火山巖絕緣澆鑄母線

毛德海

（北京鑄安精電科技有限公司，北京 朝陽100023）

在電力系統(tǒng)中，母線將配電裝置中各個載流分支回路連接在一起，承擔(dān)匯集、分配和傳送電能重要作用。母線按外形結(jié)構(gòu)可分為：硬母線（包括矩形、槽型、管型母線）、軟母線（包括銅、鋁絞線等）、封閉母線（包括共箱、密集母線等）、澆鑄母線?；鹕綆r是經(jīng)過1200 ℃高溫焙燒的天然無機料，科學(xué)提煉研磨加工后，與添加劑攪拌成粥狀澆鑄料；將銅或鋁母排按照技術(shù)要求在模具內(nèi)排列好，倒入澆鑄料并常溫固化后形成火山巖澆鑄絕緣母線。

火山巖絕緣澆鑄母線構(gòu)成：99.9%電解銅+火山巖顆粒+環(huán)氧樹脂（少量）+固化劑（少量）等，常溫4 h固化。

本文介紹以火山巖作為主要材料的澆鑄母線-火山巖絕緣澆鑄母線。在我國的實際應(yīng)用中，也取得了優(yōu)良的運行業(yè)績，完全彌補了傳統(tǒng)母線和電纜在運行時的各種缺憾。同時，以我們對此母線的理解，在民用配電應(yīng)用領(lǐng)域，將會有更加顯著的安全運行前景和節(jié)能環(huán)保效果。使民用配電系統(tǒng)提升到一個新高度，實現(xiàn)配電免維護(hù)運行。

1 材料性能分析

火山巖為天然無機料，具備環(huán)保特性。經(jīng)過研磨顆粒、分離金屬，與環(huán)氧樹脂和固化劑攪拌后成為復(fù)合澆鑄材料進(jìn)行澆鑄。具有絕緣、環(huán)保特性（從生產(chǎn)到運行，不產(chǎn)生有害垃圾或氣體）不自燃、不助燃、自熄性。

火山巖顆粒與少量環(huán)氧樹脂固化后，呈絲網(wǎng)狀黏結(jié)結(jié)構(gòu)，透氣并富有彈性，可吸收澆鑄層與銅鋁排熱膨脹系數(shù)差異，長年在任何氣候條件下運行，其整體性完好如初，不會產(chǎn)生裂縫；澆鑄層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成無數(shù)微孔，具有天然煙囪效應(yīng)，將導(dǎo)體運行產(chǎn)生的熱量迅速導(dǎo)出，節(jié)能降損性能優(yōu)越。

火山巖穩(wěn)定性強，防水、防污染性能優(yōu)越，在石化企業(yè)、高鹽霧地區(qū)（海港、造船廠、海濱城市）或在水（海水）下長期安全運行。

火山巖天然絕緣性能和復(fù)合材料抗外力能力優(yōu)于同類火山巖絕緣澆鑄母線。

2 火山巖絕緣澆鑄母線和配件及敷設(shè)環(huán)境

火山巖絕緣澆鑄母線接頭工藝多種接頭均采用壓接緊固+澆鑄緊固雙重固鎖，如圖1所示，澆鑄料固化后，固定了壓接螺絲（母），使其永不松動，保證接頭的長期牢固。也是永久免維護(hù)的根本所在。

圖1 火山巖絕緣澆鑄母線接頭工藝

火山巖絕緣澆鑄母線有直接頭組件、轉(zhuǎn)角接頭組件、T 接頭組件（T 接頭）、變?nèi)萁M件（不同載流量導(dǎo)體對接）、換相組件、出牙組件（與電纜對接）、插接電源箱。根據(jù)現(xiàn)場敷設(shè)環(huán)境量身定制。

敷設(shè)環(huán)境簡單，安裝方便，轉(zhuǎn)彎半徑為0；在任何環(huán)境中均可敷設(shè)；可與各種市政管線（水、暖、污等）并行交叉敷設(shè)，無安裝距離要求；配電室占用空間面積大大降低，無須建造夾層，地面或懸吊敷設(shè)均可（如圖2 所示）；室內(nèi)外敷設(shè)無特殊要求。環(huán)保澆鑄層與土壤接觸會降解，故不能直埋敷設(shè)。

圖2 中壓火山巖絕緣澆鑄母線室內(nèi)懸吊式敷設(shè)方式

3 澆鑄母線與傳統(tǒng)母線、電纜性能對比

從表1以看出，火山巖澆鑄母線與密集母線和電纜相比在各項技術(shù)性能指標(biāo)中，均占有優(yōu)勢，從長期運行成本上比較，更為顯著。以下分別介紹10 kV和1 kV火山巖絕緣澆鑄母線。

表1 火山巖澆鑄母線與密集母線和電纜相比在各項技術(shù)性能指標(biāo)

3.1 10 kV火山巖絕緣澆鑄母線主要技術(shù)指標(biāo)認(rèn)證

中壓火山巖絕緣澆鑄母線符合IEC 60694、IEC 62271-200、IEC 62271-201、IEC 62271-202、IEEE C37.23之規(guī)定。

體積小、安裝容易，不會排放有毒氣體。

銅導(dǎo)體成分99.9%，導(dǎo)電率98%IACS以上。

壓降值低、耐短路電流值高，20%過載2 h。

火山巖絕緣澆鑄母線防護(hù)等級依據(jù)IEC 60529達(dá)IP68，且耐撞擊達(dá)IK10最高等級。

穿墻防火阻隔等級符合IEC 60332-3 達(dá)S120，符合NBN 713-020 Add.3。

垂直管道間防火阻隔符合IEC 60332-3。

防爆認(rèn)證符合EN50028編號：EEx mⅡ。

具有優(yōu)良絕緣及散熱特性。在平均調(diào)溫35 ℃，日最高溫40 ℃時，其內(nèi)部導(dǎo)體及接續(xù)處之額定電流溫升低于50 K。

具低電磁干擾特性。

絕緣材料等級CLASS B 180 ℃。

火山巖絕緣澆鑄母線優(yōu)良實績已超過40 年以上，且火山巖絕緣澆鑄母線經(jīng)公證試驗機構(gòu)耐老化試驗可達(dá)60年以上仍可安全運轉(zhuǎn)。

永久免維護(hù)保養(yǎng)。

火山巖絕緣澆鑄母線具CE及UL認(rèn)證。

3.1.1 火山巖絕緣澆鑄母線描述

10 kV 澆鑄母線專為3.6～24 kV 電力系統(tǒng)開發(fā)火山巖澆鑄母線，具有安全與節(jié)省空間等特點，其設(shè)計采用絕緣材料對銅導(dǎo)體直接進(jìn)行模鑄密封，該絕緣材料主要為火山巖等無機礦物質(zhì)，具有良好的絕緣特性及耐機械強度性能、防潮、不易燃燒與具自熄性。

3.1.2 使用條件

10 kV澆鑄母線系統(tǒng)是由直線元件、彎頭元件、T 接元件、盤接頭元件、伸縮元件等組成，經(jīng)專用接頭（junction unit）連接后，再進(jìn)行絕緣模鑄材料之現(xiàn)場模鑄作業(yè)所完成之中壓匯流排，本火山巖絕緣澆鑄母線之使用條件：

海拔2000 m以下之屋內(nèi)外場所。

環(huán)境適溫：-45～65 ℃。

環(huán)境濕度：0～100%。

3.1.3 技術(shù)規(guī)格

絕緣耐壓特性：最高50 kV/1 min。

部分放電特性：pC值≤20pC。

溫升特性：在平均調(diào)溫35 ℃、最高溫40 ℃時，匯流排導(dǎo)體溫升≤50 K。

防護(hù)等級特性：符合IEC 60529 IP68之規(guī)定。

機械強度特性：符合IEC 62262 IK10等級之規(guī)定。

3.1.4 應(yīng)用范圍

各類發(fā)電廠自發(fā)電機出口至升壓站之間10 kV母線。

變電站10 kV 變壓器至開關(guān)柜之間10 kV 母線，室外變電站露天敷設(shè)時優(yōu)勢更明顯。

客戶配電室10 kV開關(guān)柜至變壓器之間10 kV母線、總配電室至分配電室之間10 kV母線。

3.2 1 kV火山巖絕緣澆鑄母線主要技術(shù)指標(biāo)認(rèn)證

低壓火山巖絕緣澆鑄母線符合IEC 61439-6之規(guī)定。

體積小、安裝容易，不會排放有毒氣體。銅導(dǎo)體成分99.9%，導(dǎo)電率98%IACS以上。

壓降值低、供電距離長、耐短路電流值高，20%過載2 h。

火山巖絕緣澆鑄母線防護(hù)等級依據(jù)IEC 60529，達(dá)IP68，可長期浸泡水中、強腐蝕性環(huán)境（液體）中送電運轉(zhuǎn)，且耐撞擊達(dá)IK10最高等級。

具有防火特性，符合IEC 60331-21 950 ℃3 h。

防爆認(rèn)證符合EN50028編號：EEx mⅡ。

利用火山巖無機礦物質(zhì)等優(yōu)良材質(zhì)與少量樹脂混合模鑄而成，具有優(yōu)良絕緣及散熱特性。在平均周溫35 ℃，日最高溫40 ℃時，其匯流排溫升低于55 K。

具低電磁干擾特性。

絕緣材料等級CLASS B 180 ℃。

火山巖絕緣澆鑄母線優(yōu)良實績已超過40 年以上，且火山巖絕緣澆鑄母線經(jīng)公證試驗機構(gòu)耐老化試驗可達(dá)60年以上仍可安全運轉(zhuǎn)。

免維護(hù)保養(yǎng)。

火山巖絕緣澆鑄母線具CE及UL認(rèn)證。

3.2.1 低壓1 kV火山巖絕緣澆鑄母線簡介

專為1 kV電力系統(tǒng)開發(fā)澆鑄母線，具有安全與節(jié)省空間等特點，其設(shè)計采用絕緣材料對銅（鋁）導(dǎo)體直接進(jìn)行模鑄密封，該絕緣材料為火山巖無機礦物質(zhì)等優(yōu)良材質(zhì)與少量樹脂模鑄而成，具有良好的絕緣特性及耐機械強度性能、防潮、不易燃燒與具自熄性。

依據(jù)IEC 61439-1、IEC 61439-6、CNS 14286 等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計制造而成，它由下列元件組成：直線元件、彎頭元件、幾何形狀元件、換相元件、伸縮元件、變?nèi)菰?、具分接裝置元件、盤接頭元件。

分支箱：可分為固定式分電箱（tap-off box）及插入式分支箱（plug-in box）。

3.2.2 使用條件

海拔2000 m以下之屋內(nèi)外場所。

環(huán)境適溫：-45～65 ℃。

環(huán)境濕度：0～100%。

3.2.3 技術(shù)規(guī)格

絕緣耐壓特性：對每相導(dǎo)體間可耐受AC 5 kV/1 min。

對每相導(dǎo)體間絕緣電阻值為≥DC 1 kV 2 GΩ。

溫升特性：在平均調(diào)溫35 ℃、最高溫40 ℃時，Busway溫升≤55 K。

防火特性：符合IEC 60331-21 950 ℃3 h 之規(guī)定。

防護(hù)等級特性：符合IEC 60529 IP68之規(guī)定。機械強度特性：符合IEC 60068-2-75 IK10 等級之規(guī)定。

接地特性：1 kV澆鑄母線系統(tǒng)，采用內(nèi)部接地導(dǎo)體，屬于系統(tǒng)接地，其優(yōu)點可以穩(wěn)定對地電壓及減少工安事故。

3.2.4 低壓1 kV火山巖絕緣澆鑄母線應(yīng)用范圍

適用于配電系統(tǒng)新建或改造（可免建配電室夾層）、城鄉(xiāng)煤改電工程、高鐵、地鐵、高速公路（長距離公路隧道）、大型城市地下管網(wǎng)、電力主網(wǎng)隧道等交直流低壓系統(tǒng)，可滿足大電流長距離供電。且敷設(shè)簡單、易分支，安全可靠，降低投資。

低線損和永久免維護(hù)所產(chǎn)生的效益，短期可收回澆鑄母線投資。

適用于高污染、高腐蝕、高風(fēng)險環(huán)境，如石化行業(yè)、冶煉行業(yè)、礦山、沿海高鹽霧地區(qū)（海濱城市、港口）等，取代大電流低壓電纜和母線，安全可靠。

直流火山巖絕緣澆鑄母線適用于數(shù)據(jù)中心、結(jié)算中心、銀行、大型商業(yè)中心、醫(yī)院、科研機構(gòu)、超高層建筑等對供電可靠性、低電磁干擾、供電可靠性和消防安全要求很高的特殊配電場所。對大負(fù)荷客戶來講，線損節(jié)約費用非?？捎^。

4 結(jié)束語

使用火山巖澆鑄母線火山巖絕緣澆鑄母線替代傳統(tǒng)母線和大電流電纜，可降低配電投資，縮小配電室占地面積、減少配電室數(shù)量、降低運行維護(hù)費用、減少線損，提高供電可靠性，所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益非常顯著。