低压配电柜铜排计算指南
低压配电柜铜排（又称母排）作为柜体内部的核心导电部件，其计算结果直接影响供电系统的安全性、可靠性与经济性。铜排计算核心围绕“载流量匹配、动热稳定校验、规格选型、用量核算”四大核心环节，需结合相关标准与实际工况综合分析。河北配电柜生产厂家德兰电气将详细拆解各计算步骤、核心公式及注意事项。
一、计算基础依据与核心参数
1.1 核心参考标准
德国标准DIN43671-1975：提供矩形铜排在标准工况（环境温度35℃、运行温度65℃）下的载流量基准值，是行业内常用的载流量参考标准，可通过系数换算适配不同工况。
低压柜设计制造标准GB/T7251.1-2013：规定柜体温升试验的基准条件——柜外平均环境温度35℃，柜内环境温度按55℃考虑（柜内比柜外高20℃），铜排最高允许运行温度105℃。
《工业与民用配电设计手册》第四版：提供特定工况（环境温度25℃、运行温度70℃）的铜排载流量表，需经系数换算后才能用于低压柜实际选型。
1.2 关键基础参数
环境温度（t₀）：低压柜内常规按55℃计算，特殊环境（如高温车间、户外）需根据实际情况调整。
铜排允许运行温度（t₁）：低压柜内裸铜排常规取105℃，涂漆铜排可参考DIN43671标准取值。
材质系数（a）：铜材质热稳定计算系数为13（铝材质为8.5）。
短路相关参数：额定短时耐受电流（Iₖ）、额定短路持续时间（tₖ，常规取4s，部分开关设备为2s或3s）。
铜排表面状态：涂漆铜排发射率0.9，裸铜排发射率0.4，二者载流量差异显著（涂漆铜排载流量更高）。
二、核心计算环节
2.1 载流量计算（核心前提：满足长期负荷电流需求）
载流量是指铜排在规定工况下长期连续运行时，温度不超过允许值的最大通过电流。需先确定基准载流量，再根据实际工况进行系数修正。
2.1.1 基准载流量获取
优先参考DIN43671-1975标准的基准载流量（环境温度35℃、运行温度65℃），部分常见规格裸铜排竖放基准载流量示例如下：
铜排规格（宽×厚，mm） | 基准载流量（A）（DIN43671，竖放） |
|---|---|
60×6 | 920 |
80×8 | 1300 |
100×10 | 1490 |
120×8 | 1580 |
也可参考《工业与民用配电设计手册》第四版或行业载流量表，需注意工况匹配。
2.1.2 工况修正系数（K₂）
当实际环境温度、允许运行温度与基准工况不一致时，需通过修正系数K₂调整载流量，公式为：
实际载流量（Iₐ）= 基准载流量（I₀）× 修正系数（K₂）
修正系数K₂可通过DIN43671标准曲线查询，核心规律如下：
当环境温度升高（高于35℃）或允许运行温度降低（低于65℃），K₂<1，载流量下降；
当环境温度降低（低于35℃）或允许运行温度升高（高于65℃），K₂>1，载流量提升。
示例：低压柜内环境温度55℃、铜排允许运行温度105℃时，查DIN43671修正曲线得K₂=1.3。则100×10裸铜排竖放实际载流量=1490A×1.3=1937A。
2.1.3 摆放方式修正
竖放铜排散热效果优于平放，载流量更高：同一规格铜排，竖放载流量比平放高约4%~8%（如100×10铜排在25℃环境下，平放载流量2174A，竖放2265A）。计算时需根据实际安装方式（平放/竖放）选择对应基准值。
2.2 热稳定校验（核心要求：承受短路电流热效应）
短路时大电流会产生大量热量，铜排需在规定短路持续时间内不被熔断，需通过热稳定校验确定最小截面积。
2.2.1 核心公式
热稳定校验最小截面积公式：
Sₘᵢₙ = (Iₖ / a) × √(tₖ / △θ)
参数说明：
Sₘᵢₙ：铜排最小截面积（mm²）；
Iₖ：额定短时耐受电流（A），取铜排上级开关的额定短时耐受电流；
a：铜材质系数，取13；
tₖ：额定短路持续时间（s），常规取4s，具体按开关参数；
△θ：短路时铜排温升（K），裸铜排常规取180K，4s短路持续时间取215K。
2.2.2 计算示例
已知系统额定短时耐受电流Iₖ=31.5kA，短路持续时间tₖ=4s，裸铜排△θ=215K，则：
Sₘᵢₙ = (31500 / 13) × √(4 / 215) ≈ 2423 × 0.136 ≈ 330mm²
即铜排截面积需不小于330mm²，对应可选100×10（截面积1000mm²）、80×10（800mm²）等规格（需同时匹配载流量）。
2.3 动稳定校验（辅助要求：承受短路电磁力）
短路电流会产生强大电磁力，可能导致铜排变形或损坏。动稳定主要通过铜排固定方式（绝缘子间距）、安装布局（避免宽面相对）保障，铜排截面积本身对动稳定影响较小，通常满足载流量和热稳定要求后，动稳定可通过合理安装实现，无需单独通过截面积调整。
三、铜排规格选型
规格选型需同时满足“载流量需求”和“热稳定最小截面积”，步骤如下：
计算实际负荷电流（Iₗ）：根据配电柜供电回路的额定功率、电压等级计算（三相回路Iₗ=P/√3Uₙcosφ）。
初选铜排规格：选择实际载流量Iₐ≥Iₗ的铜排规格（参考2.1节计算）。
热稳定校验：计算初选规格的截面积，需满足S≥Sₘᵢₙ（2.2节计算结果）。
确定最终规格：若初选规格同时满足载流量和热稳定要求，即可确定；若不满足，需增大规格重新校验。
示例：某低压柜回路负荷电流Iₗ=1600A，系统Iₖ=31.5kA、tₖ=4s。初选100×10裸铜排（截面积1000mm²），其实际载流量1937A≥1600A，截面积1000mm²≥330mm²（热稳定最小截面积），故确定选用100×10规格。
四、铜排用量核算
用量核算需按柜体结构（水平母线、垂直母线、分支母线）分类计算，结合安装余量综合统计。
4.1 水平母线用量
水平母线沿柜体顶部或中部敷设，长度主要与柜宽、进线方式相关：
上进线：水平母线长度≈柜宽（单柜）；多柜并排时，总长度=柜宽×柜数+搭接余量（每处搭接按50mm计算）。
侧进线：需考虑前后两段水平母线，总长度≈柜宽+0.5×柜宽（预留余量），建议增加1台柜的主母排量避免短缺。
母排出柜顶：若要求母排出柜顶200mm，实际长度需按400mm计算（含柜内搭接部分）。
4.2 垂直母线用量
垂直母线沿柜体立柱敷设，主要用于抽屉柜、出线柜：
抽屉柜垂直排：满抽屉时单相长度按2000mm核算；零排长度≈1.8m（含上下固定余量）；北京地区需增设垂直地排，长度与零排一致。
分支垂直排：按实际敷设高度计算，每相增加500mm搭接余量（母线框前置）或400mm（母线框后置），统一按500mm核算。
4.3 特殊柜型用量补充
框架断路器柜：混装柜按“1台框架断路器柜+1台抽屉柜”用量核算；带计量的进线柜，每相增加0.4m；断路器上方带刀熔开关，每相增加0.4m。
电容柜：三相横排长度≈柜宽；常规800mm宽柜每相2m（竖排+横排）；1000mm宽每相加0.2m，1200mm宽每相加0.4m。
三相五线系统：需增加引下地排，每相按2.3m核算。
五、关键注意事项
标准适配性：严禁直接使用《工业与民用配电设计手册》第四版载流量表用于低压柜选型，需按GB/T7251.1标准修正工况参数。
环境修正：高温、高海拔环境需进一步降低载流量（高海拔每升高1000m，载流量下降3%~5%）。
PE排规格：无特殊要求时，PE排截面积按主母排规格选取（主母排≤16mm²时，PE排=主母排；16<主母排≤35mm²时，PE排=16mm²；主母排>35mm²时，PE排=主母排/2）。
搭接余量：所有母线计算需预留搭接长度（常规50~100mm/处），避免现场安装短缺。
表面处理：低压柜内多采用裸铜排，若需涂漆需按涂漆铜排载流量计算，避免载流量不足。
低压配电柜铜排计算的核心逻辑是“先满足长期负荷的载流量，再保障短路工况的热稳定”，规格选型需双重校验，用量核算需结合柜体结构与安装细节。实际计算中需严格匹配工况参数，参考权威标准，避免因参数偏差导致安全隐患。若需精准计算，建议结合具体项目的负荷数据、系统短路参数及柜体设计图纸进一步细化。
