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1、 170-2017 低压母线槽应用技术规程 等国家及行业标准。关于作者胡琳瑶施耐德母线能力中心技术支持工程师,主要负责电子行业母线相关产品应用。本人从事配电设备技术支持工作多年,熟悉各种配电设备行业实际应用情况,在母线整体解决方案,母线与其他配电设备的配合方面有深刻理解。张腾02电子制造工业厂房由于其工艺的特殊性,通常需要生产连续不间断。作为重要基础设施之一的配电系统,厂房园区常常需要接入多路外市电,同时也会配置兼作备用电源和应急电源的柴油发电机组,并在设计阶段通过电气系统部件和供电路径的冗余、引入不间断电源等措施,以提升电子厂房配电系统的安全性及可靠性。然而,仅关注各类设备如发电机、变压器、
2、配电柜、UPS等的性能还远远不够,因为这些设备在整个配电系统当中只是某一个关键节点,是离散的。而将所有关键节点联接成一个整体而有序配电系统,是通过配电干线低压母线槽来完成的。低压母线槽是电子厂房低压配电系统的主干线,是厂房电能输送的主动脉,因此,低压母线槽是电子厂房低压配电系统中极为关键的部分,其性能的优劣会直接影响整个低压配电系统性能好坏。本文针对电子制造工业项目里低压配电干线的安全性、可靠性、灵活性及智能性问题进行探讨。首先结合行业客户需求,明确与其相关的低压母线槽产品技术性能的关键点;其次探讨针对如上关键点,低压母线槽产品的实现方式及核心特点;最后,结合实际的成功案例展现产品如何给客户带
3、来的价值,实现“解决行业痛点、满足客户需求”的目标。引言03电子厂房厂区面积大,范围广,设备多,配电系统作为电子厂房正常运转及成产达标的核心基础设施,需要解决好如下问题:1、由于工艺特性,供电连续性要求极高;2、用电负荷容量大,负荷类型众多且复杂,配电需求多样化;3、特别重要负荷占比很高,可靠性要求高;4、为保证良品率,电能质量要求非常高;5、配电系统覆盖面广且复杂,需要及时的运维与管理;6、用电量大,需要尽可能节能。作为低压配电系统当中的非常关键的设备,低压母线槽起着连通所有配电设备及生产设备的桥梁的作用。如果将电子厂房的配电房看做整个配电系统的心脏,母线就相当于系统的主动脉,承担着向各个功
4、能单元输送电能的作用。如果其某一个点出现故障,则会导致成片的设备宕机,负面影响非常之大。因此,低压母线槽除了要解决上述电子厂房配电系统的6大挑战之外,其在安全性、稳定性、灵活性及智能性方面有更高的、更细节化的要求,以保证高度自动化的生产设备能保持7*24小时连续不间断运行,从而为客户带来长期、稳定和持续的收益。一.电子厂房配电干线特点及需求各子系统较多恒温恒湿电能质量要求高不间断运行净化空间自动化程度较高04任何生产行业中,安全永远是第一位的。电子厂房其用电量大,负荷中心电流大,配电干线载流量大,生产设备7*24小时连续不间断运行,高安全性的配电干线是安全生产的重要保障。低压母线槽如何保证其全
5、生命周期内,操作人员以及设备运行的安全性?我们需要从材料选用、关键结构设计、安全联锁设计、地线连续性、防护等级等多方面去考量。电子厂房由于建设投入大,有其相应的设计使用的时间。在其有效使用寿命内,各功能系统,包括配电干线系统应保证其性能长期运行的稳定性,从而才能保证电子厂房长期稳定的生产。我们需要关注配电干线电气性能长期的稳定性、连接点的可靠性、全生命周期内如何保证低电压降和低线损、故障保护性能的稳定性、以及如何实现对于各种恶劣环境条件的耐受性。电子厂房用电设备多且分布复杂,会在不同时期生产不同的产品,生产设备的变更导致用电负荷变更频繁,从而对分支线路的灵活变化有更高要求。因此,我们需要更多的
6、关注配电干线在配电需求发生变化时的适应性,特别是需要实现在主干线不停电的情况下,如何快速便捷的变更生产负载。用电负荷类型众多,且厂区面积大,负荷分布广,导致整个配电系统的管理、运维变得越发困难和低效率。为保障整个工厂配电系统连续不间断运行,及时发现潜在隐患并杜绝意外停电,减少运维成本。我们需要一套1、如何保证配电干线的安全性?2、如何保证配电干线的稳定性?3、如何实现配电干线的灵活性?4、如何实现配电干线的智能性?二.电子厂房用低压母线槽所需的4大核心性能05完善的系统来帮忙解决问题,从而实现对配电系统(包括配电干线)的资产管理到实现主动式的不间断的透明化系统管理,再到节能增效全方位精细化管理
7、,将原有的被动运维变为主动运维,有效防止意外停电,为连续性生产保驾护航,同时提升运维效率,降低运营成本。针对电子厂房的用电需求特点,在整个配电干线系统中,选择低压母线槽替代了原有的电缆输电的模式,从各个方面满足了电子厂房用电的需求。低压母线槽产品在线路设计方面采用树干式供电,所有部件标准化,设计选型简单,少回路,少故障点,母线直身段上预留插接口,方便更改配电支线,整体施工工期缩短。产品采用金属外壳,整体密集型设计,散热好,损耗小,防护等级高,设计寿命 30 年以上。母线外壳材料采用高强度合金,整体力学性能出众,机械碰撞试验要达到 IK10 以上,避免交叉施工过程中对母线本体的损伤。1、安全性方
8、面:1.1三.低压母线槽关键特性综述&如何满足4大核心性能06绝缘材料性能出众,在连续运行时,不仅要保证良好的绝缘性能,而且能够耐受高温运行状态下长时间不老化。选用优质B级杜邦绝缘聚酯薄膜,按照要求需要通过130运行条件下,5000小时以上的耐老化试验。在导体端部需要绝缘性能更高的F级材料,加强绝缘。所有材料一定要通过ROSH认证,真正做到安全无毒。关键结构设计上需要安全紧密的结构设计,导体紧密排列,母线整体传导散热,在保证良好的散热效果同时,母线槽内部不能有任何连续空间,保证火灾时能防止火焰及烟雾通过母线槽内部蔓延。插接箱须有多重机械连锁式保护设计,内部有绝缘隔板,开关进线端的带电部位必须被
9、隔离,每个插接孔须有带铰链及可上锁的门,对未使用的插接孔门须有卡扣锁紧。以最大程度保证人身安全。地线系统作为安全的最重要保障,全长零断点,同时地线需要包裹全部相线,以保证更短的短路路径,不能采用母线端部和连接头处附加跨接地线的形式作为保护地线的一部分,进一步确保用电安全。母线本体防护等级最高要达到 IP66,在污秽等级较高的应用场景下也需要满足对浮尘及环境中水的防护,不能在现场采用其他手段达到应有的防护等级,保证在正常使用情况下不接触带电导体。1.21.31.41.51.6零断点地线设计072、稳定性方面:产品质量也是用电安全的重要保证,所有产品系列都需要严格通过CQC 产品认证。为确保产品较
10、高的安全性需求,同时建议提供国际权威认证报告,如 KEMA-KUER 或 ASTA-DIAMOND 认证及对应的证书。1.7导体材料要使用优质电解铜或者合金,铜纯度要达到 99.95%,导电率 97.6%IACS,合金母线的导电率 70%IACS,所有电气连接处要满足银-银接触,提升导体的导电性能。连接器作为母线最薄弱的地方,连接一定要可靠,双面搭接的设计能够 提 升 连 接 处 的 载 流 能 力。使 用 双 头 螺 栓,紧 固 力 矩 达 到81-108N.m,母线接头的设计须满足由于热膨胀及外界环境变化而引起母线槽的线性伸缩,并且不降低母线的机械强度,电气的连续性,载流容量及短路容量,有
11、效保证低损耗、低压降、低温升、低故障率。2.12.2为满足高电能质量要求,各电流等级的母线在满载状态下电压降要足够低。插接爪末端到断路器连接应使用预制铜排连接,不得使用电缆过度弯曲连接,插接爪与母线连接处应采用银-银接触,保证较低的接触电阻,减少插接部位发热量,保证高连接可靠性。插接箱内应采用高品质断路器进行保护,且满足 Ics=100%Icu 以确保故障保护性能的稳定性。2.32.4脱脂酸洗清水清洗清水冲洗去离子水高温烘干静电喷涂高温固化磷化处理全套德国 WANGER 喷粉线083、灵活性方面:防喷淋的能力至关重要,母线要通过最薄弱面消防喷淋 1 小时的试验,外壳不能有积水。2.52.6 母
12、线外壳喷涂环氧树脂,通过耐盐雾环境 1800 小时的试验,满足极端工况下的使用需求。母线的抗震能力在实际应用中对供电的稳定性也非常重要,产品要通过 GB 50260 及 GB/T 2424.25 规定的 AG5(ZAP=0.5g)地震测试。要能耐受地震里氏等级大于 7 级,地震烈度大于 9 级。且通过第三方认证,第三方实验室需至少取得 CNAS 或 CMA 资质认可。2.7为满足负载的灵活变化,母线槽直身段预留插接口对于所有电流等级的插接箱要通用,确保插接箱在更换时无需更换母线槽直身段,满足电子厂房负载变化的需求。插接口分布密集,标准长度下插接口预留数量要达到 10 个,且满足同一位置两面同时
13、安装插接箱。电子厂房生产过程连续不断电,需要安全的带电热插拔功能,保障人身安全的同时在干线不断电无负载的情况下能方便更换插接箱的配置。3.13.23.3094、智能性方面:通过分布在各个测温点的无线温湿度采集器,收集各监测点的温度参数,并反馈到后台,做到异常报警。为了减少运维成本,更方便的检测电能质量,需要对母线设备的健康度,电力参数,电能质量等进行监控,主动对资产进行管理。母线全长测温,与其他电气设备不同,在母线运行过程中,母线本身的运行状态很难通过一组确定的电力参数进行直观的判断。最直接能够反应母线运行状况的参数就是温度,母线上某点的运行温度有异常,就说明此处运行状态异常,无论是环境因素,
14、负载因素还是母线本体运行因素,都会导致此处温度异常。监测温度能够准确的定位异常点,为排查故障提供方便,节省运维成本。根据不同的应用场合,需要采取最合适的测温方案。4.14.2无线测温10通过光纤测温主机引出特制测温光纤,分布在测温回路全长,对母线全长进行测温,重点监测连接头,插接口,弯头等部位。测温主机将各监测点的温度信息同步到后台,完成对母线温度的监控。智能母线监控系统,根据电子厂房的实际应用场景,需要结合母线测温及电能质量监测实时监控母线的运行状态,功能设计上应包含设备健康度,温升趋势曲线,异常状态告警等功能,进一步实现对母线设备及生产线运行过程的主动运维,精细化管理。面对生产线不断更新扩
15、容的需求,相应的数字化及智能化模块也需要能够灵活的进行增减,相关组件灵活安装,便于工程复制,提高调试效率。4.34.4光纤测温11动力部分包括变压器、配电柜之间的连接,柴发、UPS,一般由低压配电室引至动力车间,为大型动力设备供电,例如风机,制冷机组,空压机,空调,水泵等;电流等级高,需要满足不断电维护。多为点到点的输电线路。在供电线路的选择上重点考虑安全性和稳定性。电子厂房根据用电负荷一般分为动力和工艺两部分:动力母线应用方案示例四.电子厂房配电干线母线槽应用方案概述12工艺部分一般由低压配电室引至洁净车间下夹层,为主要工艺设备供电;在洁净车间母线经过插接箱取电,可以直接连接到工艺机台,或为
16、插拔柜供电,特别是在供电产品的选择上重点考虑灵活性、智能性。工艺母线应用方案示例电 子厂 房动 力配 电干 线系 统配电干线场景分类常见应用场合配电干线特点动力配电变压器低压侧与进线柜的连接配电室内配电柜之间的连接柴发、UPS与配电柜之间的连接配电柜与风机、制冷机组、空压机、空调、水泵等连接以点对点馈线母线为主电流等级较大大,16005000A单点故障影响面非常大一般无分支配电要求能够保证配电干线长期稳定运行,减少甚至杜绝意外停电在保证高电能质量同时提供更好的节能效果配电干线能够适应恶劣环境的考验能够实现配电干线的实时监控及资产管理偏重安全性、稳定性、智能性方面满足客户需求13电 子厂 房工
17、艺配 电干 线系 统配电干线场景分类常见应用场合配电干线特点工艺配电低压配电出线柜至工艺机台UPS出线柜至工艺机台配电出线柜至插拔柜配电出线柜至生产负载电 流 较 低 于 动 力配电,电流等级适中一般630A3200A单点故障影响面大生产设备更新换代带来的负荷频繁变化有分支配电要求,需配置插接箱面板厂房插接箱电流等级以160A、250A、为主芯片厂房插接箱电流等级覆盖160A800A范围能够保证配电干线长期稳定运行,减少甚至杜绝意外停电能够应对生产设备更新换代以及负载变化带来的分支配电负荷变化的挑战实现了对设备运行状态实时监控解决了配电线路相对分散,布设环境相对复杂的安装问题能够更好的节能实现
18、了配电干线的资产管理及主动运维偏向安全可靠性、灵活性、智能性方面满足客户需求14项目总 建 筑 面 积 约 为14 2 万 平 方米,产品 以65”与 75”的 4 K/8 K、60Hz/120Hz TV 面板产品为主,投资总额为460亿元人民币。干线配电要稳定可靠,工期较紧,对供货及安装周期有要求,厂房空间有限,需要体积小 密集紧凑的母线槽。因工厂耗电量大,客户对节能减耗,减少生产成本有较大需求,同时预算有限,寻求更低的建设成本支出。应用场景包括了配电室、发电机、洁净厂房内工艺配电根据需求,使用合金母线,总长度约 35000米,主要母线供电回路覆盖发电机-配电室动力母线:3200A,4000
19、A,防护等级IP54;配电室内柜-柜联接母线:2500A,防护等级IP54;配电柜-厂房内工艺生产线配电母线:1250A,1600A,防护等级IP54;有分支回路需配置插接箱,电流等级覆盖250A、400A、630A、800A。提供安全、可靠的低压干线配电系统空间占用小,解决了空间紧张的问题电压降小,供电回路长,优化了供电路由线路损耗低,节能,节约生产成本安装简单便捷,节约安装时间和安装成本设备灵活,满足后期工艺变化要求 1、某面板厂房项目客户关注点:母线应用场景及方案:客户收益:五.典型项目案例15国内某晶圆代工厂。规划产能3.5万片/月。工厂下游涉及中高端智能手机,高性能计算机,AI等领域
20、。关键电源要求常年不断电运行,对用电连续性、稳定性要求极高;母线分布广,施工复杂,客户对数字化运维有着极高的要求和期望。应用场景包括了配电室、洁净厂房内工艺配电根据需求,使用铜母线,主要母线供电回路覆盖发电机-配电室动力母线:2500A,3200A,防护等级IP54;配电室内柜-柜联接母线:2500A,防护等级IP54;配电柜-厂房内工艺生产线配电母线:2000A,防护等级IP54;有分支回路需配置插接箱,插接箱电流等级覆盖160A、200A、250A、400A、630A、1000A。分布式光纤测温方案采用多测温回路,共2台测温主机,测温光纤覆盖长度超20000米。后台使用智能母线系统对全部电
21、力参数进行监控。用电可靠,完整的设备温度监控,保证用电可靠性的高要求;主动式运维,快速温度报警,实现电气隐患的预警、预测与预防;实时掌控,任何温度变化均在监控中,时刻掌握全局,提升管理效率。2、某芯片厂房项目客户关注点:母线应用场景及方案:客户收益:16电子制造业是我国实现产业高端转型的重点行业,高端芯片更是“国之重器”,保障行业供电安全可靠是我们义不容辞的责任。电子厂房的供配电系统庞大、复杂且分散,关注客户需求,解决客户痛点,施耐德母线从细节出发,选用优质材料,采用先进结构设计,为业界带来从配电主干线到分支,从电源端到负荷端,以及适应各种场景及环境,更加注重灵活性和性价比的完善的配电干线解决
22、方案。同时,完善的智能化系统进一步赋能安全生产,为客户带来更好的使用体验。我们凭借优异的产品及服务能力,不论是在厂房的建设阶段,还是在电子厂房全生命周期的使用及运维阶段,施耐德母线会一直与客户紧密合作,携手共赢!总结本手册采用生态纸印刷客户关爱中心热线:400 810 1315施耐德电气(中国)有限公司Schneider Electric(China)Co.,Ltd北京朝阳区望京东路6号施耐德电气大厦邮编:100102电话:(010)8434 6699传真:(010)8450 1130Schneider Electric Building,No.6,East Wangjing Rd.,Chaoyang DistrictBeijing 100102 P.R.C.Tel:(010)8434 6699Fax:(010)8450 1130www.schneider-由于标准和材料的变更,文中所属性和本资料中的图像只有经过我们的业务部门确认以后,才对我们有约束ECATA10682019 11