絕緣銅管母線在高爐鼓風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用

董 斌

（天津天鐵冶金集團(tuán)，河北 涉縣 056404）

天津天鐵冶金集團(tuán)鐵前系統(tǒng)改造新建2 800m3高爐鼓風(fēng)機(jī)（AV90-15軸流壓縮機(jī)），配西門子三相同步電動機(jī)，Pn=3 800kW、Un=10kV、In=2 475A，電機(jī)運(yùn)行電流大。為保證風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，在110kV變電站到鼓風(fēng)機(jī)站間的輸電線路采用新型絕緣銅管母線，取得了良好的運(yùn)行效果。

一、絕緣銅管母線主要技術(shù)參數(shù)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.主要技術(shù)參數(shù)

（1）遵循的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)：GB/T4109-1999 高壓套管技術(shù)條件；GB311.1-1997高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合；IEC60137:1995交流電壓高于1 000V的套管。

（2） 型號JTMP-12/3150A；導(dǎo)體銅管T2Y（洛陽銅材廠：純度99.6%）。

（3） 額定電壓10kV；最高運(yùn)行電壓（Um） 12kV；額定頻率50Hz。

（4） 額定電流3 150A；額定熱穩(wěn)定電流（4s） 63kA。

項目 絕緣銅管母線 銅排母線4 000A母線3 150A母線φ100mm×10mm，截面積2 826 mm2，載流量4 000A φ100mm×5mm（φ120mm×4mm），截面積1 491mm2（1 457mm2），載流量3 150A 3mm×120mm×10 mm，截面積3 600mm2，載流量4 000A；2mm×100mm×10 mm，截面積2 000mm2，載流量3 150 A集膚系數(shù) Kf≤1 Kf≤1.8載流量溫升/℃ 溫升低于40 溫升70連接部位溫升/℃ 低于導(dǎo)體（專利技術(shù)） 溫升高允許跨距 懸空跨距9m 跨距<1.2m，支柱絕緣子ZSW-20/10kN穿墻套管及支柱絕緣子在耐受短路電流時，由碎裂發(fā)生允許應(yīng)力/MPa 294 59抗拉強(qiáng)度/MPa 320 196散熱功能 管內(nèi)自然形成空氣對流，散熱好電動力 抗短路電流160kA母排熱縮后散熱效果差，發(fā)熱嚴(yán)重絕緣方式 有機(jī)材料屏蔽絕緣 支柱絕緣子空氣絕緣絕緣性能 10kV絕緣銅管母線耐受50kV/min 42kV/min表面電位 采用屏蔽絕緣，表面電位為零，安全三級防污閃距離為230mm/10kV，支柱絕緣子有污閃現(xiàn)象母線維護(hù) 免維護(hù)，絕緣護(hù)套耐老化>20年表面電位有電，不安全污閃 防污閃距離為≥1 000mm/10kV須定期清掃母線、絕緣子使用壽命 大于20年 10年更換一次

（5） 額定動穩(wěn)定電流（峰值） 160kA。

（6） 額定絕緣水平：A為雷電沖擊耐壓（1.2/50μs，峰值） 95kV；B為對地1min工頻受壓50kV。

2.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

絕緣銅管母線以空心銅管為導(dǎo)體，集膚效應(yīng)低，單位截面載流量大，銅管外表為圓形表面，電荷分布均勻，可避免表面電荷聚集在棱角處而引起的母線局部發(fā)熱。絕緣銅管母線絕緣結(jié)構(gòu)同交聯(lián)屏蔽電纜，使得絕緣銅管母線對安裝環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，以空心銅管為導(dǎo)體，節(jié)約銅材、降低能耗。

(1)采用空心銅管作導(dǎo)體。

特點(diǎn)一：載流大，溫升低。如銅管母線額定電流為3 50A，銅管采用φ100mm×5mm，截面積為1 491mm2，電流密度為2.11A/mm2。銅純度為99.96%，導(dǎo)體溫升為45℃。若環(huán)境溫度為40℃，此時母線的運(yùn)行溫度將達(dá)85℃，按此溫度運(yùn)行，可以滿足絕緣材料老化期20年的要求。

特點(diǎn)二：機(jī)械強(qiáng)度高。絕緣銅管母線的允許應(yīng)力為矩形母線的4倍，可承受的短路電流大，使得母線支撐跨距加大。在50kA短路電流情況下，φ100mm×5mm銅管母線懸空跨距達(dá)9m，利用母線托架支撐，母線跨距可達(dá)到13m。

特點(diǎn)三：抗振能力強(qiáng)。直接將絕緣銅管母線固定在鋼構(gòu)架上或混凝土支架上，取消穿墻套管和支柱絕緣子，提高了抗振性。

(2)絕緣銅管母線絕緣余度加大（20%），確保絕緣材料的老化期（20年）。銅管母線采用高壓交聯(lián)電纜屏蔽絕緣方式，每相是密封屏蔽絕緣，內(nèi)部無凝露產(chǎn)生，且消除了外界潮氣、灰塵以及外物所引起的接地和相間短路故障，應(yīng)用范圍廣，運(yùn)行可靠性強(qiáng)。

表2 絕緣銅管母線與常規(guī)矩形母線及電纜比較

二、絕緣銅管母線與銅排母線及電纜的性能比較

1.絕緣銅管母線與常規(guī)矩形母線對照（見表1）

2.絕緣銅管母線與常規(guī)矩形母線及電纜對照（見表2）

3.絕緣銅管母線的特點(diǎn)

節(jié)約銅材，環(huán)保性好。以鐵前高爐鼓風(fēng)機(jī)至110kV變電站絕緣銅管母線為例，共計長度800余m（三相長度之和） 可節(jié)約銅材3 800多kg。

(2)提高性能，減少導(dǎo)體發(fā)熱。導(dǎo)體發(fā)熱量降低50%，節(jié)省電能約37%，年可節(jié)電幾十萬千瓦時，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

(3)溫升不大于35℃，所有連接部位溫升低于導(dǎo)體，減少了因電纜及電纜接頭高溫而引起的火災(zāi)，安全可靠性高，絕緣材料不易老化，耐用性增加一倍，延長了使用壽命。

三、絕緣銅管母線的安裝要點(diǎn)

1．絕緣銅管母線安裝。檢查管母線外絕緣是否完好，嚴(yán)格按照生產(chǎn)工藝要求作好中間接頭。絕緣銅管母線中間接頭由三層護(hù)套組成（第一、二層護(hù)套為銅鍍鋅第三層為不銹鋼），安裝時用無水乙醇將絕緣管母線的外露銅管和護(hù)套安裝接觸面清理干凈，均勻涂上導(dǎo)電保護(hù)介質(zhì)，調(diào)整好絕緣管母線水平，卡好固定金具壓蓋，調(diào)整管母線固定用具消除絕緣銅管母線安裝應(yīng)力。將第三層不銹鋼護(hù)套接縫焊好，然后按絕緣銅管母線的結(jié)構(gòu)將接頭絕緣處理。接地屏蔽銅帶要與前后管母線的接地屏蔽層接好，并引出一條接地銅辮牢固接到固定支架上，固定支架要與專用接地線連接好，活動金具中心軸應(yīng)放置在托架的滑動槽的中心。

2.管母線終端頭及伸縮節(jié)安裝

（1）檢查管母線終端頭是否完好，用無水乙醇將管母線和終端頭安裝接觸面清理干凈，均勻涂上導(dǎo)電保護(hù)介質(zhì)，用螺絲將終端頭固定在管母線兩端。

（2）用無水乙醇將伸縮節(jié)和終端頭安裝接觸面清理干凈，均勻涂上導(dǎo)電保護(hù)介質(zhì)，用螺絲固定。

3．絕緣銅管母線進(jìn)出配電室過墻的封堵要用不產(chǎn)生渦流的鋁板或不銹鋼板，嚴(yán)禁用普通鋼板。

4.施工完畢要對管母線托架、固定金具、終端頭及伸縮節(jié)的緊固螺絲進(jìn)行檢查，確認(rèn)一切符合電器安裝要求。對絕緣銅管母線進(jìn)行對地絕緣工頻耐壓試驗，合格后按要求接好管母線兩端與設(shè)備連接的伸縮節(jié)。

四、結(jié)束語

改造高爐鼓風(fēng)機(jī)絕緣銅管母線于2008年12月安裝完畢，2009年2月送電，通過幾個月的運(yùn)行測試，各項運(yùn)行指標(biāo)均符合設(shè)計要求，達(dá)到了降低設(shè)備維護(hù)量、設(shè)備運(yùn)行更加可靠的預(yù)期效果。