三相同步電機主、中性點接線盒設(shè)計原則

李志強等

摘要：本文主要介紹了國內(nèi)中小型三相同步電機用自制主接線盒和中性點接線盒的用途、結(jié)構(gòu)及基本設(shè)計原則。

關(guān)鍵詞：三相同步電機 主接線盒 中性點接線盒 電氣間隙 爬電距離

1 主接線盒和中性點接線盒的使用范圍、用途及結(jié)構(gòu)

本文中的主接線盒和中性點接線盒主要適用于國內(nèi)中小型三相同步電機，電機冷卻器采用上置式，即冷卻方式為IC81W，接線盒一般為廠內(nèi)自制。

主接線盒是電機動力源（針對同步電動機）或輸出功率（針對中性點接線盒）的接口。中性點接線盒是用于保護電機的接口，兩者都屬于高壓接線盒。隨著電機技術(shù)的發(fā)展，電機附帶的接線盒不再是僅僅用戶接線，而是將電機的部分保護設(shè)備也安裝在接線盒內(nèi)，提高電機在同行內(nèi)的優(yōu)越性。自制的主接線盒和中性點接線盒一般采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，由接線盒座、密封墊、出線板（層壓板材質(zhì)），出線母排、出線母排夾緊裝置、電流互感器（用戶特殊要求）、電壓互感器（用戶特殊要求）、避雷器（用戶特殊要求）、加熱器（用戶特殊要求）、接線盒蓋、接地柱、接地牌、出線板組成。

2 主接線盒和中性點接線盒的設(shè)計原則

根據(jù)電機的外形圖，確定主、中性點接線盒的大致外形尺寸，外形尺寸的確定要兼顧以下幾條：

2.1 接線盒不能太靠機座上方和端部?？可先菀自斐山泳€盒與冷卻器干涉，太靠機座端部容易與機座端板干涉。

2.2 在空間允許的條件下，考慮到6kV級和10kV級的通用性，接線盒內(nèi)的最小電氣間隙≥120mm，爬電距離≥160mm。

2.3 避免主接線盒與冷卻器進、出水口位于電機的同側(cè)。

2.4 以下介紹接線盒各個部件的設(shè)計原則。

2.4.1 接線盒座。同步電機用的主接線盒和中性點接線盒都是普通型（非防爆），接線盒座一般都采用鋼板焊接而成。一般接線盒內(nèi)安裝的東西較少，選用較薄的鋼板即可。①與機座連接的法蘭框板材厚度一般選6mm～10mm，法蘭框承載整個接線盒的重量，接線盒尺寸小時可選用較薄的板材，接線盒規(guī)格較大時選用較厚的板材。法蘭上需要加工相應(yīng)光孔，將接線盒固定在機座上。②接線盒座內(nèi)需要在腔內(nèi)焊接一定的三角板筋，用于加強接線盒的強度。③接線盒座的頂板和側(cè)板一般選用5mm～8mm的鋼板，主要取決于接線盒內(nèi)安裝部件的重量，保證部件安裝后接線盒不會由于部件的自重發(fā)生變形即可。板材選擇過厚，會增大整個接線盒的重量，而且顯得笨重。且在頂板上需要焊接兩個吊環(huán)便于接線盒的拆裝。④接線盒座中需要焊接安裝夾緊裝置的支架，支架一般采用5mm扁鋼彎成或焊成，支架的尺寸需要根據(jù)夾緊裝置的總高度選擇，盡量借用以前用過的，支架的總高一般比夾緊裝置的總高高5mm，寬度比夾緊裝置寬4mm～6mm。支架的數(shù)量取決于出線母排的長度，出線母排較長時，一般放兩組4個，具體布置見后續(xù)出線母排部分的介紹。⑤接線盒座的前端法蘭框一般選用8mm～10mm的鋼板，法蘭框上一般加工M8-6H或M10-6H的螺紋孔。⑥接線盒座內(nèi)必須焊接接地柱，接地柱一般選用通用件焊接于正視于接線盒時右手側(cè)的左下方。⑦接線盒座的底板一般選用6mm～8mm的鋼板，底板上需要加工螺紋孔以固定出線板，如果太薄，加工的螺紋孔螺牙過少，連接不可靠，且容易損傷。一般底板上加工M6-6H或M8-6H的螺孔。

接線盒座上所有的孔必須在焊接完成后加工，不允許加工后再焊接，否則會造成焊接后孔移位，無法裝配。接線盒座設(shè)計時應(yīng)棱角分明，大方美觀。

2.4.2 接線盒蓋。接線盒蓋如無特殊要求，均由5mm厚的鋼板上焊吊環(huán)組成，盒蓋上需要加工與盒座對應(yīng)的光孔，將其固定在接線盒上。接線盒蓋的尺寸迎合相應(yīng)的接線盒外形尺寸一致。

2.4.3 絕緣出線板。出線板用10mm厚的層壓板3240制成，外形尺寸和機座上的接線盒座板相同。出線板周邊鉆有和接線盒座板相應(yīng)的光孔，板中間開有定子電纜的出線孔，孔分為3組，每組孔數(shù)量根據(jù)定子每相的出線電纜根數(shù)確定?？椎恼路娇逃蠻1、V1、W1（主接線盒用）和U2、V2、W2（中性點接線盒用）永久性標(biāo)記，便于用戶接線時確認相序。

2.4.4 密封墊。用于絕緣或密封。一般用橡膠板3/XH-21制成，采用法蘭結(jié)構(gòu)形式，周邊鉆有相應(yīng)的光孔，大小與密封或絕緣處的平面尺寸相同，當(dāng)尺寸較大時允許以燕尾槽的形式拼接而成，機座接線盒座板與定子出線板之間墊一層，出線板和接線盒之間墊一層，接線盒蓋和接線盒之間墊一層，出線底板和接線盒之間墊一層。

2.4.5 橡皮線套。安裝在絕緣出線板中間的出線孔處，用于保護定子出線電纜，一般用橡膠XH-21制成。根據(jù)電子電纜的直徑選擇不同規(guī)格的橡皮線套。橡皮線套可進行通用化設(shè)計，如有特殊規(guī)格時可參考結(jié)構(gòu)進行類比設(shè)計。

2.4.6 接線頭。標(biāo)準(zhǔn)件，裝在定子電纜端部，用于與出線母排連接。

2.4.7 夾緊裝置。一般由層壓板3240制成，分為上下兩部分，兩部分之間開有方槽，兩部分用較長的螺栓把合到一塊，用于將出線母排固定在接線盒內(nèi)，夾緊裝置裝在接線盒座內(nèi)的支架上，夾緊裝置的總長一般比接線盒座的內(nèi)腔尺寸小3mm～5mm，總高比支架低5mm，保證夾緊裝置能裝在接線盒座內(nèi)。夾緊裝置的數(shù)量取決于出線母排的長短，當(dāng)出線母排尺寸較大時需要兩組夾緊裝置，否則，只需要一組。

2.4.8 出線母排。接線盒中的出線母排一般采用銅母線TMR或TMY，便于折彎。銅排截面積的大小根據(jù)定子相電流的大小確定，一般出線母排的載流量≤3A/mm2，銅排要按GB/T5585.1中規(guī)定的規(guī)格選取，特殊規(guī)格原則上不允許采用。銅母線折彎成型后（一般折成 “?！毙危?，在外端需包扎云母帶，云母帶單邊厚度不小于2mm，增大相間的爬電距離。云母帶包扎完成后需在最外層刷絕緣漆，以增強母排的絕緣性能。折成“?！毙蔚你~排兩端要預(yù)留一定的長度不包絕緣，但需要鍍銀處理，用于和用戶接線。

2.4.9 接地牌。用鉚釘鉚于接地柱附近，標(biāo)記接線盒接地位置，材質(zhì)一般為不銹鋼，每個接線盒必須有一個接地牌。

2.4.10 底部出線板。用戶電纜線引出口，一般在出線底板上用戶鉆孔后將電纜接入接線盒，考慮到渦流效應(yīng)，出線板用不銹鋼或?qū)訅喊逯瞥?，出線板和接線盒之間需墊一層密封墊。

2.4.11 緊固件。除安裝緊固件外，涉及導(dǎo)電的緊固件必須用銅螺栓、銅螺母和鍍銀墊圈。

2.4.12 接線盒的包裝。主、中性點接線盒發(fā)貨時一般都要從電機上拆下來單獨包裝。一般采用木箱包裝，每個接線盒一個包裝箱，接線盒在包裝箱內(nèi)牢固，四周塞滿彈性緩沖物，不允許在運輸過程中晃動，以免造成接線盒的損傷。典型的主接線盒（圖1）和中性點接線盒（圖2）示意圖見下：

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以上簡要介紹了國內(nèi)中小型三相同步電機用自制主接線盒和中性點接線盒最基本的設(shè)計原則，各企業(yè)可結(jié)合各自的實際情況參考設(shè)計。

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作者簡介：李志強（1983-），男，山西太原人，助理工程師，大學(xué)本科，2007年畢業(yè)于太原理工大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)電機與電器方向，主要從事發(fā)電機設(shè)計工作。