低壓母線(xiàn)槽綜述

配電系統(tǒng)以其機(jī)動(dòng)性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性，在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮日益重要的作用。我們能夠，也確實(shí)在討論電能是如何產(chǎn)生的，但是我們不得不承認(rèn)我們生活和工作的每個(gè)領(lǐng)域都需要電能。依靠電路電壓、電力負(fù)載的特點(diǎn)和建筑物規(guī)劃，在滿(mǎn)足這些前提的條件下，有幾種可行的方法來(lái)分配能量。在住宅和商業(yè)建構(gòu)中常見(jiàn)的做法是由安裝在地板、墻面和天花板中的電纜或者導(dǎo)線(xiàn)管組成電路網(wǎng)絡(luò)，并從不同的固定點(diǎn)抽出接口，以便連接到用于電燈或家用電器的接插件或者插座。

如果建造過(guò)程或者辦公室改裝需要更大的機(jī)動(dòng)性，比如說(shuō)裝配線(xiàn)的定期重新調(diào)整，在這種情況下，配電系統(tǒng)更合適的選擇是母線(xiàn)槽。低壓母線(xiàn)槽集機(jī)動(dòng)性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性于一身，無(wú)論是在由于裝有諸如網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器而使得電力負(fù)載不斷增加的商業(yè)建筑中，還是在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)中，它都發(fā)揮著日益重要的作用。

母線(xiàn)槽包括一個(gè)長(zhǎng)度為5’、10’或者20’的金屬槽或者說(shuō)金屬管，通過(guò)直角的連接器連接起來(lái)，在天花板中通過(guò)母線(xiàn)導(dǎo)線(xiàn)分相，線(xiàn)和接地相；通常從天花板上懸掛下來(lái)（也可以用做垂直的吊索）。對(duì)于有需求接電纜管路，然后連接到生產(chǎn)機(jī)器或者其它設(shè)備的管路，可以裝配標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)關(guān)。

線(xiàn)路電壓是600或者更低；電流在50到6500安培。電壓如果更高，通常用電纜替代導(dǎo)線(xiàn)棒；這就是“電纜母線(xiàn)”，不在本文的探討范圍內(nèi)。為了調(diào)和非線(xiàn)性負(fù)荷產(chǎn)生的第三諧波電流，選擇范圍包括孤立的地線(xiàn)，同相導(dǎo)線(xiàn)安培容量等同的接地導(dǎo)線(xiàn)棒，一個(gè)特大型線(xiàn)導(dǎo)線(xiàn)棒。

傳統(tǒng)的管路是拉線(xiàn)。母線(xiàn)槽不同，雖然偶爾也會(huì)降到100安培以下，這時(shí)候會(huì)產(chǎn)生成本效益，通常電流負(fù)荷在800安培或更高，與傳統(tǒng)的線(xiàn)槽對(duì)比而言，這種配電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益更好，而且比起多線(xiàn)槽，其占據(jù)空間更小。對(duì)于懸掛的管路來(lái)說(shuō)，重量也是一個(gè)問(wèn)題。一個(gè)2000安培的銅母線(xiàn)槽每平方英尺重大約28磅，同樣安培流量的電纜電路則重達(dá)80磅。

母線(xiàn)槽數(shù)據(jù)、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和使用說(shuō)明都可以在電器制造業(yè)協(xié)會(huì)（NEMA）標(biāo)準(zhǔn)BU1中找到。生產(chǎn)和測(cè)試要求中的安全要求在UL 857標(biāo)準(zhǔn)中給出。另外，電力承包商協(xié)會(huì)已經(jīng)頒布了ANSI（美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化組織）/ NECA（日本電器公司）408標(biāo)準(zhǔn) —— 母線(xiàn)槽安裝和維護(hù)的操作規(guī)程建議。

開(kāi)始
母線(xiàn)槽75年前出現(xiàn)，由車(chē)輛行業(yè)引入，它給生產(chǎn)線(xiàn)提供了靈活性。母線(xiàn)槽存在兩個(gè)基本的版本。個(gè)是（大約1928年的）“插上電源”類(lèi)型。只用于室內(nèi)，被用于對(duì)于“分流設(shè)備”全程的定期更換選擇。這些設(shè)備可以是可溶電閘、接線(xiàn)盒機(jī)殼、斷路器、有保險(xiǎn)絲的插座、出現(xiàn)盒、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器、輔助變壓器、電容器、接地檢驗(yàn)器或者溫度指示器。

有幾種變體。所謂的電車(chē)母線(xiàn)槽設(shè)計(jì)允許可移動(dòng)的分流設(shè)備，可以為諸如電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)或者便攜設(shè)備等移動(dòng)設(shè)備提供電力。管道口開(kāi)在底部，為滾筒式分流設(shè)備的移動(dòng)提供了方便，使得刷子可以同母線(xiàn)導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行接觸。照明母線(xiàn)槽既是動(dòng)力源，又可以為頭頂?shù)恼彰髌鞑奶峁C(jī)動(dòng)。

同母線(xiàn)槽連接的任何提供一定電力負(fù)荷的設(shè)備都必須包含同此負(fù)荷對(duì)應(yīng)的過(guò)電流保護(hù)。同其它類(lèi)型的電力分配系統(tǒng)一樣，這種保護(hù)需要同提供的電流協(xié)調(diào)，這樣才能處理母線(xiàn)槽內(nèi)部發(fā)生的錯(cuò)誤。另外還有一個(gè)偶爾被忽略的協(xié)調(diào)問(wèn)題，這涉及到了“母線(xiàn)插頭”或者分流設(shè)備，以及連接在這些分流設(shè)備上的帶來(lái)電力負(fù)荷的機(jī)器。
在一個(gè)汽車(chē)廠(chǎng)，地上的設(shè)備和母線(xiàn)槽插頭是由不同的廠(chǎng)家提供的。過(guò)去的生產(chǎn)機(jī)器包括各種各樣的斷路器和雙向保險(xiǎn)絲，這比起母線(xiàn)槽中限流的保險(xiǎn)絲反映要慢很多。即使一臺(tái)機(jī)器中一個(gè)小斷層導(dǎo)致插頭處電流中斷，生產(chǎn)就得中斷45分鐘以上，等待通過(guò)升降平臺(tái)更換頭頂上的保險(xiǎn)絲。停工期費(fèi)用：每分鐘3萬(wàn)美元。

饋電線(xiàn)類(lèi)型
母線(xiàn)槽的第二種基本類(lèi)型是饋電線(xiàn)類(lèi)型，室內(nèi)和室外通用。這不僅僅提供單一電力荷載，也可以將大負(fù)荷的電量從一個(gè)區(qū)域傳送到另一個(gè)區(qū)域，設(shè)計(jì)時(shí)不考慮中間分流設(shè)備。可以通風(fēng)（以達(dá)到更好的安培容量），不通風(fēng)或者不漏水。

根據(jù)廠(chǎng)商和母線(xiàn)槽的評(píng)估，饋電線(xiàn)母線(xiàn)槽中的導(dǎo)線(xiàn)配置可以以任何兩者中一種形式出現(xiàn)。“三明治”配置中，單一導(dǎo)線(xiàn)（絕緣）一個(gè)平放在另一個(gè)的上方。有時(shí)候這使得一個(gè)螺栓就可以把一部分同另一部分的所有對(duì)接處捆綁在一起。

在“傳統(tǒng)”的建構(gòu)中，導(dǎo)線(xiàn)平行放置，兩條線(xiàn)間隙的空氣是主要的絕緣體。單一的導(dǎo)線(xiàn)棒定時(shí)獲得從用酚聚酯或者玻璃聚酯設(shè)計(jì)的短路額定性能支持。

幾種類(lèi)型的母線(xiàn)槽可以組合起來(lái)。無(wú)論周?chē)奈锢憝h(huán)境如何，導(dǎo)體棒可以是銅的或者鋁的，開(kāi)關(guān)設(shè)備也如此。和傳統(tǒng)的線(xiàn)路或者鼠輪式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子一樣，哪種材料更好必須由用戶(hù)決定。

三明治式結(jié)構(gòu)很明顯會(huì)使得建筑更加緊密。導(dǎo)線(xiàn)棒之間更近的距離也意味著更低的電抗，電纜上更少的電壓降落，更高的動(dòng)力因素。阻抗低的饋電線(xiàn)母線(xiàn)槽中的線(xiàn)對(duì)線(xiàn)電壓降落通常每100米的距離為1到3伏。由于這種裝配比起單一導(dǎo)線(xiàn)棒的裝配更嚴(yán)格，所以更高的短路力量（以及與此關(guān)聯(lián)的電流數(shù)據(jù)）是可以容忍的。連續(xù)的導(dǎo)線(xiàn)棒絕緣減少了電弧移動(dòng)造成的故障。傳統(tǒng)的母線(xiàn)槽是垂直建構(gòu)的，例如在辦公事大樓的系統(tǒng)升級(jí)中導(dǎo)線(xiàn)棒與導(dǎo)線(xiàn)棒之間的空地就像煙囪一樣，向上散發(fā)煙和熱，這些煙和熱或者由于母線(xiàn)槽的故障造成或者是進(jìn)入母線(xiàn)槽排風(fēng)口的來(lái)自外界的火。這就要求母線(xiàn)槽所在的每一層都有擋火系統(tǒng)。三明治設(shè)計(jì)將這種擔(dān)心降到低。

然而，三明治設(shè)計(jì)的好處被一些缺陷抵消了。維修工人表達(dá)了尤其對(duì)于金屬銼屑的擔(dān)心。導(dǎo)線(xiàn)棒與導(dǎo)線(xiàn)棒之間僅由一層絕緣材料隔離，而不是有一定距離的裸導(dǎo)線(xiàn)棒，在來(lái)自導(dǎo)線(xiàn)棒與導(dǎo)線(xiàn)棒之間的高振動(dòng)電磁力量的作用下，這些銼屑破壞了絕緣。接合處扣件的扭矩需要更多的關(guān)注，因?yàn)榻雍咸幨遣煌牟牧蠈印＜?xì)節(jié)的檢查更難。后，低的電壓降落就是說(shuō)母線(xiàn)槽末端的短路電流非常可能和起始端一樣高。

在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中，絕緣老化，但是不影響功能，問(wèn)題并不大。然而，在潮濕或者受污染的環(huán)境下，仍然能夠發(fā)現(xiàn)表面的漏電痕跡。一旦漏電在導(dǎo)線(xiàn)棒與導(dǎo)線(xiàn)棒之間造成了電弧，電弧可以沿著母線(xiàn)槽快速傳播，造成大面積的破壞，除非馬上采取一些保護(hù)措施。間斷時(shí)間達(dá)到三次循環(huán)就已經(jīng)超過(guò)限。因此，一些用戶(hù)請(qǐng)求使用絕緣的導(dǎo)線(xiàn)棒。

短路所產(chǎn)生的力會(huì)把相鄰的導(dǎo)線(xiàn)棒推離彼此。不管絕緣體支架的間距是多少，斷層電流必須受到限制，以母線(xiàn)槽的短路數(shù)值為對(duì)稱(chēng)的a到c安培。對(duì)于給定的持續(xù)電流數(shù)值，單個(gè)導(dǎo)線(xiàn)棒的大小（也決定了它的強(qiáng)度）通常來(lái)說(shuō)，鋁值要比銅值高。這就解釋了表I中母線(xiàn)槽中一個(gè)閉合的差別。其它的閉合和設(shè)計(jì)可能會(huì)顯示更大的區(qū)別。比如，公布的數(shù)值是持續(xù)600安培；鋁短路輸出功率為9萬(wàn)安培，銅為6萬(wàn)安培。

循環(huán)荷載需要特別注意。常見(jiàn)的是焊接設(shè)備，其使用連續(xù)電流和大電流。鋁母線(xiàn)槽比銅母線(xiàn)槽更不能容忍這樣的變差。

和許多其它的電器一樣，標(biāo)準(zhǔn)的母線(xiàn)槽周?chē)邷囟戎禐?0攝氏度。更高的環(huán)境溫度就需要降值。測(cè)試工廠(chǎng)地面的溫度是錯(cuò)誤的，因?yàn)樵诟吒叩奶旎ò逯車(chē)h(huán)境的溫度可能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于下方工作地點(diǎn)的溫度。應(yīng)該檢測(cè)母線(xiàn)槽安裝位置的狀況。

由于母線(xiàn)槽導(dǎo)線(xiàn)彼此位置固定，不像電纜中的電線(xiàn)一樣，錯(cuò)綜復(fù)雜纏繞在一起，母線(xiàn)槽的電阻和電抗就可以準(zhǔn)確測(cè)定。這就推動(dòng)了更加準(zhǔn)確的短路研究，終這將帶來(lái)更好的保護(hù)設(shè)備的選擇和協(xié)調(diào)。
一些標(biāo)準(zhǔn)為母線(xiàn)槽的維護(hù)提供了指導(dǎo)——防火協(xié)會(huì)（NFPA）第21章70B， 電器制造業(yè)協(xié)會(huì)（NEMA）第9部分BU1.1，以及美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)組織（ANSI）/日本電器公司（NECA）408（母線(xiàn)槽安裝和維護(hù)的操作工程建議）。建議總結(jié)起來(lái)，見(jiàn)下面的表格。

在危險(xiǎn)或者高度污染的環(huán)境中，電力輕負(fù)荷，使用點(diǎn)固定，傳統(tǒng)的電纜和管路，可能是電力分配經(jīng)濟(jì)適用的方式。在其它情況下，母線(xiàn)槽具有成本效益，應(yīng)該做為重點(diǎn)選擇進(jìn)行深入的探討。