孙发墩

（中国移动通信集团甘肃有限公司，甘肃 兰州 730070）

0 引 言

通信电源是保证通信网络畅通的心脏。随着通信业务负荷的不断增长，通信核心机楼从高压市电引入到配电室，由配电室变配电输出至各通信机房，逐步由低压封闭型母线槽（以下简称母线槽）代替电力电缆，最终向开关电源、UPS、空调等设备提供稳定、纯净的电力能源，保障通信机房的供电及环境问题。

母线槽是由金属板保护外壳（材质为钢板或铝合金板）、导电排、绝缘材料及有关附件组成的母线干线系统。作为替代电缆用的供配电干线，母线槽具有电流承载能力强、安装简单方便、安全性高、使用寿命长等突出优势[1]。从结构上看，母线槽以铜排或铝排为导体，电容量大、电压降小；同时，母线槽以钢板或铝合金板为外壳，不怕燃烧、安全性高、使用寿命长。从整体上看，母线槽的外形美观、重量轻，且安装简单方便、可延展性强。母线槽可随意增加或更换配电系统，既可制成每隔一段距离设有插接分线盒的插接型封闭母线，也可制成中间不带分线盒的馈电型封闭式母线[2]。母线槽实物及参数如图1所示。

图1 母线槽实物及参数

在实际项目规划建设和日常运行维护工作中，使用者往往忽略母线槽作为设备的因素，仅仅当其作为电力电缆使用，造成安装过程随意，垂直段垂度偏差大、水平段吊挂位置错误、接头与插接箱位置不合理、固定支撑错误等问题频繁出现。这就使得通信供电系统风险急剧增长，极易发生电气故障，导致通信机楼供电整体中断的严重后果[3]。

而且，目前对通信机房内如此重要的配电设施，母线槽的运行监控和管理手段却仍然十分落后，仅仅通过人员现场观察并用测温仪表测试温度，无法做到系统安全程度的预判预警。由此可见，在通信设备供电干线的运维智能化、网络数字化转型等方面尚有很大的差距。本文将通过发生的典型案例来介绍母线槽的安装及日常运维管理工作。

1 典型案例及原因分析

1.1 典型案例

某省级通信枢纽楼,其配电系统由裙楼低压配电室向11楼动力机房敷设安装4根2 500 A封闭型低压母线槽，采用2主2备模式供电，如图2、图3所示。按照维护规程要求，在正常维护主、备母线槽倒换演练过程中，备用2#母线在空载情况下，在低压侧母线断路器合闸瞬间发生母线槽内B、C相间短路的严重故障，导致7楼备用母线槽相间短路烧毁故障,使得机楼3、6、9、10、11楼机房单路供电，如图4所示。

图2 母线槽示意

图3 供电结构示意

图4 母线槽故障照片

1.2 故障原因分析

目前，通信机楼母线槽使用普遍存在施工安装工艺不规范、采购设备质量参差不齐、日常运行维护手段不足等情况，这些会导致核心机楼输配电系统存在较大隐患。具体情况如下。

（1）母线槽受力不均衡。母线槽在安装时水平方向受力分布不均，垂直方向支撑不足，导致相应接头处受力，使其绝缘间距缩小，绝缘水平降低，如图5所示。

图5 水平、垂直段支撑分析

当水平母线仅有一处吊挂时，且吊挂与水平母线重心位置不重合，不能完全将自身重量挂在吊挂上，就会产生一个竖直向下的力。反向力-G1会破坏连接器内部绝缘树脂，破坏螺杆保护装置，极有可能造成相间短路[4]。

垂直母线段吊挂至专业机房的三通段未做吊挂固定时，三通段的重力全部由母线连接器去平衡，G2≈150 N，因此三通段产生的重力将全部由母线连接器去平衡。由此G三是三通段对连接器的作用力，是破坏连接器绝缘最主要的外力。

（2）母线连接器材质量问题。如图6所示，部分厂商生产的母线槽连接器内穿芯螺栓所使用的绝缘材料为尼龙塑料，材质较脆，且连接器相间螺栓采用分片式绝缘材料，受外力挤压，结构易发生变形，造成螺杆直接裸露，从而导致相间易发生短路。且随着带载运行发热后材料老化明显。

图6 母线连接器尼龙材质

（3）自动化运维手段欠缺。母线槽做为通信机楼输送电力设备，日常维护没有建立自动化监测手段，仅能通过人工测量开展，部分区域形成监测盲区，导致接头温升等隐患不能及时发现与处理。

综上所述，发生类似典型故障的原因在于通信核心机楼内部对母线槽运维重视程度不足，只关注机房内配电、UPS、开关电源等主要设备，而忽视母线槽日常运维，仅将其作为电力电缆使用，缺乏日常安装及运维监管。同时在建设过程中过分依赖厂家的施工设计，缺乏对施工方案的管控及评估，且日常运维大量依靠人员，导致动力系统运维管理过程中忽视母线槽巡检工作，形成日常管理盲区，埋下了重大的安全隐患[5]。

2 安装工艺方案

为了解决上述问题，应首先将母线槽视为动力设备，按照GB72516.6—2015《低压成套开关设备和成套设备》、GB50149—2010《电气装置安装工程母线装置施工及验收规范》等标准，强化安装过程中施工质量要求，强化随工验收管理。

2.1 母线槽承重整改方案

母线槽因材质导致其质量较重，在安装过程中垂直、水平段整体受力均比较明显。因此，要求安装过程中对母线槽垂度要求在安装规范要求的基础上，对其母线槽每段水平段均进行了两端吊挂，使其每段整体受力平均，使得接头处螺杆不再承受重力，减少接头绝缘破损。水平安装的支架应高低一致，支架间距不应大于2 m。

并对母线槽垂直段将原有固定硬连接支撑整改为弹簧支撑，减少重力或振动缓冲，降低接头螺杆受力。弹簧支承器安装前应修正楼板孔，保证同一轴线楼板孔的同心度使母线槽穿越任何一楼板孔时与孔边保持5～10 mm的距离。且每层应安装一副。

母线槽整体安装前必须测量每一单元母线槽相间相地间相零间和零地间的绝缘电阻，且不应小于20 MΩ。母线槽初步对接就位后插接部位应清扫干净，装上保护板并用力矩扳手拧紧穿芯螺栓。对于M8螺栓力矩应符合8.8～10.8 Nm范围内。

垂直加固整改如图7所示。

图7 垂直加固整改示意

2.2 材质解决方案

如图8所示，对母线槽接头处穿芯螺杆使用绝缘材料升级为绝缘聚丙烯护套，有效提升了穿芯螺杆绝缘强度，且采用一体式绝缘材料，在受外力挤压时，绝缘结构不易发生变形，从而降低了相间短路风险，提升了安全性。

图8 穿芯螺杆绝缘示意

2.3 自动化手段建设

采用分布式光纤线型感温探测系统，建立母线槽运维的自动化监测管理平台，通过在母线槽表面连续敷设并能感应传导温度数据光纤温度传感系统，利用光时域反射（Optical Time Domain Reflection，OTDR）技术和拉曼（Raman）散射效应测量沿光纤分布的温度变化，达到即时有效监测母线槽与接头温升及状态，从而及时预知高温点，杜绝电气火灾发生的目的。光纤敷设及测温软件界面如图9所示。

图9 光纤敷设及测温软件界面

3 结 论

本文所提及的母线槽安装工艺及自动化管理手段不仅仅局限于通信机房内部，实际上可以推广到具备配电系统的工矿企业、商务楼宇、铁路民航等等，更可为公共供电部门的用户管理提供安装经验及自动化管控平台。随着5G、自动驾驶等新技术、新业务的迅猛发展，低压封闭型母线槽应用越来越广泛，将承担着为通信业务可靠输电的重要责任。为了规范其建设规划、安装施工、运维使用，智能化的监控和可视化调度必将是保证通信供电安全的重要手段，也是通信电源专业“安全持续高效”发展的基本要求，具有借鉴意义。