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摘要:目前中压封闭母线主要有:离相母线、共箱母线、电缆母线、绝缘铜管母线、全浇注母线等多种型式。本课题根据国内近年来各发电厂的封闭母线选型经验,从运行范围、电气特性、外部防护层、安装要求及运行维护等方面进行分析比较,为电厂高压厂用变压器及高压启动/备用变压器低压侧出线的封闭母线选型等提供参考。
关键词:封闭母线 选型
1.中压封闭母线型式
目前中压封闭母线主要有以下几种型式:离相母线、共箱母线、电缆母线、绝缘铜管母线、全浇注母线。
1)离相母线
离相母线一般用于额定电流要求大、临海或台风地区电厂,其三相具有独立的铝合金外壳,内部充有空气绝缘,要定期维护频率较高,但性能较共箱母线良好,价格也相对贵,且每相外形尺寸为直径450mm ,三相母线安装复杂,所需安装空间甚大。
2) 共箱母线
共箱封闭母线三相母线导体封闭在同一个金属外壳中,分为隔相共箱封闭母线及不隔相共箱封闭母线两种。广泛用于大型发电机组厂用变压器低压侧与厂用高压配电装置之间的电流传输,但共箱母线防护等级低,用于一般气候温差变化不大,低污染地区,相对湿度低地区。共箱封母采用空气绝缘,为防凝露一般加装有加热器、小型风扇等,这样势必加大维护量,价格相对其它母线较便宜,但其外形尺寸相对较大,三相共箱880mm×550mm,所需安装空间较大,且安装复杂,土建工作量也偏大。
3)电缆母线
电缆母线防护等级高,用于临海或台风地区、高温/低温或温差大地区、尘灰高污染地区、相对湿度高地区,但其需要的电缆根数较多,需要换相,外形尺寸大,价格较高。
4)绝缘铜管母线
绝缘铜管母线是利用铜管作导体、外敷绝缘的一种母线产品,目前广泛应用于变电站主变低压侧与中压配电装置之间,比较少用于发电厂。该种母线各相绝缘独立密封,全绝缘屏蔽,不受环境干扰,可靠性高。虽然厂家负责安装,但此种母线对施工误差精度要求非常高,须母线两端设备就位后现场测绘后才能生产,与施工进度很难匹配。
5) 全浇注母线
全浇注母线问世已近40年,在国外核、火电承作业绩已超过30年。国内电力行业也有较广泛的应用。
全浇注母线采用无机矿物质材料于现场配好后再预真空机抽真空进行浇注。
全浇注母线具有IP67防水、防尘、抗盐、防腐蚀、抗震、电气绝缘性能良好、散热性好、耐火等级高、维护工作量少、检修周期长等优越性能,设备寿命可达耐老化50年以上。可用于临海或台风地区,高温/低温或温差大地区,尘灰高污染地区及相对湿度高地区。
最重要的是该母线比较小型化、集成化,占地面积甚小,其外形尺寸仅355×150mm,常规的离相、共箱母线布置很复杂,很占空间,但三相一体全浇注绝缘母线体积小,如是并排,中间空隙300~400mm,左右,封母外侧150mm安全距离,完全可以将大部分母线布置在主厂房内,大大美化了厂房的外立面。
2.中压封闭母线性能分析
现对上述四种母线进行详细的性能分析,见下表:
(小)离相母线 | 共箱母线 | 电缆母线 | 绝缘铜管母线 | 全浇注母线 | ||
运行电压/电流 | 6.3kV-24kV 31500A高电压大电流 | 6.3kV-24kV 6300A 中电压中电流 | 6.3kV-24kV 3000A 高电压小电流 | 6.3kV-24kV 8000A 中电压中电流 | 6.3kV-24kV 10000A 中电压中电流 | |
防护等级 | IP66 | IP55 | IP66 | IP67 | IP67 | |
相对湿度要求 | 100% | 30%以下 | 100% | 90% | 100% | |
设备尺寸(约) | 450mm×3回旋空间大 | 880mm×550mm | 1100mm×400mm | 78.88m×3 | 355mm× 150mm | |
设备重量 | 1.2倍/×3 | 1倍 | 1.2倍 | 0.8倍 | 1.3倍 | |
外部 防护层 | 材质 | 铝合金 | 铝合金 | 铝合金 | 有机绝缘材料 | 无机矿物质 |
外壳耐蚀性 | 耐腐蚀 | 耐腐蚀 | 耐腐蚀 | 耐腐蚀 | 耐腐蚀 | |
机械强度 | 强 | 强 | 强 | 一般(IK10) | ||
安装维护 | 安装方式 | 焊接 | 焊接 | 焊接 | 有机绝缘材料 包绕 | 抽真空浇注接合 |
补偿措施 | 无 | 加热装置 | 无 | 无 | 无 | |
维护频率 | 定期维护频率最高 | 定期维护 | 定期维护 | 免维护 | 免维护 | |
母线导体 | 结构 | 每相单一圆型导体 | 每相单一矩形导体 | 每相多根导体 | 每相单一圆型导体 | 每相单一矩形导体 |
电气绝缘 | 空气绝缘 | 空气绝缘 | 电缆绝缘 | 有机绝缘材料 | 无机矿物质浇注绝缘 | |
内部温度 | 恒温 | 辐射热温度高 | 辐射热温度高 | 辐射热温度高 | 无机矿物质散热性强温升低无辐射热 | |
电气 特性 | 冲击耐压 | 80kV | 75kV | 80kV | 75kV | 80kV |
工频耐压1min | 42kV | 42kV | 42kV | 42kV | 42kV | |
绝缘电阻 | >100MΩ | >5MΩ | >100MΩ | >1000MΩ | >500MΩ | |
温升限制 | ≤55℃ | ≤55℃ | ≤55℃ | ≤45℃ | ≤50℃ |
从上表可以看出全浇注母线各项指标较好。
3.中压封闭母线经济比较
要确定选择哪种母线,除了比较性能外,还应比较其经济性,以下对四种母线的经济性再作比较,详见下表:
母线型式 | 小离相母线 | 共箱母线 | 电缆母线 | 绝缘铜管母线 | 全浇注母线 |
母线单位长度价格约(万元)(三相米) | 0.62 | 0.65 | 1.40 | 0.70 | 0.75 |
由上表比较可看出,由于燃机电厂厂用电容量小,实际使用的母线长度较少,除电缆母线外其它各种母线的差价并不大。电缆母线的投资最高;离相母线投资最省,但安装空间大,土建及安装费用高;共箱母线、绝缘铜管母线和全浇注母线投资居中。同时绝缘铜管母线安装可能工期会较长,全浇注母线的安装空间很小,免维护。
4.结论
由性能和经济综合比较可以看出,离相母线由于三相是分开的,因此布置空间要求很大,且布置复杂,影响美观。共箱母线由于防台风暴雨性能差,且会有结露,对空气的干燥度有要求,在沿海地区使用需要加装加热通风装置。电缆母线每相由多根导体组成,外形尺寸也不小,且需要换相,另外价格也不低。绝缘铜管母线安装与工程工期、施工进度匹配。全浇注母线各方面性能甚优,防护等级较高,外形尺寸也很小,布置方便且美观,方便在主厂房内进行布置,免维护。缺点是相对共箱母线造价较高。
参考文献: