談談合金母線槽與銅母線槽在大型建筑項目內的應用選擇

孫鵬 孫瑋

（1、中國建筑一局（集團）有限公司工程設計院，北京100161 2、哈爾濱供水集團有限責任公司，黑龍江 哈爾濱150010）

1 緒論

封閉式母線槽按母線材質，可分為銅母線槽和鋁母線槽。由于母線槽具有體積小、結構緊湊、輸送容量大、安全可靠和安裝維修使用方便等優點，是高層建筑，尤其是超高層建筑理想的干線布線方式。目前市場主流產品為銅母線槽，而某些品牌合金母線槽技術較先進，價格便宜，在市場中有一定銷量。本文以浙江省已實施的某一多業態大型商業綜合體項目為例，對合金母線槽和銅母線槽做經濟和技術比較，使母線槽選擇達到綜合效益最高。

2 對母線槽最基本的要求

對母線槽選擇要從全壽命周期內材料、能耗、壓降、工藝等參數和價格綜合考慮，以達到綜合效益最高。

2.1 運行的安全性和使用壽命。母線槽運行的安全性主要是指不發生因絕緣破壞引起短路事故和不存在引起火災事故的隱患。在規范和產品標準中以20℃時直流電阻率來表示導體的導電性能。根據直流電阻率比較，同截面銅母線比鋁和鋁合金母線可承受更高過載電流，和更高的溫升。其次母線槽性能最薄弱的環節在于電氣連接位置（如接頭連接部位、插接口部位等），在這些區域溫升高、能耗集中、故障多發。因此，提高電氣連接性能成為母線設計的關鍵。主流廠家的生產工藝是母線通過獨立連接器用螺栓連接，插接口與母線槽本體連接是直接焊接而成。某些制造工藝先進的合金母線槽品牌通過采用分子滲透技術將鋁- 銅- 銀導體形成合金結構、插接口一體成型直接接觸、并增大合金母線截面等工藝來降低接觸電阻和溫升，將合金母線槽電氣傳輸性能提升到新的高度。

2.2 保證供電質量。保證供電質量就要減小母線槽尤其是長距離輸配電母線槽的線路壓降和對周圍環境的電磁干擾。一般銅母線槽線路壓降要低于鋁和鋁合金母線。特別指出，根據市場上公開發行的產品樣本參數比較，有些品牌合金母線槽與銅母線槽相比，不同電流規格母線槽電壓降互有上下，參見附表一《合金母線槽和銅母線槽能耗比》中相關參數。

2.3 能耗低。母線槽是傳輸電能的產品，它本身也消耗電能，因此，不但要求它安全可靠，而且還要節能。消耗在母線槽本身的電能，與母線槽交流阻抗成正比。為了分析方便，本文暫不考慮電抗的影響，在母線槽結構及運行環境完全相同的情況下進行比較，此時，可用導體電阻來取代。相比較一般銅母線能耗要小于鋁和鋁合金母線。引用公開發行的產品樣本參數，以某品牌合金母線槽2000A、銅母線槽為例比較。

2.4 價格低。據了解，市場上一般同檔次品牌合金母線槽比銅母線槽便宜20%～40%以上。

3 銅、合金母線槽產品比較

本文以浙江省某一大型綜合體項目為例，從密集型銅、合金母線槽技術參數、能耗比和價格三方面進行比較。

3.1 項目簡介。該項目包括三棟辦公樓、一棟公寓樓、大商業綜合體和商業步行街區，總建筑面積450000m2。項目中用母線槽數量估算為：母線規格2500A、2000A、1600A、1250A 數量分別是3000m、2200m、800 m、400 m。

3.2 銅、合金母線槽技術參數比較。

本文以合資品牌中母線槽市場銷量和產品技術居前的兩家產品為例做比較。對銅、合金母線槽技術參數進行比較。所選參數均引用各自公司正式的產品手冊(頻率為50HZ)。銅母線槽和合金母線槽對比：

相同參數為：a.環境條件都是-5℃～+40℃；b.額定電壓均為≤1000V AC；c.電流范圍400A～5000A；d.防護等級IP54；e.耐熱、絕緣等級≥B 級絕緣，耐溫130℃；f.絕緣材料為杜邦公司聚酯薄膜；不同參數：7T 型插腳 全部鍍銀。a.導體材料，銅母線槽T2 電解銅，銅排純度大99.95%以上。母線槽銅排本體無沖孔，提高了銅排的載流量；合金母線槽 鋁導體添加26 種微量惰性元素，提高基體的抗腐蝕能力。合金導體純度超過98%,合金導體機械強度達到120Mpa。高分子滲透合金導體導電率85%左右，合金導體排等效銅截面大于IEC 規定，增加了導體的表面積，有效的減少了“集膚效應”的影響，提高了導電效率和載流能力，并有很強的抗氧化腐蝕作用。b.連接部位處理方式：銅母線槽連接和插接部位直接焊接而成，銅排可鍍銀，其技術源于德國西門子，其優點是焊接可靠，阻抗低，散熱性能好，成為主流廠家的生產工藝。合金母線槽連接和插接部位采用鍍銀的銅接觸，所有電氣連接部位的導體處理采用無縫溶焊工藝，有效提升導體電氣連接性能。c.外殼：銅母線槽是鋁鎂合金外殼合金母線槽是優質冷軋鍍鋅鋼析。d.插接口：焊接一體成型;e.產品認證：3C、CQC、KEMA 3C，CQC，KEMA，ASTA。

通過以上信息對比，可得出以下結論：a.合金母線槽和銅母線槽均能滿足國家規范和設計需求。b.目前合金母線槽可以通過分子滲透技術處理以及增加導體尺寸提高導電性能和穩定性能。

3.3 銅、合金母線槽能耗比。通過本項目母線數量計算合金母線槽、銅母線槽電能損耗，在電費按照1 元/kW.h 計算、功率因數取0.9、每天工作時間為12 小時計、同時系數取0.55 條件下，得出以下結論：a.以銅母線槽1 為基準，各品牌中銅、合金母線槽能耗比：合金母線槽多耗能8.21%，母線槽2 少耗能10.585%，銅母線槽3 多耗能1.681%。b.銅母線槽1 和3 能耗相差不大，可以近似認為相同。即除個別品牌銅母線槽能耗較小外，其余大部分銅母線槽能耗差不多。c.計算輸入條件中母線電流值是按滿載運行考慮，實際運行中會受季節、用戶數等因素變化而變化，進而導致能耗會有所變化。

3.4 價格分析。母線價格受廠家報價策略影響較大，如要得到準確的價格必須向經銷商提供本項目所在地及母線的準確數量（包括插接單元，連接件、直身段、彎頭等各部件）等信息并由經銷商提供書面報價才可作為決算依據。本文計算輸入條件中合金母線槽、銅母線槽價格只是暫估，是向有關廠家詢價或根據現階段銅價估算得出，目的是為了方便得出直觀的數據進行分析。按本文暫估數據，本項目母線槽造價為：某品牌合金母線槽：1443 萬；銅母線槽2：2403 萬；銅母線槽1 和3：1876 萬。用合金母線相比銅母線收回成本差價時間大概為16 年。

4 結論

通過以上分析，總結如下：

4.1 選擇合金母線槽和銅母線槽，首先應滿足JGJ16 一2008《民用建筑電氣設計規范》7.4.1-1 的規定。

4.2 目前市場主流產品為銅母線槽。

4.3 產品的使用壽命和穩定性能受產品用材，工藝和技術影響。無論銅母線槽或者合金母線槽選擇可靠品牌的優質產品是關鍵。

4.4 無論是合金母線槽還是銅母線槽，產品能耗受產品工藝用材影響；實際能耗根據季節，用戶因素等變化。本項目中總能耗合金母線槽要高于銅母線槽。

4.5 一般銅母線槽線路壓降要低于鋁和鋁合金母線槽，供電質量相對好些。特別的，從產品樣本參數看，個別品牌合金母線槽與銅母線槽相比，不同電流規格電壓降互有上下。

4.6 一般同檔次品牌合金母線槽比銅母線槽便宜20～40%以上。對本項目按本文暫定數據計算，如使用合金母線槽，收回與合資品牌銅母線槽成本差價時間大概是16 年；如考慮差價成本利息（即節省下來的成本產生的利息（按銀行利息）和多支出的電費之間差值），時間則會拉長。

4.7 合資品牌合金母線槽各指標參數優越于國產品牌合金母線，合金母線槽合資品牌較少，如選用合資品牌合金母線槽需考慮投標品牌選擇較少問題。

4.8 對于整售型項目，因只需考慮初次投資，合金母線槽無疑更適合；對于散售型項目因按末端電表計費向用戶收費，母線槽用于配電干線，其電能損耗由業主承擔，需比較合金母線槽相比銅母線槽收回成本差價時間后再確定選用何種母線槽。一般收回成本差價時間以10 年為標準，如果時間大于10 年，即可認為選用合金母線槽經濟上有優勢。對本項目收回成本差價時間為16 年＞10 年。

4.9 在我國鋁資源要遠遠多于銅資源，這也是應該積極推廣的原因。關鍵產品要做好母線槽與母線槽，母線槽與導線（尤其是銅導線與合金母線槽）連接的技術措施。