高层建筑的变电所通常设置在高层建筑内。而对楼层不高的建筑物,如上海浦东国际机场的变电所则设置在地下室。对东方明珠等高层建筑,则在此建筑物内设置低层变电所和高层变电所。
在工程中,也常遇到变电所设置在单独的建筑物内,或者设置在露天。此时,变电所与用户之间需采取使用电缆或母线槽进行输配电,电缆则通过电缆沟或直接埋地敷设进入用电建筑物内。但对大容量用户(400A以上),采用电缆是很困难的,因为电缆的截面积不够。过去采取双拼、甚至三拼电缆来解决此问题,现在电缆专家反对此项方案,因为电缆连接时存在的接触电阻,会严重影响多拼电缆的电流平衡。
工矿企业单位的变电所通常设在独立的建筑物内,但由于容量大,一般则采用母线槽进行输配电。施工中,母线槽从一个建筑物到另一个建筑物,有的用长廊保护,有的直接露天设置,两者都应视为户外使用。
为防止风沙雨雪进入户外使用的母线槽内,需对其加外壳进行防护。那么,外壳防护等级如何定?采取IP54是否安全?则需进一步分析。
首先分析IP54的含义,根据GB 4208—1993《外壳防护等级(IP代码)》,第一位特征数字“5”表示:不能完全防止尘埃进入,但进入量不能达到妨碍设备正常运转的程度;第二位特征数字“4”表示:防溅水,任何方向溅水无有害影响。
如果把IP54防护等级的母线槽用于户外,不是怕尘埃进入壳体,而是怕雨水进入壳体,使母线槽的绝缘性能大大下降。户外使用的母线槽不仅怕雨水,也怕湿气,即使户内使用的母线槽也怕湿气。如上海某项工程,用于室内地下室的母线槽,由于湿气进入壳体,而使母线槽的绝缘性能达不到设计和使用要求。
IP54虽能防溅水,但无法阻止暴雨入侵母线槽的壳体内。
对沿海地区和有腐蚀性气体污染的工厂,还要考虑盐雾等腐蚀性气体的侵蚀,因此不能采取钢外壳母线槽,因为在户外使用,钢壳则会发生腐蚀。
基于上述原因,在户外应使用IP 6 8等级的母线槽。IP 6 8的含义是:第一位数字“6”,表示尘密,无尘埃进入;第二位数字“8”,表示防潜水影响,即允许母线槽长期浸在水中。
要实现IP54,采用钢外壳加以密封设计就可达到目的;而对IP68,采用钢外壳密封是无法实现密封的。
对户外母线槽,还要考虑低温对母线槽绝缘材料的影响,通常要求绝缘材料能在-35℃的环境下长期工作不开裂,对无金属外壳的母线槽还应有防紫外线老化的性能。
采用树脂浇注的母线槽可轻易达到IP68的要求。如上海外高桥造船有限公司用于码头、船坞施工中的母线槽,要求其耐水性能好。因此,采用宇太集团的全封闭树脂浇注母线槽,其外壳防护等级为IP 68.7,性能十分优良,并经过了长期的施工考验。因此,二期工程仍采用树脂浇注母线槽。
在目前的施工中,不能用普通的树脂浇注母线槽,因为当温度上升到80℃以上时,普通树脂的绝缘性能就急剧下降。杰帝公司生产的JDR母线槽,采用的复合树脂,在100℃时仍能保持标准规定的绝缘电阻值。这种复合树脂,是在常温下固化的特种树脂,能抵抗6焦耳的冲击,并具有抗紫外线老化性能,在低温-40℃的环境中能长期工作。
JDR全封闭树脂浇注母线槽无金属外壳,不仅能在腐蚀环境下使用,也可在电缆沟内,甚至埋地铺设。□
军事工程中使用的“三耐”母线槽
中国工程建设标准化协会电气工程委员会
技术咨询委员 王常余
电气火灾再次敲响警钟
世界第二、欧洲第一的莫斯科奥斯坦金诺电视塔,2000年8月27日,因电缆过载而引起高空失火,死亡4人,修复电视塔需花费资金8千万卢布。这次火灾,向人们敲起了高空消防的警钟,于是上海金茂大厦进行了高空消防的演习。据报道,演习是成功的。
韩国大邱地铁站列车车厢内起火,为防止火灾扩大,工作人员切断了电源,但使车门无法打开,造成198人死亡、146人受伤、318人下落不明。
韩国大邱地铁火灾引起上海、广州地铁对消防工作的改进,站内增加了消防设备。据了解,目前上海和广州的地铁是安全的。
对高层建筑和地铁,进行消防演习和配置消防设施是必要的,但预防火灾更为重要。防止电气火灾的发生,电气设计人员责无旁贷。
法国巴黎的埃菲尔铁塔,塔面供电电缆长约40千米,今年7月22日,因电缆短路而引起火灾。这起火灾引起了设计界的深思:用电缆作为供电干线是否安全;电缆过载或负载短路易引起电缆起火,采用何种配电干线才能避免配电干线引起的火灾。
耐火母线槽的作用
众所周知,耐火母线槽的作用是在发生火灾的情况下,耐火母线槽能在火焰中继续供电一段时间。另一个重要的作用是,母线槽过载或短路不会引起母线槽燃烧,当然也不会因母线槽过载或短路而引起电气火灾。
电气设计人员为了降低电气火灾的发生频率,采取增大线路容量的办法,即增加导体的截面,减小导体的电流密度。但电流密度再小,在非正常的负荷分配下,三相电流的不平衡,仍然会引起线路过载,在电气设备发生短路故障时,也会导致线路短路。
电气设计人员往往只采用耐火母线槽的第一个作用:即为保证火灾情况下消防设施不停电而采用耐火母线槽,而对耐火母线槽的第二个作用却忽略了,实际上耐火母线槽的第二个作用比第一作用更重要,它是减少电气火灾产生的重要措施。
莫斯科的奥斯坦金诺电视塔,发生短路故障的电缆如果采用耐火母线槽或者耐火电缆,就不会引发高空失火。
韩国大邱地铁站,如果配电线路采用耐火母线槽或者耐火电缆,列车司机就不会切断车内电源。
法国巴黎的埃菲尔铁塔,塔面的40千米长的电缆改为几条耐火母线槽,同样不会引起火灾。
上海宝钢的三台转炉,如果采用耐火母线槽也就不会引起火灾而停产。
人类跨入21世纪后,不可避免地会遇到各种灾难。有人认为灾难是无法避免的,可我们认为灾难是可以避免的,尤其是电气火灾是完全可以避免的,要避免电气火灾,责任首先落在电气设计人员肩上。
宇太集团的耐火、耐水、耐腐母线槽
宇太集团全封闭树脂浇注母线槽,通过了阻燃、防火、耐火三项试验,耐火时间达到GB 126666—1990的950℃~1000℃的火焰下燃烧90分钟线路不中断、可长期浸在水中。耐腐蚀,由于无金属外壳,耐腐蚀性能十分优异。
宇太集团生产的JDR母线槽真正达到了防喷水耐火母线槽的要求,这种母线槽的过载能力在上海外高桥造船有限公司的使用中,经受住了实际的检验,此项工程不仅要求母线槽耐水,而且还应具有50%的过载能力,过载时间要达到几小时以上。母线槽的过载能力取决于绝缘材料所允许的工作温度,具有耐火性能的JDR母线槽,其绝缘材料当然不怕线路过载。
宇太集团生产的母线槽在一项工程中也经受住了耐水检验,此项工程要求母线槽敷设在电缆沟内,而不具有IP6 8等级的母线槽是无法敷设在电缆沟内的。当时施工正逢雨季,电缆沟内不仅十分潮湿,而且沟顶不断滴水。该项施工结束后,业主对宇太集团母线槽的绝缘性能是满意的。
在室内工程中采用母线槽时,设计人员往往把母线槽的外壳防护等级取IP40,即直径l毫米的钢丝无法进入母线槽的壳体内,这足以防止异物进入壳体内部,但还不能防止湿气进入。在上海金贸大厦和上海外滩金光大厦的施工中,所安装的母线槽外壳防护等级都是IP40,由于施工中潮湿等原因,导致安装后的母线槽绝缘不符合设计要求,不得不把母线槽拆下来检查,返工量极大,影响了施工进度。
因IP40的母线槽无法挡住水的侵入,所以线路穿越楼板时,要做好防水台阶,设计线路走向时,要避开消防喷淋,对于突发事故所产生的喷水,IP40的母线槽是无法抵挡的。
母线槽短路则意味着停电,停电会产生许多不该发生的事件,虽然不至于造成像美国北部和加拿大的大面积停电事故,但设计人员采用能防止母线槽短路的产品是十分必要的。
宇太集团母线的防短路措施
密集型母线槽问世后,设计人员往往最担心的是母线的相间短路,只要有在母线上留有毛刺、相间落入杂物、母线过载等因素存在,都会引起密集型母线槽的短路。
空气型母线槽相间虽有一定的间隔,不会发生短路,但存在烟囱效应、散热差、耐压低等缺点。
双重绝缘母线槽,相间不会发生短路,耐压也高,但同样存在烟囱效应和散热差的缺点。
宇太集团母线的相间保持一定的间隔,即使母线上留有毛刺,也不会发生短路;杰帝母线相间充满复合绝缘树脂,因此不存在烟囱效应,散热也比空气型或双重绝缘母线槽要好。
宇太集团母线采用的是耐火复合树脂,因此,母线槽过载不会使树脂的绝缘性能丧失,即使在火焰下,也能保持90分钟不短路