第一节-母线

《发电厂变电站电气设备》第八章母线、电力电缆及绝缘子第一节母线教学内容本节教学内容一、母线的作用二、母线的结构类型三、母线的安装和维护首页一、母线的作用母线：在发电厂和变电站的各级电压配电装置中，将发电机、变压器等大型电气设备与各种电器装置连接的导体。母线的作用：汇集、分配和传送电能母线包括：一次设备部分的主母线和设备连接线、站用电部分的交流母线、直流系统的直流母线、二次部分的小母线等。首页二、母线的结构类型（一）敞露母线1.按母线的使用材料分类（1）铜母线（2）铝母线（3）铝合金母线（4）钢母线铜具有导电率高、机械强度高、耐腐蚀等优点，但在工业上有很多重要用途，而且产量少，价格贵，故主要用在易腐蚀的地区（如化工厂附近或沿海地区等）。铝的导电率仅次于铜，且质轻、价廉、产量高，在屋内和屋外配电装置中广泛采用。有铝锰合金和铝镁合金两种。铝锰合金母线载流量大，但强度较差，采用一定的补强措施后可广泛使用；铝镁合金母线机械强度大，但载流量小，焊接困难，使用范围较小。钢的机械强度大，但导电性差，仅用在高压小容量电路（如电压互感器回路以及小容量厂用、所用变压器的高压侧）、工作电流不大于200A的低压电路、直流电路以及接地装置回路中。二、母线的结构类型2.按母线的截面形状分类（1）矩形截面母线（2）圆形截面母线（3）槽形截面母线（4）管形截面母线（5）绞线圆形软母线常用在35kV及以下、持续工作电流在4000A及以下的屋内配电装置中。散热条件好，集肤效应小，安装简单，连接方便。当工作电流超过最大截面的单条母线之允许电流时，每相可用两条或三条矩形母线固定在支持绝缘子上，每相矩形母线的条数不宜超过三条。用在110kV及以上的户外配电装置中以防止发生电晕。常用在35kV及以下，持续工作电流在4000～8000A的配电装置中。优点：电流分布均匀，集肤效应小、冷却条件好、金属材料的利用率高、机械强度高。常用在110kV及以上，持续工作电流在8000A以上的配电装置中。优点：集肤效应小，电晕放电电压高，机械强度高，散热条件好。钢芯铝绞线由多股铝线绕单股或多股钢线的外层构成，一般用于35kV及以上屋外配电装置中。组合导线由多根铝绞线固定在套环上组合而成，用于发电机与屋内配电装置或屋外主变压器之间的连接。二、母线的结构类型（二）封闭母线1.封闭母线的结构类型（1）按外壳材料分（2）按外壳与母线间的结构形式分1）不隔相式封闭母线2）隔相式封闭母线3）分相封闭式母线用外壳将母线封闭起来，用于单机容量在200MW以上的大型发电机组、发电机与变压器之间的连接线以及厂用电源和电压互感器等分支线。塑料外壳母线和金属外壳母线三相母线设在没有相间板的公共外壳内，只能防止绝缘子免受污染和外物所造成的母线短路，而不能消除发生相间短路的可能性，也不能减少相间电动力和钢构的发热。三相母线设在相间有金属（或绝缘）隔板的金属外壳之内，可较好地防止相间故障，在—定程度上减少母线电动力和周围钢构的发热，但是仍然可能发生因单相接地而烧穿相间隔板造成相间短路的故障。每相导体分别用单独的铝制圆形外壳封闭。根据金属外壳各段的连接方法，又可分为分段绝缘式和全连式两种。二、母线的结构类型2.全连式分相封闭母线的基本结构（1）载流导体（2）支柱绝缘子（3）保护外壳（4）伸缩补偿装置（5）密封隔断装置一般用铝制成，采用空心结构以减小集肤效应。当电流很大时可采用水内冷圆管母线。采用多棱边式结构以加长漏电距离，每个支持点可采用一个至四个绝缘子支持。一般采用三个绝缘子支持的结构，具有受力好、安装检修方便、可采用轻型绝缘子等优点。由5～8毫米的铝板制成圆管形，在外壳上设置检修与观察孔。在一定长度范围内设置焊接的伸缩补偿装置；在与设备连接处适当部位设置螺接伸缩补偿装置。封闭母线靠近发电机端及主变压器接线端和厂用高压变压器接线端，采用大口径绝缘板作为密封隔断装置，并用橡胶圈密封，以保证区内的密封维持微正压运行的需要。二、母线的结构类型3.全连式分相封闭母线的特点优点：（1）运行安全、可靠性高（2）母线附近钢构中的损耗和发热显著减小（3）短路时母线之间的电动力大为减小（4）母线的载流量可做到很大缺点：（1）有色金属消耗约增加—倍。（2）外壳产生损耗，母线功率损耗约增加—倍。（3）相同截面母线载流量减小。各相的外壳相互分开，母线封闭于外壳中，不受自然环境和外物的影响，能防止相间短路，同时外壳多点接地，保证了人员接触外壳的安全。三相外壳短接，铝壳电阻很小，外壳上感应产生与母线电流大小相近而方向相反的环流，环流的屏蔽作用使壳外磁场减小到敞露母线的10%以下，壳外钢构发热可忽略不计。当母线通过三相短路电流时，由一相电流产生的磁场，经其外壳环流屏蔽削弱后所剩余的磁场再进入别相外壳时，还将受到该相外壳涡流的屏蔽作用，使进入壳内磁场明显减弱，作用于该相母线电动力一般可减小到敞露母线电动力的1/4左右。同时，各壳间电动力也减小很多。母线和外壳可兼作强迫冷却的管道。二、母线的结构类型（三）绝缘母线由导体、环氧树脂渍纸绝缘、地屏、端屏、端部法兰和接线端子构成，最适用于紧凑型变电站、地下变电所及地铁用变电站，占地面积减少，运行可靠。主要优点（1）绝缘母线全绝缘，相间距不受电压等级的限制，只取决于安装尺寸，相间距大大减小，且运行可靠。（2）单根绝缘母线可根据通过的电流的大小设计，可满足任何电流的要求，避免了电流较大时使用多根电缆并用所带来的电流不平衡问题。（3）绝缘母线绝缘层的无模具浇注故意使得母线的形状尺寸可根据需要做随意调整，满足各种需要。（4）绝缘母线连接装置的使用使得绝缘母线的安装非常灵活，可根据不同的空间位置、安装尺寸做随意分段组合，同时还可弥补由于某种原因造成的安装尺寸上的一些偏差。三、母线的安装和维护1.母线的加工和制作（1）硬母线的校直（2）母线的下料（3）硬母线的弯曲（4）母线接触面的处理硬母线使用前应检查母线表面是否光洁平整，不应有裂纹、变形和扭曲现象。母线若有一定程度的弯曲和扭曲，需进行校直。硬母线的具体尺寸一般根据现场的情况来确定。手工下料采用钢锯，机械下料可用锯床、电动剪冲机等。下料时母线要留有适当的裕度。软母线施工要求满足设计规定的弧垂值，并使三相母线的最低点在同一水平。在切割导线时端头应加以绑扎，切断端面应整齐、无毛刺，并与线股垂直。使用砂轮切割机切割时，导线应在砂轮切割台夹具上夹紧。铝股切割时一般采用手锯，切割时严禁锯伤钢芯。当铝股锯至最内层时只能锯其铝股的2／3处，然后用手将其撇断。等差弯两侧平行度偏差最大不得超过3mm。弯曲部分应无裂纹，无明显褶皱。平弯立弯扭弯鸭脖弯处理方法：人工和机械加工好的接触面用钢丝刷刷去表面的氧化层，再涂上一层电力复合脂。具有镀银层的母线搭接面，不得进行锉磨。母线接触面加工必须平整、无氧化膜。经加工后其截面允许的减小值：铝母线不应超过原来的5％，铜母线不应超过原来的3％。三、母线的安装和维护2.母线的布置（1）水平布置（2）垂直布置（3）槽形母线布置（4）软母线的布置如图所示：三相母线固定在支持绝缘子上，具有同一高度。竖放式：散热条件好，母线的额定允许电流较其他放置方式要大，但机械强度不是很好。平放式：载流量不大，机械强度较高如图（c）所示：三相母线分层安装，采用竖放式垂直布置，散热性强，机械强度和绝缘能力较高。如图所示：槽形母线均采用竖放式，每相均由两条相同母线之间每隔一段距离用焊接片进行连接，构成一个整体。一般为三相水平布置，用绝缘子悬挂。三、母线的安装和维护3.母线的相序排列要求（1）上、下布置的交流母线，由上到下排列为U、V、W相；直流母线正极在上，负极在下。（2）水平布置的交流母线，由盘后向盘面排列U、V、W相；直流母线正极在后，负极在前。（3）引下线的交流母线，由左到右排列为U、V、W相；直流母线正极在左，负极在前右。三、母线的安装和维护4.母线的固定１－母线;２－铜板;３－螺钉;４－间隔钢管;5－铁板;６－拧入钢板;７－绝缘子;８－撑杆单条矩形母线三条矩形母线槽形母线母线固定在支持绝缘子的端帽或设备接线端子上的方法：直接用螺栓固定、用螺栓和盖板固定、用母线固定金具固定。三、母线的安装和维护5.母线的连接（1）硬母线的连接（2）软母线的连接连接方式：液压压接、螺栓连接、爆破压接连接螺栓应选用镀锌螺栓。为了使螺栓拧紧后作用在母线上的压力，在靠母线的表面上应加装平垫圈，螺母侧应装有弹簧垫圈，可防止螺母松动，且在母线热胀冷缩时起到缓冲作用。相邻螺栓应有3mm以上的距离，以避免母线接头紧固螺栓间形成闭合磁多片母线间，应保持不小于母线厚度的间隙，并在两片母线间加装间隔垫以防止母线在运行中产生振动，但相邻的间隔垫距离应大于5mm，以免形成闭合磁路。为防止热胀冷缩时使母线、设备及绝缘子等受到损伤，在施工中：用螺栓直接固定母线时，母线上的螺栓孔应做成长圆形；用螺栓和盖板固定母线时，可采用在螺栓上增加垫圈的方法，使盖板和母线之间留出1～1.5mm间隙；用母线固定金具固定时，也应通过加垫圈的方法使固定金具和母线之间留出1～1.5mm间隙；在适当位置安装母线伸缩节，每隔以下长度设置一个：铝母线15～20m；铜母线20～30m；钢母线30～50m。母线伸缩节的截面不应小于母线截面的1.2倍。当矩形铝母线长度大于20m、铜母线或钢母线长度大于30m时，母线间应加装伸缩补偿器。1－补偿器；2－母线，3－支柱绝缘子4,8－螺栓；5－垫圈；6－衬垫；7－盖板母线伸缩补偿器母线硬性连接在伸缩补偿器间母线端开有长圆孔，供温度变化时自由伸缩，螺栓8并不拧紧。补偿器由厚度0.2～0.5mm薄片叠成，数量应与母线的截面相适应，材料与母线相同。当母线厚度小于8mm，可直接利用母线本身弯曲的办法来解决。1）设备线夹2）耐张线夹3）T型线夹4）母线连接用金具5）间隔棒用于母线或引下线与电气设备的接线端子连接用于高空主母线的挂设用于主母线引至电气设备的引下线的连接包括压接管、并沟线夹。用于双线的连接和平整三、母线的安装和维护6.母线的着色（1）三相交流母线：U相—黄色，V相—绿色，W相—红色（2）单相交流母线：从三相母线分支来的应与引出相颜色相同（3）直流母线：正极—赭色，负极—蓝色（4）直流均衡汇流母线及交流中性汇流母线：不接地者—紫色，接地者—紫色带黑色横条软母线因受温度影响而伸缩较大以及各股绞线常有相对扭动都会破坏着色层，故不需着色。三、母线的安装和维护7.母线维护的基本要求（1）母线安装完毕后，应把现场清理干净，特别是开关柜主母线内部等隐蔽的地方。支持绝缘子擦拭干净，再检测绝缘电阻和进行耐压试验。（2）母线在正常运行时，支持绝缘子和悬式绝缘子应完好无损，无放电现象。软母线弧垂应符合要求，相间距离应符合规程规定，无断股、散股现象。硬母线应平直，不应弯曲，各种电气距离应满足规程要求，母排上的示温蜡片应无融化；连接处应无发热，伸缩应正常。（3）母线的检修工作内容包括：清扫母线，检查接头伸缩节及固定情况；检查、清扫绝缘子，测量悬式绝缘子串的零值绝缘子；检查软母线弧垂及电气距离；绝缘子交流耐压试验等。（4）软母线损伤的原因：本身质量因素、长期通过负荷电流造成发热、气候条件的影响以及其他外部情况影响。导线损伤有下列情况之一者，必须锯断重接：1）钢芯铝线的钢芯断股。2）钢芯铝线在同一处损伤面积超过铝股总面积的25％，单金属线在同一处损伤面积超过总面积的17％。3）钢芯铝线断股已形成无法修复的永久变形。4）连续损伤面积在允许范围内，但其损伤长度已超出一个补修管所能补修的长度。导线损伤修补方法：补修管压接法、缠绕法、加分流线法、铜绞线绑接法、铜绞线叉接法以及液压法。思考练习思考练习1.母线在配电装置中起什么作用？各种不同材料的母线在技术性能上有何区别？2.母线常见的截面形状有哪些？各种截面形状有什么特点？3.常见的母线布置方式有哪几种？应考虑哪些因素？4.对母线进行着色有什么好处？5.试简要说明全连式分相封闭母线结构特点和作用。