變電站絕緣管型母線的技術(shù)特點(diǎn)及運(yùn)行維護(hù)

李誠誠 陳建寶 劉書磊 黎笑寒

摘要：介紹了目前國內(nèi)應(yīng)用比較廣泛的絕緣管型母線的結(jié)構(gòu)型式及技術(shù)特點(diǎn)，從工藝流程、制作要點(diǎn)對樹脂澆注式、橡膠擠包式、絕緣帶繞包式進(jìn)行了分析，并結(jié)合一起絕緣管型母線典型故障，對絕緣管型母線的運(yùn)行維護(hù)提出了建議。

關(guān)鍵詞：絕緣管型母線；典型故障；運(yùn)行維護(hù)

背景

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國電力行業(yè)也在巡視發(fā)展，變電站容量不斷擴(kuò)大，變電站母線的電流也不斷增大。傳統(tǒng)的裸露母線漸漸成為變電站容量提升的瓶頸，新型的絕緣管型母線以絕緣性能好、載流量大優(yōu)點(diǎn)在近年來得到了廣泛的應(yīng)用。本文對目前國內(nèi)應(yīng)用較多的絕緣管型母線的結(jié)構(gòu)型式及工藝流程進(jìn)行了分析，并結(jié)合變電站絕緣管型母線在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)過的一些問題提出了一些運(yùn)行維護(hù)措施。

1絕緣管型母線的結(jié)構(gòu)型式及技術(shù)特點(diǎn)

我國最早是在2002年引進(jìn)引進(jìn)德國PBP公司的技術(shù)，經(jīng)研究開發(fā)后開始生產(chǎn)真空澆注類絕緣管型母線；之后，逐漸研發(fā)采用繞包制作工藝制作的絕緣管型母線。目前，我國主要采用的絕緣管型母線主要有樹脂澆注式、橡膠擠包式、絕緣帶繞包式三種型式的絕緣管型母線。

1.1樹脂澆注式絕緣管型母線

樹脂澆注式絕緣管型母線的絕緣材料為環(huán)氧樹脂，采用抽真空后壓力澆注浸漬的生產(chǎn)工藝。樹脂澆注式絕緣管型母線的金屬導(dǎo)電管母采用銅或鋁管，導(dǎo)體屏蔽層和絕緣屏蔽層采用非金屬半導(dǎo)電材料，絕緣層采用環(huán)氧樹脂材料，金屬屏蔽層采用銅絲網(wǎng)，外護(hù)套采用熱縮管和不銹鋼。

絕緣管型母線中間接頭中，導(dǎo)體連接采用銅帶軟連接，外部是預(yù)制的絕緣套筒，絕緣套筒有環(huán)氧樹脂絕緣層，內(nèi)外非金屬半導(dǎo)電屏蔽層，金屬屏蔽層和外護(hù)套。

樹脂澆注式絕緣管型母線采用環(huán)氧浸漬紙絕緣，即在導(dǎo)體表面纏繞絕緣皺紋紙帶，再通過抽真空的方式使液態(tài)環(huán)氧充分浸入皺紋紙的氣體空隙中，最后固化形成絕緣。這種包繞式制備工藝決定了澆注式絕緣管型母線的端部適合采用電容屏的均壓形式；而由于抽真空需要在本體兩端加裝法蘭盤，因此中間接頭處絕緣宜采用屏蔽筒結(jié)構(gòu)。因此，澆注類絕緣管型母線絕緣設(shè)計(jì)通常采用的結(jié)構(gòu)是，本體兩端導(dǎo)體表面纏繞半導(dǎo)電紙層，端部絕緣紙層中纏入一定尺寸的多層電容屏結(jié)構(gòu)，最后外部纏繞半導(dǎo)電層并敷接地導(dǎo)體，在最外層的護(hù)套層內(nèi)，整體環(huán)氧浸漬，中間連接頭采用含反應(yīng)力錐電容屏的環(huán)氧浸漬套筒形式。其設(shè)計(jì)的重、難點(diǎn)是根據(jù)材料場強(qiáng)確定電容屏的尺寸、位置。

1.2 橡膠擠包式絕緣管型母線

橡膠擠包式絕緣管型母線采用橡塑材料，如三元乙丙橡膠、硅橡膠或聚乙烯類材料作為主絕緣，擠包到導(dǎo)體表面后固化形成絕緣。擠包類絕緣管型母線端部均壓一般采用外部附加應(yīng)力錐結(jié)構(gòu)以均勻電壓，型式類似電力電纜終端；另外，目前擠包工藝難以在彎曲的導(dǎo)體表面擠出絕緣，擠包類絕緣管型母線的彎曲段均采用先在直段擠出絕緣，成型后導(dǎo)體連同絕緣一起彎曲的形式制造，因此，彎管部分的絕緣也是擠包類管型母線的設(shè)計(jì)要點(diǎn)之一。所以，橡膠擠包式絕緣管型母線絕緣設(shè)計(jì)時(shí)通常采用的結(jié)構(gòu)是，本體為導(dǎo)體屏蔽層、絕緣層和絕緣屏蔽層構(gòu)成的三層結(jié)構(gòu)，端部無特殊均壓結(jié)構(gòu)，但須與含有兩側(cè)應(yīng)力錐、接地層均壓結(jié)構(gòu)、導(dǎo)體連接處屏蔽層的預(yù)制式中間接頭向配合，構(gòu)成完整的端部和連接處均壓結(jié)構(gòu)。

橡膠擠包式絕緣管型母線絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，一是絕緣和半導(dǎo)電材料的選擇，需要滿足擠出、固化過程中流動(dòng)受控以保障絕緣偏心度控制在合理范圍內(nèi)，本體彎管、套裝中間接頭時(shí)具有足夠的彈性和機(jī)械強(qiáng)度、不致?lián)p壞，且半導(dǎo)電材料和導(dǎo)電材料滿足一定過盈要求，彎曲時(shí)二者不致分離以形成氣隙；二是設(shè)計(jì)合理的應(yīng)力錐結(jié)構(gòu)均勻場強(qiáng)；三是須充分考慮彎曲段絕緣層厚度變薄以及機(jī)械應(yīng)力作用下絕緣強(qiáng)度下降的影響。

1.3 絕緣帶繞包式絕緣管型母線

絕緣帶繞包式絕緣管型母線的生產(chǎn)技術(shù)是主要是借鑒干式互感器、穿墻套管、中壓單芯電纜和共箱封閉母線的生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展而來的，其絕緣為聚酯薄膜或聚四氟乙烯帶表面涂硅油有機(jī)復(fù)合絕緣材料，采用絕緣帶繞包的生產(chǎn)工藝。絕緣帶繞包類絕緣管型母線由內(nèi)而外依次為金屬導(dǎo)電管母、電容屏蔽絕緣層、金屬屏蔽層、外護(hù)套。電容屏蔽絕緣層由多層聚酯薄膜或聚四氟乙烯薄膜和一層鋁箔相間組成，金屬屏蔽層采用銅帶，外護(hù)套采用熱縮管。

絕緣帶繞包式絕緣管型母線的中間接頭分為兩種，一種是半絕緣，導(dǎo)體連接為軟連接，絕緣為熱縮管；另一種是全絕緣，有的采用預(yù)制環(huán)氧樹脂筒，有的采用絕緣帶現(xiàn)場繞包。

絕緣帶繞包式絕緣管型母線采用絕緣帶（通常是聚四氟乙烯或聚脂薄膜）纏繞形成絕緣。在這種工藝條件下，繞包類絕緣管型母線一般采用多層電容屏均壓的方式均勻場強(qiáng)，而連接處絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為靈活。如果導(dǎo)體采用等外徑連接方式，接頭處可采用半導(dǎo)電分層接續(xù)形成恢復(fù)接頭處絕緣至本體狀態(tài)，也可采用含有半導(dǎo)電屏蔽層的預(yù)制繞包類屏蔽筒結(jié)構(gòu)。其設(shè)計(jì)的要點(diǎn)一是繞包類絕緣是多層絕緣復(fù)合結(jié)構(gòu)，絕緣強(qiáng)度受工藝水平影響極大，且沿復(fù)合材料界面的法向和切向強(qiáng)度不同，不同搭接方式下絕緣結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不同，必須考慮這些條件的影響以設(shè)計(jì)各處絕緣場強(qiáng)許用值，據(jù)此配置合適的絕緣厚度；二是合理設(shè)計(jì)電容屏尺寸和位置，以保障端部和中間連接處場強(qiáng)均勻合理。

2 絕緣管型母線的運(yùn)行維護(hù)

2.1 典型故障分析

2017年10月，某變電站110kV主變低壓側(cè)35kV母線發(fā)生接地告警，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)低壓側(cè)絕緣管母A、C相擊穿。故障絕緣母線主絕緣采用聚四氟乙烯帶纏繞，含有多層鋁制電容屏結(jié)構(gòu)。分析認(rèn)為該絕緣管母聚四氟乙烯帶層間未能緊密纏繞，在運(yùn)行過程中隨著水分的擴(kuò)散逐步降低了絕緣管母的軸向及徑向絕緣強(qiáng)度，導(dǎo)致絕緣管母在運(yùn)行過程中產(chǎn)生局部放電，逐步形成連續(xù)性放電通道。

2.2運(yùn)行維護(hù)建議

為保證變電站絕緣管型母線的安全穩(wěn)定運(yùn)行，避免發(fā)生類似故障，對絕緣管型母線的運(yùn)行維護(hù)提出以下建議：

（1）加強(qiáng)設(shè)備安裝和驗(yàn)收階段的技術(shù)監(jiān)督和管理，保證工藝和工序滿足要求，確保各項(xiàng)試驗(yàn)參數(shù)滿足標(biāo)準(zhǔn)。

（2）在設(shè)備運(yùn)行過程中應(yīng)采用超聲波局部放電帶電檢測手段，并結(jié)合紅外測溫檢測溫度，對絕緣管型母線運(yùn)行狀況進(jìn)行綜合分析判斷。同時(shí)，要密切關(guān)注變電站高壓配電室的環(huán)境，合理控制溫濕度，及時(shí)消除設(shè)備受潮、絕緣表面污穢等問題，防止發(fā)生絕緣管型母線受潮降低絕緣引發(fā)的放電事故。

3 結(jié)語

本文淺談了變電站絕緣管型母線的技術(shù)特點(diǎn)，分析了一起絕緣管型母線典型故障，并對絕緣管型母線的運(yùn)行維護(hù)提出了針對性的建議。希望本文可以為變電站絕緣管型母線的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供一定的參考意義。

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作者簡介：

李誠誠（1985-），女，工程師，主要從事變電運(yùn)維管理工作。