温升的规定值取决于支撑母排的母线架(如母线框及绝缘子)允许工作温度，当母线架允许温升没有给出时，根据GB7251.1-2005 规定，用于连接外部绝缘导线的端子温升限值为 70K，内装元件的温升限值由元件决定，因此断路器的温升限值可以放宽到 80 K。