第6章厂用配电装置

6-1第6章厂用配电装置6.1配电装置母线6.1.110kV母线三相10KV母线采用共相封闭母线的形式布置在10KV开关柜的后部的上半部分的母线室内，10KV母线由3条10mm*60mm的矩形铜母线组成母线小段，每相母线由数段这样的母线小段通过六角螺栓连接而成一相母线，同时在螺栓连接的地方又作为每个开关柜的一次侧触头的引接线。三相母线中的两边相以前后交替（竖放）的方式布置在前部，而中间相则以上下交替（水平放置）的方式布置在后部，三相母线呈三角形布置。（见图1及图2所示）继电器柜小车开关柜出线及CT柜母线室10KV母线一次侧连接导线导线绝缘层开关静触头静触头绝缘套A相B相C相电流互感器静触头绝缘套二次侧连接导线图110KV母线结构示意图端部母线及连接端部母线及连接中间段母线及连接六角螺栓六角螺栓六角螺栓图210KV母线结构示意图（母线大小：3*10mm*60mm=1800Sq.mm)6-2通过打开开关柜后上部的可移动端盖便可进入母线室内进行连接工作，也可以通过打开开关柜后部的电缆端接线的端盖而进入母线室进行工作。从图2可知，如果要在两边增加开关柜则可以通过打开母线室两端的盖板，拆开六角螺栓及连接线后便可增加母线段及开关柜。三相母线通过每个开关柜的一次侧引接线进行支撑，没有单独的支持绝缘子。6.1.23kV母线三相3kV母线按竖直布置的方式安装在开关柜的下部母线室内，每相母线均分别由三条矩形截面积的铝导体组成的母线小段通过螺栓连接而成完整的三相母线。螺栓与开关的静触头连为一体，因此母线的固定较为简单。三相母线小段通过每个开关的一次静触头的螺栓结构固定成完整的三相母线。正因为这样的母线连接方式，所以母线的加长工作非常方便。如要增加开关柜及母线，则可打开端部开关柜的母线室的盖板，拆开固定端部开关柜母线的六角螺栓便可增加开关柜及进行母线的加长工作。3kV开关柜的结构及母线的连接方式参见图3及图4所示。小车开关柜绝缘套开关静触头3KV母线室六角螺栓母线3KV电缆出线室继电器柜图33KV母线布置简图端部母线及连接端部母线及连接中间段母线及连接六角螺栓六角螺栓六角螺栓图43KV母线结构示意图6-36.1.3380V母线在厂用低压配电装置中，380V母线采用矩形截面积的铜导体作材料，根椐配电母线的负荷容量的不同，组成每相380V母线的铜导体的数量也不相同。如机组的380V锅炉段及汽机段每相母线由三条铜导体组成，保安段每相母线由二条铜导体组成，而380V化水段每相母线则由四条铜导体组成。虽然组成每相母线的铜导体的数量不同，但每条铜导体的大小及形状则都相同。在厂用低压配电装置中，380V三相母线布置在配电装置的顶部的母线室中，三相母线采用竖放的方式水平排列在母线的绝缘支架上，从顶部的母线上引出分支母线供母线室下部的配电装置。380V母线及分支母线的连接参见图5及图6。380V母线的技术参数见下表：项目参数项目参数导体材料铜额定正常电流800-3200A母线截面积1008mm2短时电流定额1秒80kA分支母线截面积315mm2短时电流定额3秒50kA接地母线截面积315mm2空气中最小爬距相对相19mm绝缘介质空气空气中最小爬距相对地25mm母线绝缘支持架六角螺栓图5380VA相母线的布置分支母线图6分支母线连接图6-46.219kV封闭母线一、概述在我厂的660MW的发电机组中发电机定子的额定电流高达22858A，用作连接发电机定子出线端及主变压器之间的母线因大电流导线而产生强大的交变磁场，这一强大的磁场的存在便使得大电流母线周围的支持钢架等构件在交变磁场的作用下产生涡流损耗及磁滞损耗而发热。对运行的经济性产生影响，同时也恶化了设备的运行条件及工作人员的工作环境。另一较为突出的矛盾便是大电流母线在三相短路故障时产生的巨大的电动力，这一电动力可能造成对母线本身或导体的支持物的机械损坏。当三相母线水平布置时，当发生三相短路故障时所产生的电动力最大，且又以中间相所产生的电动力为最大，其值可以下式计算：Fmax=（1.73*L*Ich2/a)*10-7(N)式中：L：母线支持绝缘子间的距离（m）a:相间距离（m）Ich:三相短路时的冲击电流（A）基于以上的两个原因，在选用发电机出线母线时采用分相封闭母线则可以降低大电流母线周围的交变磁场强度，从而降低大电流导体附近的钢构件的发热及降低母线的相间故障概率；同时采用分相封闭母线后可以从根本上避免三相短路故障的发生。二、分相封闭母线的基本工作原理所谓分相封闭母线就是用塑料外壳或金属外壳分别将三相母线导体封闭起来，因塑料外壳对电磁场不起屏蔽作用，因此在发电厂的大电流封闭母线中一般很少采用。发电厂中一般采用金属外壳的封闭母线，用以降低大电流母线周围的交变磁场。在我厂的19KV的封闭母线系统中，在发电机定子出线接线箱、发电机侧PT入口封母外壳、励磁变高压侧封母外壳、主变低压侧PT入口封母外壳、穿墙套管及两台厂高变高压侧入口封母外壳间分别装有短路板而将三相外壳连接起来。从而使发电机定子端部至发电机侧PT入口封闭母线的三相母线的外壳形成电气回路；在穿墙套管前及主变低压侧PT封母外壳间形成电气回路；在两台厂高变高压侧封母外壳间形成电气回路。而在发电机侧PT的“T”型接头到至发电机出口开关的封母的三相外壳间不形成电气回路，在B厂高变的“T”型接头到至主变压器低压套管间的封母的三相外壳间也不形成电气回路。这两种不同的结构对封闭母线外壳的交变磁场的削弱作用也不相同，以下分别介绍以一端带短路板结构及两端带短路板结构的两类封闭母线分别说明其不同的工作原理。1.一端带短路板结构的封闭母线：（见图1）此类母线主要指发电机侧PT的“T”型接头到至发电机出口开关的封母及B厂高变的“T”型接头到至主变压器低压套管间的封母，当封闭母线的三相导体有电流通过时，则每相封母的外壳上便会因其他两相的封母导体的作用而产生交变磁场，这一交变磁场作用在封母外壳上而产生涡流，此涡流磁场则对感应产生涡流的磁场（由其他两相封母导体产生）起去磁（屏蔽）作用，从而使相邻母线作用于该母线上的磁场得到减少，也就是说封闭母线外壳周围的交变磁场强度下降了，在一定程度上降低了母线正常运行时封闭母线周围交变磁场对钢架构件的发热及母线故障时所产生的电动力。因此，采用封闭母线后封闭母线周围的交变6-5磁场比裸露母线周围的交变磁场强度降低了，从而起到了屏蔽磁场的作用，同时采用封闭母线后导体不容易受污染。2.两端带短路板结构的封闭母线：（见图2）此类封母主要指发电机定子端部至发电机侧PT入口侧封闭母线、穿墙套管前及主变低压侧PT入口侧封母及主封母至两台厂高变高压侧的封母。当封闭母线的三相导体有电流通过时，载流导体在封闭母线外壳上产生交变磁场，这一交变磁场作用在封母外壳上时便会产生轴向环流，且三相轴向环流(I1、I2、I3)的矢量和为零，此轴向环流产生的磁场对其他两相封闭母线的导体产生的磁场起去磁（屏蔽）作用。因此封闭母线外壳的磁场强度便大大减小。与一端带短路板的封闭母线相比较而言，两端带短路板的封闭母线除在封母外壳上感应产生涡流外还感应产生轴向环流，也就是说两端带短路板结构的封闭母线外壳周围的交变磁场强度比一端带短路板结构的封闭母线外壳的交变磁场强度下降得多，因此母线故障时所受的电动力也将大大降低。橡胶绝缘环导体涡流I涡流I涡流I短路板图1一端带短路板结构的封母A厂高变B厂高变主封母橡胶绝缘环橡胶绝缘环橡胶绝缘环短路板短路板橡胶绝缘环轴向环流I1轴向环流I2轴向环流I3I3I3I2I1I1I2图2两端带短路板结构的封母三、我厂19kV封闭母线的结构1.封闭母线导体及外壳的大小及材料可参见表一中所列数据。2.发电机出线端与封闭母线的连接（见图4）为防止发电机振动传到封闭母线系统，发电机出线端子与封闭母线的导体的连接经过四块连接片连接，其中每块连接片由数块软铜片组成。发电机出线端子外壳与封闭母线外壳之间则通过橡胶波纹管连接，这样可以防止封闭母线与发电机之间的振动的相互传递，也可以防止发电机与封母间热胀冷缩不同而造成接触不良。6-63.封闭母线外壳间的连接在发电机出线端子箱（封母连接点）有一接地点用来消除封母外壳上感应危险的电压。三相封闭外壳与发电机出口开关两端、PT柜、励磁变高压侧套管、接地变高压侧套管、厂高变高压侧套管及主变压器高压侧套管之间采用绝缘橡胶环连接。在PT柜、励磁变及厂高变入口的三相封闭母线外壳之间分别设有短路板用以形成轴向感应环流的通路。4.封闭母线导体的支持方式（见图4）封闭母线中导体采用四绝缘子支持方式。每隔4~5米设有一组支持绝缘子。有关绝缘子的参数见表一。5.封闭母线外壳的支持方式封闭母线均经支持绝缘子支撑在钢梁上或墙上，在发电机出口开关后经穿墙套管穿出。有关支持绝缘子的参数见表一。6.电压互感器柜（见图3）电压互感器装于带抽屉的小车上，经外壳将抽屉式小车密封起来安装在地上，电压互感器采用单相布置结构方式。在发电机侧采用多层柜式，包括有三组电压互感器。在主变压器低压侧采用单层柜式布置，包括有一组电压互感器。7.避雷器在主变压器间隔内的封母与主变高压侧套管之间有一安装有避雷器的“T”型分支封母小段。避雷器用来防止雷电波对变压器及发电机等设备的损坏。8.封闭母线冷却：19kV封闭母线采用微压（5mbar）压缩空气冷却。运行过程中必须保证压缩空气的干度，同时保证经处理后的空气中的离子含量在允许范围。橡胶绝缘环导体PT柜PT小车操作机构图3电压互感器柜布置6-7表一：19kV封母系统组件技术参数序号项目分类参数序号项目分类参数1系统数据正常线电压19kV5封母支持绝缘子额定工作电压3.3kV最高线电压24kV额定冲击电压40kVP正常频率50Hz额定一分钟工频耐压8.5kV对地雷冲击耐压125kVP材料拉塑体模注混合物一分钟工频耐压50kV材料标准BS57342主封母额定相电流25924A外部爬距76mm短路电流152kA,1s6穿墙套管封母密封方式带氯丁橡胶的铝架不称短路电流379kAP材料铝冷却方式自然冷却材料标准BS1470-1978导体大小1050*15mm7电压互感器柜PT低压接地方式滑动连接导体材料铝PT柜大小2000*1490*1720mm外壳材料铝8电压互感器容量200VA3“T”型接口封母额定相电流1408A精度等级0.5短路电流247kA,1s初级电压19/3kV不称短路电流750kAP次级电压110/3V冷却方式自然冷却设计标准BS3941导体大小160*12mm9避雷器型号MC24导体材料铝额定电压24kV导体最大温升90℃标准放电电流10kA外壳大小810*6mm电流冲击值100kA（4.1μs）外壳材料铝10损耗每相一米的损耗（导体+外壳）1100W4导体支承绝缘子额定工作电压24kV额定冲击电压125kVP额定一分钟工频耐压50kV材料环氧树脂铸件材料标准BS3861外部爬距360mm6-8出线端部发电机连接端发电机中性点接地变11PT柜12、13PT柜发电机励磁变发电机出口开关14PT柜19KV封母接地变压器A厂高变B厂高变避雷器主变压器厂高变冷却器厂高变冷却器1111222222222233341：封母支持绝缘子2：封母橡胶绝缘连接件3：封母短路板4：封母穿墙套管图419KV封母总体结构示意图封母导体的支持绝缘子软铜片连接件法兰发电机端部与封母的连接示意简图外壳导体导体支持绝缘子接地点封母冷却气源332