关 芳，杨益民

（1.云南省水利水电勘测设计研究院，昆明 650021;2.云南省水利水电投资有限公司，昆明650233）

1 概述

随着国民经济的快速、稳步增长，城市建设和电力工业的飞速发展，企业、居民用电量呈直线上升，110kV、220kV变电站主变容量的不断加大，出线电流变得越来越大；变压器低压出线侧母线额定电流不断增加 （超过3000A），主变容量、额定电流以及短路电流在系统的比重都增大，在以往工程中采用多片矩形常规母线已不适应工作在电流大的回路，而且矩形母线在技术和结构上都越来越难满足母线发热和短路电动力的要求，对大容量变压器不仅有母线本身电动力问题、发热问题，以及由此引起附加损耗、集肤效应系数的增大，造成载流能力的下降、电流分布不均匀。还有母线桥支柱绝缘子、钢构架、母线桥附近钢筋混凝土支柱钢筋以及基础内的钢筋在电磁场中感应涡流引起的发热问题。一旦母线短路，敞露母线、支柱绝缘子、变压器绕组都遭受损伤，影响变电站的安全运行、供电的可靠性。为了解决上述问题，采用管型屏蔽绝缘母线代替敞开式矩形母线、电缆母线及共箱母线提高母线材料的有效利用率，增强母线机械强度，防止人身触及带电母线及金属物落到母线上产生相间短路等，并在实际工程中得到应用，获得了较好的效果。为变电站、发电厂等10kV～35kV级的安全运行、提高供电可靠性、降低损耗起到了积极的作用。

2 管型屏蔽绝缘母线与常规母线的比较

2.1 载流量大

管型屏蔽绝缘铜管母线采用铜管或铝合金管为主导体，管外表为圆形表面，表面积大，其导体表面电流密度分布均匀；而矩形母线有棱角，表面电荷容易聚集在棱角处，引起母线局部发热，造成能源的浪费。另外，导体为空心管，温升低于36K，单位截面载流量大于常规矩形母线。例如：铜管导体为Ф100×5，截面积是1491.5mm2，载流量可达到4000A，电流密度为 2.68A/mm2；铜管导体为 Φ120×10mm，截面积是3454mm2，载流量6000A，电流密度为1.74（A/mm2）。而载流4000A矩形母线，需选用3片125×10的铜排，电流密度为1.07A/mm2，温升却在70K左右。因此，管型屏蔽绝缘母线特别适合工作电流大的回路，节约电能。

2.2 集肤效应低、功率损失小

管型屏蔽母线的集肤效应系数低，Kf≦1，交流电阻小，因而母线的功率损失小，对周围的导磁材料（金具、钢构架及支柱内的钢筋等）无电磁感应，基本不存在涡损。若采用多片矩形导体，随着片数的增加，集肤效应系数不断加大，单位截面的有效载流量下降，片与片之间电流分布不均匀，附加损耗加大，散热条件差。

2.3 绝缘性能好、绝缘材料稳定性高

管型屏蔽绝缘母线采用密封屏蔽绝缘方式，其绝缘结构与电缆类似，外面有金属屏蔽、密封、防水、外壳接地、电位为零，母线表面电场分布均匀，电气绝缘性能强，避免了绝缘层表面产生局部放电，且不受其它相母线的电场和磁场的干扰，加上主绝缘材料有优良的电气性能和化学稳定性、介质损耗小、阻燃、低温运行，可延长绝缘老化，提高使用寿命。

表1 管型屏蔽绝缘母线的绝缘水平

2.4 允许应力大、跨距大、机械强度高

铜管的应力为294MPa，抗拉强度为320MPa，是矩形铜排母线的4倍多，从而使管型屏蔽绝缘母线可承受的短路电流大，短路电动力远远大于矩形母线。在50kA短路电流的情况下，Φ100×5mm管型屏蔽绝缘母线跨距最大能达到9M，如果采用钢架结构支撑，其跨距更大，可直接进入高压室与开关柜或电抗器连接，减少了常规母线所需的支柱绝缘子、母线金具、架设桥架支撑、穿墙套管及土建工程。同时母线采用钢架结构支撑，使母线具有较强的抗震动能力。

2.5 散热好、温升低

管型屏蔽绝缘母线为空心导体，母线两端开有通风孔，内径风道能自然形成热空气对流，终端连接头和中间接头接触电阻小、温升低，散热条件好。相比常规矩形母线及电缆是无法达到这一效果的。

2.6 抗电气震动能力强

电压10kV、额定电流4000A的铜管母线，可承受63kA （4s）短路电流冲击。其可以直接将母线固定在钢构架上或混凝土支架上，取消穿墙套管和支柱绝缘子，具有较强的抗震动能力。其抗地震能力达到Ⅶ度，甚至更高。

2.7 不受环境干扰，可靠性高

管型屏蔽绝缘母线的每一相都是封闭屏蔽绝缘，内部无凝露、防污秽（防污距离为≥800mm）产生，且消除了外界潮气、灰尘以及外物所引起的接地和相间短路故障，运行具有高度的可靠性。相比之下，矩形母线暴露在环境中，容易受人、动物（如老鼠、蛇等）以及其他物体偶然接触而发生接地和短路，不利于安全运行。

2.8 母线架构简明、布置清晰、安装方便、占用空间小、适用范围广

管型屏蔽绝缘母线的结构和电缆类似，其绝缘可靠，安全性高。可在户内或户外安装，架空、爬墙、地下电缆沟、电缆夹层、电缆隧道均可。而常规母线（矩形母线、共箱封闭母线）通常对环境要求比较高、空间要求比较大，所以在许多环境恶劣、空间狭小的地方，常规母线的使用受到很大的限制、甚至无法使用。而管型屏蔽绝缘母线，其无惧恶劣的环境、安装占用的空间很小，相间距通常为300mm（10kV）,母线弯曲半径小，不大于300mm，可灵活转弯布局，母线构架简洁，走廊占用空间小，给布置及安装带来极大方便。尤其利于在狭小的空间内布置，其适用范围更广，可靠性更强，检修维护工作量小。

（1）管型屏蔽绝缘母线户外架空在小于8m，可不做支撑，与穿墙套管连接或直接通过穿墙孔，进入室内与开关柜连接。

表2 管型屏蔽绝缘母线与常规母线经济性能比较

（2）管型屏蔽绝缘母线可以直接铺设在电缆沟内，户内外均可。

（3）管型屏蔽绝缘母线在户内，可通过在屋顶上悬挂的支架来进线安装布置。

（4）全屏蔽全绝缘管母线在电缆夹层内布置，占用空间小，更加方便、安全、可靠。

（5）管型屏蔽绝缘母线铺设在桥架上，不仅安全美观，而且可以实现更大距离的跨距。

2.9 母线免于维护、寿命长、造价低

管型屏蔽绝缘母线的结构和电缆类似，其绝缘可靠，安全性高。一次安装成功，终生免维护，寿命最低可达30年。

通过以上的技术经济比较及安装示意，新型管型屏蔽绝缘母线产品是一种抗污染环境，输送电流大，运行更加安全可靠，维护量少的系列产品，可满足电力发展的要求。

3 结束语

管型屏蔽绝缘母线在安装中采用了一套新的安装连接附件和方法，管型屏蔽绝缘母线采用进口绝缘材料，具有优良的电学性能和热老化性能，采用成套精密设备加工，使产品质量更加稳定。在设备安装时应注意一下几点：①管母线端部与设备的连接采用弧形金属压板，通过螺栓将软铜带紧固在母线的端部，此部位应连接紧密，使接触电阻为零。②母线与母线的中间连接，采用开口铜套在母线上紧固，使接触电阻为零，绝缘现场处理，应达到同等母线电压等级的绝缘要求。③母线弯曲应在工厂完成，并应保证布置尺寸的准确性。④母线应尽量减少接头，接头处应避免在操作维护通道人员容易接触到的地方，并考虑母线的伸缩位置。⑤安装应保证管型屏蔽绝缘母线的屏蔽绝缘层完好，管母线两端屏蔽层应可靠接地。

近年来，管型屏蔽绝缘母线产品在国内已经得到广泛的推广，具有电流越大越能体现出管型屏蔽绝缘母线优越性，由于其架构简明、布置清晰、安装方便、维护工作量少，并且可应用于高海拔地区。我省在110kV曼岗变电站采用的10kV，额定电流4000A，全户内型，管型屏蔽绝缘母线Φ100×5mm，由底层的变压器室到楼上开关室，运行一年来，无安全问题发生，售后服务为零次，该产品因其高可靠性、经济性、安装方便，抗污染，价格合理深受用户的好评，获得了较好的效果。为变电站的安全运行、提高供电可靠性、降低损耗起到了积极的作用。