绝缘管型母线在水电站中的应用

YUNNAN WATER POWER

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绝缘管型母线在水电站中的应用

王岭

（中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，云南 昆明 650051）

摘　要：随着电网的快速发展，电气新材料、新设备，新技术的推广应用，通过分析当前一种新型的导体——绝缘管型母线的性能和主要特点，并通过对不同类型母线的比较，论述了在水电站发电电压母线选型设计中，采用绝缘管型母线的合理性和可行性。关键词：绝缘管型母线；水电站；发电电压母线选择;应用

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中图分类号：TM642.6 文献标识码：B 文章编号：1006-3951(2016)03-0129-02

DOI：10.3969/j.issn.1006-3951.2016.03.036

0 引言

绝缘管型母线是目前较新型的一种母线，利用铜或者铝作为导体，外敷绝缘的一种母线。该母线具有较大的电流，良好的绝缘，高机械强度，现场易于敷设安装[1-5]，运行维护成本低的特性，在中小型水电站中得到应用，获得了较好的效果。

及轴向电压分布均匀，绝缘强度和抗短路能力强，主绝缘外采用有机复合外套加以保护，强化了主绝缘的电气强度及沿面电位分布的均匀性和耐恶劣气候能力。见图1。2.2 绝缘管型母线的特点

1 发电电压母线的选择

目前，在水轮发电机出口电压为10kV及以下，额定电流在5 000A以下的中小型水电站中，发电机出口母线由于电缆需要多根并联，电流不均匀，电缆终端要求较高，敷设不便，因而较少选用电缆作为发电机出口母线，通常选用共箱母线。但共箱母线体积较大，布置不够灵活，不能完全避免相间短路，故障隐患较多，年检修维护成本较高。绝缘管型母线是一种较新型母线，损耗小，管径较小，采用标准化设计，现场布置安装连接方便，相间绝缘，可避免相间短路，综合性价比较高。

[6]

图1 绝缘管型母线结构图

2.2.1 绝缘性能好

绝缘管型母线采用聚四氟乙烯或者聚酯薄膜作为主绝缘，有优良的电气性能和化学稳定性，介质损耗小，阻燃，耐老化。该母线采用密封屏蔽绝缘方式，具有以下特点：①电场分布均匀；

②控制电位和限制电场突变；③避免在绝缘表面

产生局部放电；④传导泄漏电流和充电电流；⑤

对危险的接触电压进行防护，外壳接地，电位为零。端部设有均压电容屏，绝缘强度高，取消穿墙套管和支柱绝缘子。2.2.2 载流量大

绝缘管型母线采用铜或者铝管作为主导体，导体为空心，管外表为圆形表面，表面积大，导体表面电流密度分布均匀；相比较，矩形导体有棱角，表面电荷易聚集在棱角，引起母线局部温升较高，造成电能传输浪费。因此绝缘管型母线适合工作电流大的回路[7]。2.2.3 集肤效应低功率损失小

绝缘管型母线的集肤效应系数低，Kf≤1，

2 绝缘管型母线结构及特点

2.1 绝缘管型母线的结构

绝缘管型母线结构如下图1所示。其中①为接线端子；②为密封面；③为硅橡胶伞裙；④为外护套；⑤为内护套；⑥为电容型绝缘体；⑦为导流体；⑧为末屏引线。

绝缘管型母线采用电容均压原理，在管型导体上绕制绝缘材料，根据电压等级设计包绕层数，在设定的层数中制作电容屏构成一串同轴圆柱电容器，主绝缘采用变屏距均压设计，电容屏径向

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收稿日期：2016-02-01

作者简介：王岭(1983)，男，何南新野人，工程师，主要从事水电站电气设计工作。

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云南水力发电2016 年第3 期

交流电阻小，因而母线的功率损失小，对周边的导磁材料无电磁感应，无涡流损耗。2.2.4 允许应力大机械强度高。

绝缘铜管母线的允许应力为矩形母线的4倍，运行荷载可承受的短路电流大，机械强度高，使得母线支撑跨距加大，在50kA短路电流下，80×6mm铜管母线跨距可达12m，可直接与10kV开关柜连接，减少了相应的支柱绝缘子，母线金具以及土建构架基础。2.2.5 温升性能好

绝缘管型母线为空心导体，母线两端设置呼吸口，空气能在母线内径风道流动，自然形成热空气对流，散热条件好，温升低。2.2.6 抗电气震动性能强

绝缘管型母线每相是密封屏蔽绝缘，内部无凝露产生，且消除了外界潮气、灰尘以及外物所引起的接地和相间短路故障，运行具有高度的可靠性[8]

。2.2.7 安装方便

绝缘管型母线弯曲半径小，相间距小，布局灵活，走廊占用空间小，不仅可以在户内、户外架空铺设，同时也可以在电缆沟、电缆夹层、电缆隧道、墙壁上铺设。现场连接方便，安装简单。绝缘管型母线构架简明，布置清晰，维护工作量小。另外，现场安装中，绝缘管型母线与发电机、主变压器、开关柜等设备之间的连接，采用软伸缩节连接，确保各设备与绝缘管型母线可靠连接，保证连接处的温升在规定范围内。绝缘管型母线使用的中间连接器（用于管体间的连接），采用补强衬管焊接方式，接头处的绝缘结构形式和管型母线相同，连接处应无明显凸起，以保证绝缘处理时无气隙残留、降低局放水平，确保接头处的绝缘外表电位为零，以保证运行维护安全

[9-10]

。

3 应用实例

3.1 电站概况

老挝某水电站工程装机容量2×34.5MW，单元接线，发电机额定电压为11kV，额定电流2 130A。电站厂房较为紧凑，又需布置较多的机电设备。为方便发电电压母线及其他设备布置，经与电站业主方协商，决定采用绝缘铜管母线。经计算，选用额定电压12kV，额定电流为2 500A，尺寸为60×8mm（外径×壁厚）的绝缘铜管母线。绝缘管型母线布置见图2。从发电机出口至开关柜之间的绝缘铜管母线为户内布置，从开关柜

室穿过厂房边墙至变压器低压侧之间的绝缘铜管母线为户外布置。户内段采用吊装方式，户外段采用地面支架支撑方式。现场布置极为灵活方便，适应性非常强。

3.2 绝缘管型母线安装及工艺要求

1）在该水电站中，绝缘母线支架、托架、包箍、固定金具等随母线本体均由供货厂商提供。所有暴露在大气中的金属部件采用具有可靠的防锈层材料制成。

在现场安装时，对于绝缘管型母线的铜管端部作倒圆角处理，铜管端部连接面应镀银或搪锡，确保具有较低的接触电阻及防腐蚀功能。

2）中间接头要求：接头应满足通流和温升要求，接头处的绝缘结构形式和管型母线相同，并确保接头处的绝缘外表电位为零，以保证运行维护的安全。

3）终端接头要求：绝缘铜管型母线与设备之间采用铜质软连接方式。

4）接地要求：整相绝缘管型母线接地电容屏必须全部可靠接地，包括中间接头处的屏蔽绝缘套管，接地方式为一点接地（可分段各自独立接地），避免绝缘管型母线的接地线因多点接地而产生环流，保证外层接地屏满足人体能安全触摸的要求。

5）绝缘管型母线现场验收要求。验收绝缘管型母线时，其表面应光滑无伤痕；主绝缘电阻应不小于15 000MΩ·m绝缘铜管母线布置方案清晰简明，与发电机、开关柜、主变压器端子的连接也十分简单，并且铜的温度线性膨胀系数小于铝及其合金导体，因此在不长的距离内铜管母线无需加母线伸缩节（导体与其他设备间的连接须装设）。一般情况下，由专业的供货厂商负责管母线的现场施工、安装费用，对于施工方而言，可以极大的减少安装工程量。同时，管型母线安装后，几乎可以终身免维护，维护运行成本低，达到了电站经济运行的目的[11]。

5 结语

绝缘管型母线采用聚四氟乙烯或者聚酯薄膜作为绝缘材料，具有良好的电学性能和热老化性能，提高了产品的稳定性和可靠性。该型母线具有结构简单、体积小，综合性价比高等优点，属于节能环保型输电设备，有很高的技术经济指标，为中小型水电站的安全运行、 (下转第137页)

蔡葆锐 云南省清洁能源协调发展问题研究137

不确定因素增加，特别是在经济全球化的今天，我们的经济发展速度受外界的影响愈加明显，用电负荷预测难度增加；从电源来看，藏东南、怒江的水电开发还在争论中推进，缅甸等境外电源的开发也有许多不确定性，影响云南电力平衡的不确定因素增多。虽然“十二五”期间，云南以水电为主的清洁能源在快速发展的同时碰到了许多问题，但这并没有改变我们发展“绿色能源”的决心和信心，更没有人怀疑“云南的水电大有可为”。从长远来看，只要我们解决好规划的协调机制问题，解决好云南省内、外部电源的统筹

开发问题，加强宏观调控同时发挥市场机制，解决好大范围的资源优化配置问题，就能促进云南电力产业的科学、持续、健康发展。

参考资料：

[1] (2012)200号水电发展“十二五”规划[R].国家能源局国能新能.[2] 中发〔2015〕9号关于进一步深化电力体制改革的若干意见[R].[3] 王峥.电力行业能源发展研究的探讨[J].华东电力, 2010,38(5).[4] 蔡葆锐, 蔡建章.从可持续发展谈加快云南水电开发的重要性[J].云南水力发电,2003(1).

[5] 董楠，金小明.季节性水电外送电价机制研究[J].华北电力大学学报,2014,41(5).

[6] 王雪松，陈谦.“十二五”期间云南季节性水电的消纳方案[J].南方电网技术,2014,8(1).

（上接第130页）

图2 绝缘管型母线布置图

提高供电可靠性、减低损耗、减少运行维护成本起到了积极的作用。

参考文献：

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[2] 黎斌，王日新，于欣，等．创新型电容式复合绝缘母线及套管的研究、应用和发展[J]．高压电器，2013，49(6): 131-138．

[3] 刘刚，雷成华．提高单芯电缆短时负荷载流量的试验分析[J]．高电压技术，2011，37 (5): 1288-1293．

[4] 贾欣，喻明，王瑛，等．三回路单芯电缆护套感应电势的计算[J]． 高电压技术，2000，26 (5): 61-62．

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应用[J]．电工技术，2014(01)：72-73．

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