全絕緣銅包鋁管母線在華光潭水電站的應(yīng)用

翁浩平，韋鋼明

(浙江浙能華光潭水力發(fā)電有限公司，浙江臨安311322)

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全絕緣銅包鋁管母線在華光潭水電站的應(yīng)用

翁浩平，韋鋼明

(浙江浙能華光潭水力發(fā)電有限公司，浙江臨安311322)

母線是匯集、分配和傳送電能極為重要的電力系統(tǒng)元件，主變低壓側(cè)母線的安全穩(wěn)定運行對發(fā)電企業(yè)及變電站都有著舉足輕重的作用。在介紹全絕緣銅包鋁管母線的結(jié)構(gòu)和性能的基礎(chǔ)上，分析了其在華光潭水電站的作用和取得的效果。圖1幅。

水電站；銅包鋁管母線；應(yīng)用

1　概　述

隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，整個社會對電力的需求日益增大。當(dāng)前110 kV和220 kV變電所低壓側(cè)均采用10 kV和35 kV 的電壓等級，隨著主變?nèi)萘康娜找婕哟?，變壓器低壓?cè)進線側(cè)的額定電流也在不斷加大。常規(guī)矩形母線在技術(shù)上和結(jié)構(gòu)上越來越難滿足母線發(fā)熱和短路電動力的要求，由此引起附加損耗、集膚效應(yīng)系數(shù)的增大，使母線截流能力下降，電流分布不均。銅包鋁管母線利用銅和鋁的不同集膚效應(yīng)性能，合理搭配銅、鋁管的厚度，取得了大幅度降低額定電流溫升、減小線路損耗、提高輸電安全性、節(jié)能銅材的優(yōu)異效果。

2　全絕緣銅包鋁管母線簡介

節(jié)能銅包鋁管結(jié)構(gòu)由銅包鋁管、絕緣層(聚乙烯)、半導(dǎo)電層、接地屏蔽層、絕緣護套管構(gòu)成(見圖1)。銅：牌號T2，純度99.90%(Cu+Ag)，導(dǎo)電率101.3%LACS，應(yīng)符合GB/T 5231的要求。鋁合金管：牌號6063(含Mg量0.55%，含Si量0.286%)，應(yīng)符合GB/T 5585的要求。

鋁管擴徑，再往銅管里套鋁管，采用機械原理抽芯擴展，使銅管和鋁管之間緊密銜接，不存在縫隙，以此增加載流量和增強機械強度。銅包鋁管外采用專用的擠包工藝(電纜絕緣制作工藝)，將聚乙烯絕緣材料附著于銅管外壁，擠包工藝需在干燥無塵房間完成。

1-鋁管；2-銅管；3-主絕緣層(聚乙烯)；4-半導(dǎo)電層；5-屏蔽層；6-絕緣護套

圖1節(jié)能銅包鋁管母線結(jié)構(gòu)示意

3　全絕緣銅包鋁管母線特點

3.1載流量大

銅的電流密度不均勻系數(shù)為8.6，交流電流通過銅導(dǎo)體主要集中在外表面。鋁的電流密度不均勻系數(shù)為4.82，交流電流通過鋁導(dǎo)體主要集中在內(nèi)表面。經(jīng)過反復(fù)分組30 K溫升試驗，從壁厚0.5 mm到5 mm的銅管中選出壁厚1.5 mm的銅管作為銅包鋁管的主材。壁厚1.5 mm的銅管能分配50%的電流，其余50%的電流由鋁管分攤。此結(jié)構(gòu)改善了母線導(dǎo)體的電流密度均勻性。兩個分層的導(dǎo)體增大了通流的有效截面，最高額定電流可達40 000 A。

3.2絕緣性能好

全絕緣銅包鋁管母線采用擠包工藝，屏蔽層接地，實現(xiàn)外護套零電位。母線電場分布均勻，電氣絕緣性能強。以110 kV電壓等級絕緣水平為例：額定電壓U0/U(kV)為64/110，管型母線30 min工頻耐壓值(kV)為173/2.7U。

3.3機械強度高

銅包鋁管母線主體允許應(yīng)力為常規(guī)矩形母線的4倍，可承受較大短路電流，機械強度也高，母線支撐跨距最大可達8 m。

3.4散熱好、溫升低

銅包鋁管母線中間為空心導(dǎo)體，母線兩端開有通風(fēng)孔，形成自然風(fēng)流，散熱效果更佳。溫升低于30 K以下，遠小于普通矩形母線的50 K溫升。

3.5絕緣材料耐熱系數(shù)高

全絕緣銅包鋁管母線的主絕緣材料為聚四氟乙烯，采用擠包工藝，在無塵車間將絕緣材料完整依附于母線表面，有優(yōu)良的電氣性能和化學(xué)穩(wěn)定性，可在-200～+200 ℃中正常工作；介質(zhì)損耗小、阻燃、耐老化，產(chǎn)品的使用壽命≥30 a。

3.6抗電氣震動能力強

電壓10 kV、額定電流4 000 A的銅包鋁管母線可承受63 kA(4 s)短路電流沖擊。全絕緣銅包鋁管母線可直接安裝于鋼支架或混凝土支架上，安裝方便，具有較強的抗震動能力。

3.7不受外界環(huán)境影響，穩(wěn)定性高，免維護

全絕緣銅包鋁管母線屏蔽層接地，外絕緣護套零電位。主絕緣采用擠包工藝，一次成型，杜絕了由于潮氣、灰塵、外物等引起的絕緣降低或接地等故障，運行完全不受外界環(huán)境影響。穩(wěn)定性高，免維護。

4　應(yīng)用實例

華光潭電站位于浙江省臨安市浙西大峽谷，電站為梯級電站，一、二級站分別安裝有2臺立式懸垂式發(fā)電機組，接線方式為兩機一變，最后匯總至110 kV母線進入電網(wǎng)。1、2號主變低壓側(cè)采用共箱封閉母線，一級站型號為：GGM—10/5 000，二級站型號為：GGM—10/3 000。主變均安裝于室外，共箱母線通過穿墻連接至10.5 kV母線開關(guān)柜。

1、2號主變低壓側(cè)共箱母線自投產(chǎn)運行至今，多次發(fā)生母線受潮，絕緣降低；母線支撐瓷瓶污穢導(dǎo)致絕緣下降；支撐瓷瓶破裂；母線流變受潮燒毀等情況。由于運行時間久，共箱母線外殼生銹嚴(yán)重，嚴(yán)重影響設(shè)備安全運行。

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，由于全絕緣銅包鋁管母線運行不受環(huán)境因素影響，安裝方便，溫升低，絕緣性能高，免維護；決定采用全絕緣銅包鋁管母線安裝。安裝過程中拆除原有共箱母線，保留立柱，在原有立柱上加裝井字型托架，母線連接處采用銅片軟連接，穿墻墻洞采用鋁板封堵，支架及穿墻鋁板接地牢固。通過運行檢查，減少了母線日常的維護工作量，同時也減少了設(shè)備缺陷發(fā)生的概率，大大提高了設(shè)備運行穩(wěn)定性。

5　結(jié)　語

全絕緣銅包鋁管母線在性能上解決了常規(guī)矩形母線存在的容易受潮、導(dǎo)致絕緣降低或接地的故障。管型母線價格低、絕緣性能高、運行穩(wěn)定、節(jié)能、施工安裝方便、免維護，提高了水電站運行的穩(wěn)定性，保障了機組的正常出力。

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責(zé)任編輯吳昊

2016-07-06

翁浩平(1987-)，男，助理工程師，主要從事水力發(fā)電廠運行與維護工作。

E_mail:359504653@qq.com