主變壓器與低壓側(cè)配電裝置連接方式

李漢生

(上海申都設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，上海200437)

主變壓器與低壓側(cè)配電裝置連接方式

李漢生

(上海申都設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，上海200437)

李漢生(1963—)，男，工程師，從事電氣專業(yè)方面的工作。

介紹了絕緣銅管母線的特點(diǎn)，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、布置等方面對絕緣銅管母線與共箱母線進(jìn)行了比較，以選擇最合理的主變壓器與低壓側(cè)配電裝置的接線方式。指出絕緣銅管母線在絕緣性能、機(jī)械強(qiáng)度、散熱性能、損耗、耐熱性能、可靠性等方面均優(yōu)于共箱母線。

絕緣銅管母線;共箱母線;技術(shù)比較;經(jīng)濟(jì)比較

0 引言

隨著變電站主變壓器容量的加大，變壓器10 kV側(cè)母線額定電流不斷增加，在工程中通常采用多片矩形導(dǎo)體，而矩形母線在技術(shù)上和結(jié)構(gòu)上很難滿足母線發(fā)熱和電動力的要求，引起附加損耗、集膚效應(yīng)系數(shù)的增大，造成載流能力的下降及電流分布不均勻。當(dāng)單臺主變壓器容量為180 MVA以上時(shí)，由于變壓器低壓側(cè)額定電流和短路電流增大，主變壓器10 kV或35 kV出線側(cè)不僅存在母線橋本身電動力、發(fā)熱問題，還存在母線橋支柱絕緣子、鋼支架以及母線橋附近混凝土柱、基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋在交變強(qiáng)磁場中感應(yīng)渦流引起的發(fā)熱問題。因此，一旦母線短路，母線、支柱絕緣子、變壓器繞組都將遭受損傷，影響變電站的安全運(yùn)行和供電的可靠性。

為解決上述問題，采用絕緣銅管母線代替矩形母線及共箱母線的設(shè)計(jì)方法來改善母線材料的有效利用，提高母線機(jī)械強(qiáng)度，防止人身觸及帶電母線及金屬物落到母線上產(chǎn)生相間短路等。

1 絕緣銅管母線

絕緣銅管母線作為一種新型的母線產(chǎn)品，具有電纜的絕緣性以及矩形母線槽的大電流特性。與傳統(tǒng)母線比較，管型絕緣母線具有以下特點(diǎn):

(1)載流量大。管型母線的主體為空心銅管或鋁合金管，表面積大，相對常規(guī)矩形母線，其導(dǎo)體表面電流密度分布均勻，最高額定電流可達(dá)16 000 A。

(2)絕緣性能強(qiáng)。管型母線可采用密封屏蔽絕緣方式，外殼接地電位為0，母線表面電場分布均勻，電氣絕緣性能強(qiáng)，可以直接通過電纜溝和電纜夾層，也可采用半絕緣方式，安裝類似于母線橋。

(3)機(jī)械強(qiáng)度高。管型母線主體允許應(yīng)力為矩形母線的4倍，可承受的短路電流大，機(jī)械密度高，使得母線支撐跨距最大可達(dá)8 m。

(4)散熱好。管型母線為空心體，母線兩端設(shè)有通風(fēng)孔，內(nèi)徑風(fēng)道能自然形成熱空氣對流，散熱條件好，相比常規(guī)母線要高1.5倍。

(5)損耗低。管型母線的外形決定了其表面集膚效應(yīng)系數(shù)低，交流電阻小，因而母線的功率損失小。交聯(lián)屏蔽絕緣母線絕緣層的介質(zhì)損耗低于0.01%。

(6)絕緣材料耐熱系數(shù)高。交聯(lián)屏蔽絕緣管型母線的主要絕緣材料為聚四氟乙烯，有優(yōu)良的電氣性能和化學(xué)穩(wěn)定性，可在－200～200℃環(huán)境下正常運(yùn)行，介質(zhì)損耗小、阻燃、耐老化，配合其他絕緣材料，產(chǎn)品的使用壽命大于30 a。

(7)抗電氣震動能力強(qiáng)。動穩(wěn)定試驗(yàn)結(jié)果表明，電壓10 kV、額定電流4 000 A的銅質(zhì)管母可承受63 kA(4 s)短路電流沖擊，可以直接將母線固定在鋼構(gòu)架或者混凝土支架上，無需穿墻套管和支柱絕緣子，具有較強(qiáng)的抗震能力。

(8)不受環(huán)境干擾，可靠性強(qiáng)。管型母線的每相是封閉屏蔽絕緣，內(nèi)部不產(chǎn)生凝露，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，運(yùn)行可靠性高。

2 絕緣銅管母線與共箱母線的比較

主變壓器低壓側(cè)與10 kV主變壓器進(jìn)線開關(guān)柜常規(guī)采用兩種方式連接:母線橋(矩形裸銅導(dǎo)體)、共箱封閉母線及絕緣銅管母線。

隨著戶內(nèi)變電站的推廣，主變壓器和10 kV配電裝置多采用緊湊布置。主變壓器場地空間位置比較狹小，對于母線橋方案，場地難以滿足三相帶電距離的要求，故母線橋方案不宜采用。

主變壓器和10 kV配電裝置區(qū)，采用絕緣銅管母線和共箱母線布置均具有可行性。以某戶內(nèi)變電站為例，主變壓器低壓側(cè)至10 kV開關(guān)柜之間連接導(dǎo)體長度為20 m。兩種方案的技術(shù)比較如表1所示。

表1 兩種方案技術(shù)比較

由表1可知，絕緣銅管母線在絕緣性能、機(jī)械強(qiáng)度、散熱性能、集膚效應(yīng)、耐熱性能、可靠性、使用范圍等方面均優(yōu)于矩形母線。

在變電站實(shí)際工程應(yīng)用中，變壓器10 kV側(cè)可用銅管母線架空連接到開關(guān)室外穿墻套管端子位置，也可以用銅管母線直接穿過控制室墻洞，與開關(guān)柜端相連接。該方案優(yōu)點(diǎn)是銅管母線機(jī)械強(qiáng)度高，允許應(yīng)力、距離大，最大距離達(dá)13 m，可減少鋼支柱，安裝簡便，布置清晰。

當(dāng)采用共箱母線連接時(shí)，共箱母線從變壓器低壓側(cè)出來后，需降低高度后再進(jìn)入10 kV開關(guān)室。由于共箱母線不易彎曲，安裝所需土建空間較大，靈活性比較差，布置上不美觀且散熱比較差，因此，絕緣銅管母線在布置上優(yōu)于共箱母線。

采用共箱母線連接時(shí)，每相需選擇4根φ125 mm×10 mm截面的銅導(dǎo)體，按三相每米1.2萬元計(jì)，考慮安裝材料、土建及施工等費(fèi)用，投資達(dá)39萬元。

目前，工程中普遍由絕緣母線廠家完成絕緣母線的供貨和安裝工作，根據(jù)詢價(jià)，絕緣銅管母線按三相每米1萬元考慮，絕緣母線材料費(fèi)為20萬元，該費(fèi)用已包含支架、伸縮節(jié)、中間連接器、終端連接器、金具、抱箍等附件費(fèi)用，投資為23萬元，比共箱母線方式節(jié)約16萬元。

兩種連接方式的成本比較如表2所示。

表2 兩種連接方式的成本比較萬元

3 結(jié)語

絕緣銅管母線在絕緣性能、機(jī)械強(qiáng)度、散熱性能、損耗、耐熱性能、可靠性等方面均優(yōu)于母線橋和共箱母線。

(1)根據(jù)主變壓器和10 kV配電裝置區(qū)布置，母線橋方案難以滿足三相帶電距離的要求，不宜采用。

(2)共箱母線不便于施工，母線不易彎曲，散熱性較差，布置不美觀。

(3)絕緣銅管母線性能較優(yōu)，安裝簡單，布置緊湊、美觀。

［1］鐘定珠，孫旭，羅志昭.變電站新型絕緣銅管母線［J］.廣東輸電與變電技術(shù)，2005(2):69-70.

［2］GB 50149—2010電氣裝置安裝工程母線裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范［S］.

Connection Model Between Main Transformer and Power Distribution Equipment of Low Voltage Side

LI Hansheng
(Shanghai Shendu Design Group Co.，Ltd.，Shanghai 200437，China)

This paper introduced the characteristics of insulated copper-tube busbar，and compared the insulated copper-tube busbar and non-segregated busbar in aspects of technology，economy，arrangement，etc.It is pointed out that the insulated copper-tube busbar is superior to the non-segregated busbar，including by insulating property，mechanical strength，heat dispersion，loss，heat-resistant quality，and reliability.

insulated copper-tube busbar;non-segregated busbar;technology comparison;economic comparison

TU 852

B

1674-8417(2015)11-0016-03

2015－09－28