施耐德電氣：電子行業科創中心系列白皮書十電子廠房母線產品應用方案（18頁）.pdf

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1、 170-2017 低壓母線槽應用技術規程 等國家及行業標準。關于作者胡琳瑤施耐德母線能力中心技術支持工程師，主要負責電子行業母線相關產品應用。本人從事配電設備技術支持工作多年，熟悉各種配電設備行業實際應用情況，在母線整體解決方案，母線與其他配電設備的配合方面有深刻理解。張騰02電子制造工業廠房由于其工藝的特殊性，通常需要生產連續不間斷。作為重要基礎設施之一的配電系統，廠房園區常常需要接入多路外市電，同時也會配置兼作備用電源和應急電源的柴油發電機組，并在設計階段通過電氣系統部件和供電路徑的冗余、引入不間斷電源等措施，以提升電子廠房配電系統的安全性及可靠性。然而，僅關注各類設備如發電機、變壓器、

2、配電柜、UPS等的性能還遠遠不夠，因為這些設備在整個配電系統當中只是某一個關鍵節點，是離散的。而將所有關鍵節點聯接成一個整體而有序配電系統，是通過配電干線低壓母線槽來完成的。低壓母線槽是電子廠房低壓配電系統的主干線，是廠房電能輸送的主動脈，因此，低壓母線槽是電子廠房低壓配電系統中極為關鍵的部分，其性能的優劣會直接影響整個低壓配電系統性能好壞。本文針對電子制造工業項目里低壓配電干線的安全性、可靠性、靈活性及智能性問題進行探討。首先結合行業客戶需求，明確與其相關的低壓母線槽產品技術性能的關鍵點；其次探討針對如上關鍵點，低壓母線槽產品的實現方式及核心特點；最后，結合實際的成功案例展現產品如何給客戶帶

3、來的價值，實現“解決行業痛點、滿足客戶需求”的目標。引言03電子廠房廠區面積大，范圍廣，設備多，配電系統作為電子廠房正常運轉及成產達標的核心基礎設施，需要解決好如下問題：1、由于工藝特性，供電連續性要求極高；2、用電負荷容量大，負荷類型眾多且復雜，配電需求多樣化；3、特別重要負荷占比很高，可靠性要求高；4、為保證良品率，電能質量要求非常高；5、配電系統覆蓋面廣且復雜，需要及時的運維與管理；6、用電量大，需要盡可能節能。作為低壓配電系統當中的非常關鍵的設備，低壓母線槽起著連通所有配電設備及生產設備的橋梁的作用。如果將電子廠房的配電房看做整個配電系統的心臟，母線就相當于系統的主動脈，承擔著向各個功

4、能單元輸送電能的作用。如果其某一個點出現故障，則會導致成片的設備宕機，負面影響非常之大。因此，低壓母線槽除了要解決上述電子廠房配電系統的6大挑戰之外，其在安全性、穩定性、靈活性及智能性方面有更高的、更細節化的要求，以保證高度自動化的生產設備能保持7*24小時連續不間斷運行，從而為客戶帶來長期、穩定和持續的收益。一.電子廠房配電干線特點及需求各子系統較多恒溫恒濕電能質量要求高不間斷運行凈化空間自動化程度較高04任何生產行業中，安全永遠是第一位的。電子廠房其用電量大，負荷中心電流大，配電干線載流量大，生產設備7*24小時連續不間斷運行，高安全性的配電干線是安全生產的重要保障。低壓母線槽如何保證其全

5、生命周期內，操作人員以及設備運行的安全性？我們需要從材料選用、關鍵結構設計、安全聯鎖設計、地線連續性、防護等級等多方面去考量。電子廠房由于建設投入大，有其相應的設計使用的時間。在其有效使用壽命內，各功能系統，包括配電干線系統應保證其性能長期運行的穩定性，從而才能保證電子廠房長期穩定的生產。我們需要關注配電干線電氣性能長期的穩定性、連接點的可靠性、全生命周期內如何保證低電壓降和低線損、故障保護性能的穩定性、以及如何實現對于各種惡劣環境條件的耐受性。電子廠房用電設備多且分布復雜，會在不同時期生產不同的產品，生產設備的變更導致用電負荷變更頻繁，從而對分支線路的靈活變化有更高要求。因此，我們需要更多的

6、關注配電干線在配電需求發生變化時的適應性，特別是需要實現在主干線不停電的情況下，如何快速便捷的變更生產負載。用電負荷類型眾多，且廠區面積大，負荷分布廣，導致整個配電系統的管理、運維變得越發困難和低效率。為保障整個工廠配電系統連續不間斷運行，及時發現潛在隱患并杜絕意外停電，減少運維成本。我們需要一套1、如何保證配電干線的安全性？2、如何保證配電干線的穩定性？3、如何實現配電干線的靈活性？4、如何實現配電干線的智能性？二.電子廠房用低壓母線槽所需的4大核心性能05完善的系統來幫忙解決問題，從而實現對配電系統（包括配電干線）的資產管理到實現主動式的不間斷的透明化系統管理，再到節能增效全方位精細化管理

7、，將原有的被動運維變為主動運維，有效防止意外停電，為連續性生產保駕護航，同時提升運維效率，降低運營成本。針對電子廠房的用電需求特點，在整個配電干線系統中，選擇低壓母線槽替代了原有的電纜輸電的模式，從各個方面滿足了電子廠房用電的需求。低壓母線槽產品在線路設計方面采用樹干式供電，所有部件標準化，設計選型簡單，少回路，少故障點，母線直身段上預留插接口，方便更改配電支線，整體施工工期縮短。產品采用金屬外殼，整體密集型設計，散熱好，損耗小，防護等級高，設計壽命 30 年以上。母線外殼材料采用高強度合金，整體力學性能出眾，機械碰撞試驗要達到 IK10 以上，避免交叉施工過程中對母線本體的損傷。1、安全性方

8、面：1.1三.低壓母線槽關鍵特性綜述&如何滿足4大核心性能06絕緣材料性能出眾，在連續運行時，不僅要保證良好的絕緣性能，而且能夠耐受高溫運行狀態下長時間不老化。選用優質B級杜邦絕緣聚酯薄膜，按照要求需要通過130運行條件下，5000小時以上的耐老化試驗。在導體端部需要絕緣性能更高的F級材料，加強絕緣。所有材料一定要通過ROSH認證，真正做到安全無毒。關鍵結構設計上需要安全緊密的結構設計，導體緊密排列，母線整體傳導散熱，在保證良好的散熱效果同時，母線槽內部不能有任何連續空間，保證火災時能防止火焰及煙霧通過母線槽內部蔓延。插接箱須有多重機械連鎖式保護設計，內部有絕緣隔板，開關進線端的帶電部位必須被

9、隔離，每個插接孔須有帶鉸鏈及可上鎖的門，對未使用的插接孔門須有卡扣鎖緊。以最大程度保證人身安全。地線系統作為安全的最重要保障，全長零斷點，同時地線需要包裹全部相線，以保證更短的短路路徑，不能采用母線端部和連接頭處附加跨接地線的形式作為保護地線的一部分，進一步確保用電安全。母線本體防護等級最高要達到 IP66，在污穢等級較高的應用場景下也需要滿足對浮塵及環境中水的防護，不能在現場采用其他手段達到應有的防護等級，保證在正常使用情況下不接觸帶電導體。1.21.31.41.51.6零斷點地線設計072、穩定性方面：產品質量也是用電安全的重要保證，所有產品系列都需要嚴格通過CQC 產品認證。為確保產品較

10、高的安全性需求，同時建議提供國際權威認證報告，如 KEMA-KUER 或 ASTA-DIAMOND 認證及對應的證書。1.7導體材料要使用優質電解銅或者合金，銅純度要達到 99.95%,導電率 97.6%IACS，合金母線的導電率 70%IACS，所有電氣連接處要滿足銀-銀接觸，提升導體的導電性能。連接器作為母線最薄弱的地方，連接一定要可靠，雙面搭接的設計能夠 提 升 連 接 處 的 載 流 能 力。使 用 雙 頭 螺 栓，緊 固 力 矩 達 到81-108N.m，母線接頭的設計須滿足由于熱膨脹及外界環境變化而引起母線槽的線性伸縮，并且不降低母線的機械強度，電氣的連續性，載流容量及短路容量，有

11、效保證低損耗、低壓降、低溫升、低故障率。2.12.2為滿足高電能質量要求，各電流等級的母線在滿載狀態下電壓降要足夠低。插接爪末端到斷路器連接應使用預制銅排連接，不得使用電纜過度彎曲連接，插接爪與母線連接處應采用銀-銀接觸，保證較低的接觸電阻，減少插接部位發熱量，保證高連接可靠性。插接箱內應采用高品質斷路器進行保護，且滿足 Ics=100%Icu 以確保故障保護性能的穩定性。2.32.4脫脂酸洗清水清洗清水沖洗去離子水高溫烘干靜電噴涂高溫固化磷化處理全套德國 WANGER 噴粉線083、靈活性方面：防噴淋的能力至關重要，母線要通過最薄弱面消防噴淋 1 小時的試驗，外殼不能有積水。2.52.6 母

12、線外殼噴涂環氧樹脂，通過耐鹽霧環境 1800 小時的試驗，滿足極端工況下的使用需求。母線的抗震能力在實際應用中對供電的穩定性也非常重要，產品要通過 GB 50260 及 GB/T 2424.25 規定的 AG5(ZAP=0.5g)地震測試。要能耐受地震里氏等級大于 7 級，地震烈度大于 9 級。且通過第三方認證，第三方實驗室需至少取得 CNAS 或 CMA 資質認可。2.7為滿足負載的靈活變化，母線槽直身段預留插接口對于所有電流等級的插接箱要通用，確保插接箱在更換時無需更換母線槽直身段，滿足電子廠房負載變化的需求。插接口分布密集，標準長度下插接口預留數量要達到 10 個，且滿足同一位置兩面同時

13、安裝插接箱。電子廠房生產過程連續不斷電，需要安全的帶電熱插拔功能，保障人身安全的同時在干線不斷電無負載的情況下能方便更換插接箱的配置。3.13.23.3094、智能性方面：通過分布在各個測溫點的無線溫濕度采集器，收集各監測點的溫度參數，并反饋到后臺，做到異常報警。為了減少運維成本，更方便的檢測電能質量，需要對母線設備的健康度，電力參數，電能質量等進行監控，主動對資產進行管理。母線全長測溫，與其他電氣設備不同，在母線運行過程中，母線本身的運行狀態很難通過一組確定的電力參數進行直觀的判斷。最直接能夠反應母線運行狀況的參數就是溫度，母線上某點的運行溫度有異常，就說明此處運行狀態異常，無論是環境因素，

14、負載因素還是母線本體運行因素，都會導致此處溫度異常。監測溫度能夠準確的定位異常點，為排查故障提供方便，節省運維成本。根據不同的應用場合，需要采取最合適的測溫方案。4.14.2無線測溫10通過光纖測溫主機引出特制測溫光纖，分布在測溫回路全長，對母線全長進行測溫，重點監測連接頭，插接口，彎頭等部位。測溫主機將各監測點的溫度信息同步到后臺，完成對母線溫度的監控。智能母線監控系統，根據電子廠房的實際應用場景，需要結合母線測溫及電能質量監測實時監控母線的運行狀態，功能設計上應包含設備健康度，溫升趨勢曲線，異常狀態告警等功能，進一步實現對母線設備及生產線運行過程的主動運維，精細化管理。面對生產線不斷更新擴

15、容的需求，相應的數字化及智能化模塊也需要能夠靈活的進行增減，相關組件靈活安裝，便于工程復制，提高調試效率。4.34.4光纖測溫11動力部分包括變壓器、配電柜之間的連接，柴發、UPS，一般由低壓配電室引至動力車間，為大型動力設備供電，例如風機，制冷機組，空壓機，空調，水泵等；電流等級高，需要滿足不斷電維護。多為點到點的輸電線路。在供電線路的選擇上重點考慮安全性和穩定性。電子廠房根據用電負荷一般分為動力和工藝兩部分：動力母線應用方案示例四.電子廠房配電干線母線槽應用方案概述12工藝部分一般由低壓配電室引至潔凈車間下夾層，為主要工藝設備供電；在潔凈車間母線經過插接箱取電，可以直接連接到工藝機臺，或為

16、插拔柜供電，特別是在供電產品的選擇上重點考慮靈活性、智能性。工藝母線應用方案示例電 子廠 房動 力配 電干 線系 統配電干線場景分類常見應用場合配電干線特點動力配電變壓器低壓側與進線柜的連接配電室內配電柜之間的連接柴發、UPS與配電柜之間的連接配電柜與風機、制冷機組、空壓機、空調、水泵等連接以點對點饋線母線為主電流等級較大大，16005000A單點故障影響面非常大一般無分支配電要求能夠保證配電干線長期穩定運行，減少甚至杜絕意外停電在保證高電能質量同時提供更好的節能效果配電干線能夠適應惡劣環境的考驗能夠實現配電干線的實時監控及資產管理偏重安全性、穩定性、智能性方面滿足客戶需求13電 子廠 房工

17、藝配 電干 線系 統配電干線場景分類常見應用場合配電干線特點工藝配電低壓配電出線柜至工藝機臺UPS出線柜至工藝機臺配電出線柜至插拔柜配電出線柜至生產負載電 流 較 低 于 動 力配電，電流等級適中一般630A3200A單點故障影響面大生產設備更新換代帶來的負荷頻繁變化有分支配電要求，需配置插接箱面板廠房插接箱電流等級以160A、250A、為主芯片廠房插接箱電流等級覆蓋160A800A范圍能夠保證配電干線長期穩定運行，減少甚至杜絕意外停電能夠應對生產設備更新換代以及負載變化帶來的分支配電負荷變化的挑戰實現了對設備運行狀態實時監控解決了配電線路相對分散，布設環境相對復雜的安裝問題能夠更好的節能實現

18、了配電干線的資產管理及主動運維偏向安全可靠性、靈活性、智能性方面滿足客戶需求14項目總 建 筑 面 積 約 為14 2 萬 平 方米，產品 以65”與 75”的 4 K/8 K、60Hz/120Hz TV 面板產品為主，投資總額為460億元人民幣。干線配電要穩定可靠，工期較緊，對供貨及安裝周期有要求，廠房空間有限，需要體積小 密集緊湊的母線槽。因工廠耗電量大，客戶對節能減耗，減少生產成本有較大需求，同時預算有限，尋求更低的建設成本支出。應用場景包括了配電室、發電機、潔凈廠房內工藝配電根據需求，使用合金母線，總長度約 35000米，主要母線供電回路覆蓋發電機-配電室動力母線：3200A，4000

19、A，防護等級IP54；配電室內柜-柜聯接母線：2500A，防護等級IP54；配電柜-廠房內工藝生產線配電母線：1250A，1600A，防護等級IP54；有分支回路需配置插接箱，電流等級覆蓋250A、400A、630A、800A。提供安全、可靠的低壓干線配電系統空間占用小，解決了空間緊張的問題電壓降小，供電回路長，優化了供電路由線路損耗低，節能，節約生產成本安裝簡單便捷，節約安裝時間和安裝成本設備靈活，滿足后期工藝變化要求 1、某面板廠房項目客戶關注點：母線應用場景及方案：客戶收益：五.典型項目案例15國內某晶圓代工廠。規劃產能3.5萬片/月。工廠下游涉及中高端智能手機，高性能計算機，AI等領域

20、。關鍵電源要求常年不斷電運行，對用電連續性、穩定性要求極高；母線分布廣，施工復雜，客戶對數字化運維有著極高的要求和期望。應用場景包括了配電室、潔凈廠房內工藝配電根據需求，使用銅母線，主要母線供電回路覆蓋發電機-配電室動力母線：2500A，3200A，防護等級IP54；配電室內柜-柜聯接母線：2500A，防護等級IP54；配電柜-廠房內工藝生產線配電母線：2000A，防護等級IP54；有分支回路需配置插接箱，插接箱電流等級覆蓋160A、200A、250A、400A、630A、1000A。分布式光纖測溫方案采用多測溫回路，共2臺測溫主機，測溫光纖覆蓋長度超20000米。后臺使用智能母線系統對全部電

21、力參數進行監控。用電可靠，完整的設備溫度監控，保證用電可靠性的高要求；主動式運維，快速溫度報警，實現電氣隱患的預警、預測與預防；實時掌控，任何溫度變化均在監控中，時刻掌握全局，提升管理效率。2、某芯片廠房項目客戶關注點：母線應用場景及方案：客戶收益：16電子制造業是我國實現產業高端轉型的重點行業，高端芯片更是“國之重器”，保障行業供電安全可靠是我們義不容辭的責任。電子廠房的供配電系統龐大、復雜且分散，關注客戶需求，解決客戶痛點，施耐德母線從細節出發，選用優質材料，采用先進結構設計，為業界帶來從配電主干線到分支，從電源端到負荷端，以及適應各種場景及環境，更加注重靈活性和性價比的完善的配電干線解決

22、方案。同時，完善的智能化系統進一步賦能安全生產，為客戶帶來更好的使用體驗。我們憑借優異的產品及服務能力，不論是在廠房的建設階段，還是在電子廠房全生命周期的使用及運維階段，施耐德母線會一直與客戶緊密合作，攜手共贏！總結本手冊采用生態紙印刷客戶關愛中心熱線：400 810 1315施耐德電氣（中國）有限公司Schneider Electric(China)Co.,Ltd北京朝陽區望京東路6號施耐德電氣大廈郵編：100102電話：(010)8434 6699傳真：(010)8450 1130Schneider Electric Building,No.6,East Wangjing Rd.,Chaoyang DistrictBeijing 100102 P.R.C.Tel:(010)8434 6699Fax：(010)8450 1130www.schneider-由于標準和材料的變更，文中所屬性和本資料中的圖像只有經過我們的業務部門確認以后，才對我們有約束ECATA10682019 11