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母線的作用及類型

一、母線的作用 

母線:在發電廠和變電站的各級電壓配電裝置中,將發電機、變壓器等大型電氣設備與各種電器裝置連接的導體。

母線的作用:匯集、分配和傳送電能。

母線包括:一次設備部分的主母線和設備連接線、站用電部分的交流母線、直流系統的直流母線、二次部分的小母線等。

二、母線的結構類型 

(一)敞露母線 

1.按母線的使用材料分類 

銅母線:銅具有導電率高、機械強度高、耐腐蝕等優點,但在工業上有很多重要用途,而且產量少,價格貴,故主要用在易腐蝕的地區(如化工廠附近或沿海地區等)。

鋁母線:鋁的導電率僅次于銅,且質輕、價廉、產量高,在屋內和屋外配電裝置中廣泛采用。

鋁合金母線:有鋁錳合金和鋁鎂合金兩種。鋁錳合金母線載流量大,但強度較差,采用一定的補強措施后可廣泛使用;鋁鎂合金母線機械強度大,但載流量小,焊接困難,使用范圍較小。

鋼母線:鋼的機械強度大,但導電性差,僅用在高壓小容量電路(如電壓互感器回路以及小容量廠用、所用變壓器的高壓側)、工作電流不大于200A的低壓電路、直流電路以及接地裝置回路中。

2.按母線的截面形狀分類 

矩形截面母線:常用在35kV及以下、持續工作電流在4000A及以下的屋內配電裝置中。優點:散熱條件好,集膚效應小,安裝簡單,連接方便。矩形母線的邊長比通常為1:12,1:5,

2單條母線的截面積不應大于10×120=1200mm。在相同的截面積下和允許的發熱溫度下,矩形母線要比圓形母線的允許工作電流大。當工作電流超過最大截面的單條母線之允許電流時,每相可用兩條或三條矩形母線固定在支持絕緣子上,每條間的距離應等于一條的厚度,以保證較好的散熱。每相矩形母線的條數不宜超過三條。

圓形截面母線:用在110kV及以上的戶外配電裝置中以防止發生電暈。

槽形截面母線:常用在35kV及以下,持續工作電流在4000,8000A的配電裝置中。優點:

電流分布均勻,集膚效應小、冷卻條件好、金屬材料的利用率高、機械強度高。

管形截面母線:常用在110kV及以上,持續工作電流在8000A以上的配電裝置中。優點:集膚效應小,電暈放電電壓高,機械強度高,散熱條件好。

絞線圓形軟母線:鋼芯鋁絞線由多股鋁線繞單股或多股鋼線的外層構成,一般用于35kV及以上屋外配電裝置中。組合導線由多根鋁絞線固定在套環上組合而成,用于發電機與屋內配電裝置或屋外主變壓器之間的連接。

(二)封閉母線 

封閉母線:用外殼將母線封閉起來,用于單機容量在200MW以上的大型發電機組、發電機與變壓器之間的連接線以及廠用電源和電壓互感器等分支線 

1.封閉母線的結構類型 

按外殼材料分:塑料外殼母線和金屬外殼母線。

按外殼與母線間的結構形式分:

不隔相式封閉母線:三相母線設在沒有相間板的公共外殼內,只能防止絕緣子免受污染和外物所造成的母線短路,而不能消除發生相間短路的可能性,也不能減少相間電動力和鋼構的發熱。

隔相式封閉母線:三相母線設在相間有金屬(或絕緣)隔板的金屬外殼之內,可較好地防止相間故障,在—定程度上減少母線電動力和周圍鋼構的發熱,但是仍然可能發生因單相接地而燒穿相間隔板造成相間短路的故障。

分相封閉式母線:每相導體分別用單獨的鋁制圓形外殼封閉。根據金屬外殼各段的連接方法,又可分為分段絕緣式和全連式兩種。

2.全連式分相封閉母線的基本結構 

構成:載流導體、支持絕緣子、保護外殼、金具、密封隔斷裝置、伸縮補償裝置、短路板、外殼支持件。

載流導體:—般用鋁制成,采用空心結構以減小集膚效應。當電流很大時可采用水內冷圓管母線。

支柱絕緣子:采用多棱邊式結構以加長漏電距離,每個支持點可采用—個至四個絕緣子支持?!悴捎萌齻€絕緣子支持的結構,具有受力好、安裝檢修方便、可采用輕型絕緣子等優點。

保護外殼:由5,8毫米的鋁板制成圓管形,在外殼上設置檢修與觀察孔。

伸縮補償裝置:在一定長度范圍內設置焊接的伸縮補償裝置;在與設備連接處適當部位設置螺接伸縮補償裝置。

密封隔斷裝置:封閉母線靠近發電機端及主變壓器接線端和廠用高壓變壓器接線端,采用大口徑絕緣板作為密封隔斷裝置,并用橡膠圈密封,以保證區內的密封維持微正壓運行的需要。

3.全連式分相封閉母線的特點 

優點:

(1)運行安全、可靠性高 各相的外殼相互分開,母線封閉于外殼中,不受自然環境和外物的影響,能防止相間短路,同時外殼多點接地,保證了人員接觸外殼的安全。

(2)母線附近鋼構中的損耗和發熱顯著減小 三相外殼短接,鋁殼電阻很小,外殼上感應產生與母線電流大小相近而方向相反的環流,環流的屏蔽作用使殼外磁場減小到敞露母線的10%以下,殼外鋼構發熱可忽略不計。

(3)短路時母線之間的電動力大為減小,可加大絕緣子間的跨距 當母線通過三相短路電流時,由一相電流產生的磁場,經其外殼環流屏蔽削弱后所剩余的磁場再進入別相外殼時,還將受到該相外殼渦流的屏蔽作用,使進入殼內磁場明顯減弱,作用于該相母線電動力一般可減小到敞露母線電動力的1/4左右。同時,各殼間電動力也減小很多。

(4)母線的載流量可做到很大 母線和外殼可兼作強迫冷卻的管道。

缺點:

(1)有色金屬消耗約增加—倍。

(2)外殼產生損耗,母線功率損耗約增加—倍。

(3)母線導體的散熱條件較差時,相同截面母線載流量減小。

(三)絕緣母線 

絕緣母線:由導體、環氧樹脂漬紙絕緣、地屏、端屏、端部法蘭和接線端子構成,最適用于緊湊型變電站、地下變電所及地鐵用變電站,占地面積減少,運行可靠。

主要優點:

(1)絕緣母線全絕緣,相間距不受電壓等級的限制,只取決于安裝尺寸,相間距大大減小,且運行可靠。

(2)單根絕緣母線可根據通過的電流的大小設計,可滿足任何電流的要求,避免了電流較大時使用多根電纜并用所帶來的電流不平衡問題。

(3)絕緣母線絕緣層的無模具澆注故意使得母線的形狀尺寸可根據需要做隨意調整,滿足各種需要。

(4)絕緣母線連接裝置的使用使得絕緣母線的安裝非常靈活,可根據不同的空間位置、安裝尺寸做隨意分段組合,同時還可彌補由于某種原因造成的安裝尺寸上的一些偏差。 三、母線的安裝和維護 

1.母線的加工和制作 

(1)硬母線的校直 

硬母線使用前應檢查母線表面是否光潔平整,不應有裂紋、變形和扭曲現象。母線若有一定程度的彎曲和扭曲,需進行校直。

(2)母線的下料 

硬母線的具體尺寸一般根據現場的情況來確定。手工下料采用鋼鋸,機械下料可用鋸床、電動剪沖機等。下料時母線要留有適當的裕度。

軟母線施工要求滿足設計規定的弧垂值,并使三相母線的最低點在同一水平。當母線下方有剪刀式隔離開關時要求更加嚴格。在切割導線時端頭應加以綁扎,切斷端面應整齊、無毛刺,并與線股垂直。使用砂輪切割機切割時,導線應在砂輪切割臺夾具上夾緊。鋁股切割時一般采用手鋸,切割時嚴禁鋸傷鋼芯。當鋁股鋸至最內層時只能鋸其鋁股的2,3處,然后用手將其撇斷。

(3)硬母線的彎曲 

硬母線的接頭和局部地方可制成各種形狀,主要有平彎、立彎、扭彎和鴨脖彎。等差彎兩側平行度偏差最大不得超過3mm。彎曲部分應無裂紋,無明顯褶皺。

(4)母線接觸面的處理 

處理方法:人工和機械。

加工好的接觸面用鋼絲刷刷去表面的氧化層,再涂上一層電力復合脂。具有鍍銀層的母線搭接面,不得進行銼磨。母線接觸面加工必須平整、無氧化膜。經加工后其截面允許的減小值:鋁母線不應超過原來的5,,銅母線不應超過原來的3。 

 

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