中壓開關(guān)設(shè)備母線設(shè)計

衛(wèi)國鵬，沈建位，楊志忠，李建軍

（浙江開關(guān)廠有限公司，浙江 衢州 324000）

1 引言

在開關(guān)設(shè)備中，用來連接各種電氣設(shè)備、匯集、分配和傳送電能的導(dǎo)體，稱為母線，也稱母排或載流排。開關(guān)設(shè)備中的母線分為兩個部分:一是連通各柜的水平母線，稱為主母線；二是各柜內(nèi)部垂直方向上連接各電器元件的母線，稱為分支母線。母線故障是電氣設(shè)備故障中最嚴重的故障之一，母線設(shè)計的合理性與否將直接關(guān)系到整個主回路供電系統(tǒng)的可靠性，在開關(guān)設(shè)備產(chǎn)品設(shè)計過程中顯得極為關(guān)鍵。本文對中壓開關(guān)設(shè)備中母線在工程設(shè)計進行介紹。

2 母線的類型

母線形狀不同可分為矩形母線、槽形母線、菱形母線、管形母線等。單片矩形母線具有散熱條件好、安裝簡單、連接方便等優(yōu)點，一般適用于2000A及以下開關(guān)設(shè)備中。多片矩形母線集膚效應(yīng)系數(shù)比單片導(dǎo)體大，所以附加損耗大，適用于電流在4000A及以下的開關(guān)設(shè)備中。槽形母線機械強度好，載流量較大，集膚效應(yīng)系數(shù)也較小，一般用于4000～8000A的開關(guān)設(shè)備中。管形母線集膚效應(yīng)系數(shù)小，機械強度高，管內(nèi)還可以通風(fēng)和通水冷卻，因此可用于8000A以上的大電流母線。在3.6～40.5kV開關(guān)設(shè)備中一般選用矩形母線，在40.5kV以上的開關(guān)設(shè)備中，為防止電暈，一般都采用管形母線。槽形和菱形母線均使用在大電流的母線橋及對熱、穩(wěn)定要求較高的配電場合。

按材質(zhì)分，中壓開關(guān)設(shè)備中主要有銅母線、鋁母線，其中銅母線由于載流量大，抗腐蝕性能和力效應(yīng)好，應(yīng)用最廣泛。鋁母線存在銅鋁連接以及氧化腐蝕等問題，在工程應(yīng)用中不多，但在小電流、非沿海和非石化系統(tǒng)也有應(yīng)用。

2.1 主母線的選擇

主母線規(guī)格的選擇必須滿足母線額定電流的要求，在用戶提供的一次接線圖中，一般直接給出主母線規(guī)格，有時給出了母線所要滿足的額定電流。在工程設(shè)計中，要認真復(fù)核母線規(guī)格與額定電流值。主母線選擇的一般原則是滿足主進線斷路器的額定電流的要求，根據(jù)額定電流選擇主母線后計算進行熱效應(yīng)和電動力效應(yīng)校核。

2.2 分支母線的選擇

分支母線在用戶提供的一次接線圖中一般不體現(xiàn)，選擇原則是按該開關(guān)設(shè)備額定電流確定母線的載流量，同時校驗是否滿足系統(tǒng)的額定短時耐受電流和額定峰值耐受電流的要求。開關(guān)設(shè)備的額定電流是該設(shè)備中所有一次設(shè)備中額定電流最小者，通常為電流互感器的額定電流。進線柜、進線計量柜、聯(lián)絡(luò)柜、隔離柜一般情況下按照主母線規(guī)格選取，PT柜及所用變分支母可選用TMY40×4。分支母線的選擇開關(guān)設(shè)備廠家都有相關(guān)的工藝文件規(guī)定。

2.3 事項注意

（1）根據(jù)DL/T404－1997規(guī)定，開關(guān)設(shè)備的主回路、各單元以及各組件之間連接導(dǎo)體的截面，應(yīng)比額定電流有10%的裕度。

（2）同等截面積盡量選擇母線寬度比較大的型號，如能選擇TMY80×6的不選擇TMY60×8的，主要是利于散熱。

（3）分支母線規(guī)格的選擇應(yīng)與其相連接的一次設(shè)元件匹配。如按照額定電流應(yīng)該選擇TMY60×6，但該成套設(shè)備中隔離開關(guān)的接線板寬度為80，安裝孔距為40×40；則應(yīng)選擇TMY80×6，確?？梢院透綦x開關(guān)相連接。

3 母線的表面處理

母線加工完成后要進行刷漆著色，一是為了辨別相序，還有一個功能是增加輻射能力，有利散熱，母線刷涂絕緣漆后，其容許負載電流可提高12% ～15%。根據(jù)國家電網(wǎng)公司《預(yù)防交流高壓開關(guān)事故措施》的規(guī)定，高壓開關(guān)柜內(nèi)母線及各支引線宜采用可靠的絕緣材料包封，防止小動物或異物造成母線短路。在工程設(shè)計中，一般在母線外部采用絕緣材料將母線裸露部分包縛，其方法主要有套裝絕緣熱收縮套管和母線硫化。絕緣熱收縮管主要有PVC、MPG兩種材料，MPG柔軟性阻燃性熱收縮管質(zhì)地柔軟易套裝，加熱后收縮性好，基本無開裂現(xiàn)象，較PVC熱縮材料有較好的阻燃效果。母線硫化的工藝是將硫化粉末噴涂到母線表面，通過加熱措施牢固的附著到母線的表面，每次附著到母線表面的硫化粉末是很薄的一層，通過同樣的工藝重復(fù)，在母線表面就產(chǎn)生一層較厚的絕緣層，起到增加母線絕緣性能的效果。母線硫化的質(zhì)量穩(wěn)定性不夠，成本較高，限制了其廣泛使用。

4 母線的布置與排列

4.1 母線的布置

（1）水平布置:三相母線固定在同一高度，有豎放式和平放式兩種布置。豎放式水平布置優(yōu)點是散熱條件好，母線的額定允許電流較其他放置方式大，但機械強度不是很好。平放式水平布置載流量不大，但機械強度較高。

（2）垂直布置:三相母線分層安裝，散熱性強，機械強度和絕緣能力較高，但對開關(guān)設(shè)備母線室高度有所增高。

4.2 母線的相序排列要求

一般情況下，開關(guān)設(shè)備中母線排列和排序按規(guī)定執(zhí)行:A、B、C；上、中、下；遠、中、近；左、中、右。但是，在一些特殊的開關(guān)設(shè)備中，可以按實際需要進行，如母聯(lián)柜中聯(lián)絡(luò)空間較小時；母線橋架、變壓器相連的母線等。另外在設(shè)計出口工程項目時要按當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)要求。

5 結(jié)束語

母線設(shè)計是否合理將直接影響到電力系統(tǒng)運行的安全，產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)、使用各個環(huán)節(jié)都應(yīng)該重視。開關(guān)設(shè)備中母線設(shè)計涉及的方面很多，在工程設(shè)計中做到要滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定又考慮到經(jīng)濟性和實用性。