管型絕緣母線在中央變電所內(nèi)的使用分析

姜延偉

摘 要：中央變電所母線電壓承載較大，傳統(tǒng)母線的絕緣設(shè)計存在體積大、負載低、維養(yǎng)難等弊端。在現(xiàn)階段的施工過程中金屬管型絕緣作為母線的絕緣體系規(guī)劃成為了一種推薦模式。在本文的研究過程中，對此類絕緣模式的構(gòu)成、優(yōu)勢、施工安裝及其注意事項等內(nèi)容進行系統(tǒng)性分析。希望通過本文的研究能夠為今后的相關(guān)施工及變電所母線升級提供指導(dǎo)性意見。

關(guān)鍵詞：管型絕緣；母線絕緣；變電所；優(yōu)勢；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.171

管型絕緣技術(shù)源于德國，由于其具有較高的絕緣特性，且具有線路規(guī)劃、施工便捷等優(yōu)勢而受到廣泛的重視。該技術(shù)按照不同的絕緣材料可以分為金屬管型絕緣與非金屬管型絕緣等兩種，其中非金屬管型絕緣體系的電壓承載相對較小，不適宜作為中央變電所的母線絕緣措施，故而本文重點將金屬管型絕緣體系作為研究對象。從現(xiàn)有的應(yīng)用實踐以及理論研究中我們可以看出，此種施工技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，但是由于受到造價、材料等限制在我國的工程實踐中尚未得到有效的推廣及普及。與此同時，現(xiàn)階段針對金屬管型絕緣產(chǎn)品的制造工藝尚不完善、缺乏相應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準。使得在實際的工程應(yīng)用中存在型號、參數(shù)混亂等現(xiàn)象，客觀上限制了金屬管型絕緣體系的應(yīng)用。

1 管型絕緣母線的結(jié)構(gòu)特征

管型絕緣母線的應(yīng)用前景是不容忽視的，且在技術(shù)的進一步提升前提下必將會成為后續(xù)中央變電所等類似工程的核心施工體系?；谏鲜霰尘?，本文將對其結(jié)構(gòu)、優(yōu)勢、施工與注意事項等若干方面開展研究，旨在為后續(xù)相關(guān)應(yīng)用與推廣提供必要基礎(chǔ)。

在結(jié)構(gòu)方面管型絕緣母線主要分為如下結(jié)構(gòu)：（1）導(dǎo)體：為電流的主要通道，采用電阻率較低的金屬材料制成；（2）主絕緣層：為導(dǎo)體外側(cè)的第一道絕緣防護體，一般采用聚四氟乙烯作為主要材質(zhì)，同時兼顧了絕緣性、阻燃性、耐高溫等，并能夠在較為極端的條件下（±250℃）滿足30年以上的使用壽命；（3）屏蔽層：在主絕緣層外側(cè)利用半導(dǎo)體及銅箔材料構(gòu)建屏蔽層，能夠有效的降低母線外電場分布，降低線路衰減，避免電磁輻射危害；（4）其他結(jié)構(gòu)：主要包括了接地屏蔽層、絕緣護套、管型接頭、輔助屏蔽層、輔助絕緣層等。值得注意的是上述結(jié)構(gòu)根據(jù)不同的產(chǎn)品提供商以及實際需求而具有一定的不同。

具有上述結(jié)構(gòu)的管型絕緣母線通過一次整合施工能夠完成母線架設(shè)、連接等多種操作功能，并具有連接方便等特性，在后續(xù)的維護與實際應(yīng)用過程中優(yōu)勢顯著。

2 管型絕緣母線的應(yīng)用優(yōu)勢

管型絕緣母線與傳統(tǒng)母線及其絕緣體系相比造價較高，且需要更改施工模式。而現(xiàn)階段針對管型絕緣母線的應(yīng)用日益廣泛，這一現(xiàn)象得力于其應(yīng)用優(yōu)勢，具體表現(xiàn)為如下幾個方面：

第一，管型絕緣母線具有較高的絕緣特性。電氣絕緣性能強，試驗結(jié)果表明，以管形絕緣母線10kV產(chǎn)品為例，其耐壓值在75kV時，不擊穿，不閃絡(luò)，局放和介質(zhì)損耗損均復(fù)合標(biāo)準。

第二，管型絕緣母線具有較高的載流量。絕緣銅管母線為空心導(dǎo)體，表面積大，導(dǎo)體表面電流密度分布均勻。銅管導(dǎo)體Ф100×5mm，截面積：1491mm2，載流量4000A，電流密度2.68（A/mm2）。因此，銅管母線特別適合工作電流大的回路。

第三，管型絕緣母線具有較高的運行效能。其集膚效應(yīng)系數(shù)Kf能夠控制在1以下，尤其是在交流電流模式下表現(xiàn)更為良好。與此同時，此種絕緣模式還能夠提供更高的導(dǎo)體直徑支撐，進一步降低了母線的交流電阻。結(jié)合上述兩方面優(yōu)勢，在實際的運行過程中功率損耗僅為傳統(tǒng)母線模式的50%左右。與此同時，該絕緣母線模式具有較好的散熱條件，與室內(nèi)空氣形成有效對流，避免了溫升對電阻率的改變，因此具有較高的運行效能。

第四，管型絕緣母線具有較高的機械強度。該模式具有較高的機械強度，以標(biāo)準Φ80mm產(chǎn)品為例，其機械強度是普通母線的20倍以上，可以實現(xiàn)10-12m跨距。對施工布局以及后續(xù)運行過程中的外力損傷形成有效規(guī)避。

第五，管型絕緣母線具有較高的可維護性。一方面在實際應(yīng)用的過程中，該種母線不易受到環(huán)境因素（如潮濕、溫度、灰塵）的影響，運行較為穩(wěn)定，且能夠排除意外接觸而產(chǎn)生的短路現(xiàn)象；另一方面，此種組建模式可以通過軟連接與封閉連接的方式來進行母線互聯(lián)，避免了后續(xù)可能產(chǎn)生的維養(yǎng)操作。與此同時，母線的3D幾何設(shè)計使布線模式相對靈活、空間需求較小，有利于中央變電站功能的實現(xiàn)。

3 管型絕緣母線的施工安裝及其注意事項

在實際應(yīng)用的過程中，管型絕緣母線的施工安裝及注意事項主要分為如下幾個方面：

第一，在布線環(huán)節(jié)中，該母線體系布線較為靈活，且在轉(zhuǎn)角處具有更小的半徑，對于場地控制與空間分布具有較大優(yōu)勢。為了進一步保障其使用效果，我們需要注意如下幾點：一是不同母線之間的間距應(yīng)該保持在0.15m以上，避免溢流電場間的相互相應(yīng)；二是母線轉(zhuǎn)角的最小半徑應(yīng)該保障在0.3m以上，避免過度彎曲對于母線電氣特征的影響。

第二，在支架安裝環(huán)節(jié)中，對于室外母線的架設(shè)，由于其跨距較遠故而需要通過支架的安裝來保障母線的離地與合理布局。在實際的施工過程中應(yīng)該注意支架的高度要適宜于后續(xù)維養(yǎng)環(huán)節(jié)的操作高度。與此同時，根據(jù)管型絕緣母線的實際參數(shù)，支架的間距應(yīng)該嚴格控制在10-12m之間。同時，在管線的特殊連接點中（如穿墻、支架支撐點等）需要加設(shè)絕緣墊板以進一步提高其絕緣效能。

第三，在其他環(huán)節(jié)中，部分母線的安裝需要配屬相應(yīng)元器件，在此過程中我們需要格外注意相關(guān)規(guī)格、型號的匹配，避免由于上述指標(biāo)的不遵從而形成無法安裝使用或者后續(xù)運行異常等現(xiàn)象。

4 總結(jié)

本文對管型絕緣母線的結(jié)構(gòu)、優(yōu)勢等內(nèi)容進行了系統(tǒng)梳理。同時結(jié)合理論基礎(chǔ)與實踐經(jīng)驗對具體的應(yīng)用環(huán)節(jié)與安裝過程中的注意事項進行梳理。希望通過本文的研究能夠為相關(guān)技術(shù)與材料的推廣及使用奠定必要基礎(chǔ)。

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