吴木根，施晓春，沈承东，顾菊观

（1.浙江泰仑电力集团有限责任公司配电工程分公司，浙江湖州 313000；2.湖州师范学院理学院，浙江湖州 313000）

0 引言

随着近年来高层建筑大量增加，用户对用电质量的要求和负荷也随之增加。井道母线技术逐步成熟，在性能和安全性方面的优势显著，已经逐渐替代了原来的分支电缆等供电方式，到目前为止全国已经建成并投入运行了相当大数量和规模的井道母线。

在井道封闭母线的大量应用中，其故障概率也逐步增加。文献［1］分析了低压母线槽故障的直接原因是母线槽发生局部形变、连接器内保护螺杆的绝缘材料破损引起电气间隙和爬电距离不足导致的相间短路。提出应从项目设计、材料采购、工程施工以及后期的日常维护等环节入手，加强科学规范管理。

文献［2］研究发现母线槽故障点发生在母线接头处的情况，分析造成母线放炮故障的原因。应根据使用场所和所需容量等条件正确选择母线槽的类型、载流能力和防护等级，施工过程中应根据母线槽安装标准规范施工，严格把控施工环节，避免因施工缺陷造成安全隐患。

文献［3］分析研究了目前市场上母线槽插座结构装置存在的问题，以及影响插座装置性能的主要因素，主要从减小接触电阻、增大插入点间安全距离、插件互换性、插接单元推进、定位、固定等方面综合考虑，对插座装置的各零部件进行合理的优化设计，制造了具有弹性压力，可实现线性接触，能独立安装相线插件的母线槽插座结构装置，解决了插座装置在使用过程中因发热、松动、短路而引发的安全事故，使插座结构装置更加经济、安全、可靠。

文献［4］主要对某企业的母线槽直线段单元发生击穿事故，通过对样品母线槽直线段单元进行勘查和试验，发现有液态物质进入母线槽，母线槽单元两端的铜排之间对液体的防护性能差，液态物质在母线槽内存在时间相当长，影响母线槽的绝缘性能，导致严重的击穿事故。建议铜排的绝缘包裹层应采用符合要求的绝缘材料按照规定制造，达到IPX5 等级的防护效果。对母线槽的安装环境要求，必须清除和采取防范 措施防止渗漏、灰尘、热源对母线槽的侵蚀。

文献［5］介绍了220 kV 微机型母线面将CSC150A 母线差动保护装置与传统电磁型RADSS 母线差动保护装置进行了详细对比和分保护装置CSC150A 在220 kV 变电站的应用情况，并从保护配置、回路设计及运行操作注意等方析，指出微机型母线保护装置的应用优势。本文通过对电力井道密集型母线事故和故障成因分析，设计采用了相关新型装置很好地解决预防和减少类似事故的发生。

1 故障现象

2021 年，某供电公司配电抢修小组接到故障报修电话：小区某幢某单元故障停电。抢修人员赶赴故障现场，检查后发现该母线建成投运于2014 年，使用电流为630 A，事故现场有烧灼短路痕迹。经拆卸发现在母线连接处有短路熔渣，在两段母线的连接处发现有比较严重的锈蚀（图1a））。观察母线使用环境，发现母线经过区域比较潮湿（图1b）），在母线顶端防火封堵部位有大量凝露并不时流淌滴落（图1c））。

图1 故障现象

2 故障原因

基于上述现场情况，从母线槽本体状态来看，判断是母线槽故障点有潮气或水汽进入母线槽内部，形成局部、长期的放电现象，造成局部绝缘材料性能下降（图2a）），在高湿度或有少量水汽进入到故障点位置时诱发形成导电通道造成单相击穿（图2b））。在部分母线槽段的连接点位置由于水汽的进入造成连接件的局部潮湿从而在母线运行负荷变化时造成局部空间凝露引起绝缘下降的放电现象（图2c）），并在到达水汽临界点时形成水滴，引起相间短路，瞬间的短路电流形成了短路熔渣（图2d））。

从近年供电运维班对于井道母线的故障报修情况来看，井道母线受季节性天气潮湿影响及偶发外部因素而造成的线路故障逐渐增多。从季节维度来看，在江浙地区的春、夏季节，特别是梅雨季节是井道母线故障的高发时段，占比达全年故障的80%以上。针对故障高发季节的现场故障情况，分析有以下故障原因：井道母线外壳一般采用钢板弯制成型或采用铝合金型材，这两种外壳在段和段之间的连接点目前没有较好的防水措施，在春、夏季节，特别是梅雨季节由于空气湿度大，持续时间较长，在密闭的井道中墙体和母线槽外壳长时间处于相对潮湿的状态，容易造成母线短路。相关影响因素有：

（1）建筑楼层间的母线井道相对潮湿，母线运行时产生的热量加速了潮湿空气的热蒸腾，而建筑物隔层顶部温度相对较低，从而形成类似澡堂顶部的水汽凝露。

（2）母线井道开孔处的防火封堵材料在温差较大时容易在表面形成凝露。

（3）工程安装、房屋装修及部分居民的不良生活习惯等，如工程安装、房屋装修用水随意倾倒造成的渗水。

（4）母线在不同的时间段承载的用电量变化较大，用电量负荷的变化使母线槽壳体的表面温度也发生变化，温度差也随之变化，会形成在潮湿空气下母线表面的水汽凝聚。

受上述因素影响，凝水达到临界点后会形成水流顺着母线槽本体流淌，在母线槽与插接箱、母线槽段与段的连接接头、插接箱卡爪等位置汇集和滞留。在连接处由于长时间连续的小水流经过，在水的浸润下极易形成虹吸通道造成渗水，容易造成带电部位导通，引起母线连接点及插接箱连接点漏电（图3a）），严重时可能导致接地或短路等电气事故（图3b））。

图3 故障分析

3 防渗方案

通过上述观察、分析，如何采取一种既经济又切实有效的防水、阻水措施，消除故障隐患成了当务之急。开发一种在母线槽本体上阻止并切断水的流淌、汇集，把产生的水流分散和引导，避免水进入母线槽的装置，解决井道母线防渗水阻隔装置和母线槽连接部位的嵌合及密封问题。

装置对的密封部分的选料和安装工艺要求较高，材料要求耐火、阻水、耐高温、防老化，并具有一定的弹性和强度，最终产品要能现场快速安装以满足技改要求。技术部相关人员根据母线槽实物现状，通过对比和试验进行选材，在排除了硅胶、环氧树脂、塑料、陶瓷、玻璃等材料后，最终选用橡胶基材（图4a））。

图4 防渗水装置设计及安装实物

对母线槽外壳进行采模后，设计了两瓣嵌合式伞裙的外形（图4b）），并通过阻燃型防水自流平材料对两瓣嵌合部位以及伞裙同母线槽本体的结合部位进行防水填充，使得本体与伞裙的结合更加紧密，从而实现对水滴流的更好阻隔效果。伞裙形装置在设计时增加了锥度，使得产生的水流向外分散，远离母线外壳。装置在设计时借鉴建筑工程中屋檐滴水的原理，增加了檐形设计，使装置隔断的水流不会向内流淌，而是慢慢向四周分散或蒸发（图4c））。

母线槽在运行中会产生高温，考虑到安装的便捷性等综合因素，伞裙形装置填充材料的选用也是很大的问题。通过对比不同材料的特性，最终选用了专门开发的防火型发泡密封专用材料，该材料具有绝缘、耐火、憎水、耐高温、抗老化的特性，在填充时具有膨胀性，能渗入结合部分的缝隙中，在膨胀凝固后定型，可以达到很好的密封性，满足装置的设计要求。

4 测试效果

井道母线防渗水阻隔装置在试用过程中对装置进行了防渗水测试和渗水分散测试。防渗水测试主要通过人工模拟在母线上不间断产生有色水量（图5a）），用吸水纸观察装置24 h、48 h、72 h 下端的渗水情况。渗水分散测试时，主要通过人工模拟在母线上不间断产生水量，观察装置对渗水的分散情况（图5b））。经过反复多次测试，沿母线槽内边无渗漏情况（图5c）），有积留渗水沿檐形设计周边分散，完全达到设计要求（图5d）），解决了井道母线因各种情况造成的渗水问题。

图5 装置防渗水测试

5 结束语

井道母线防渗水阻隔装置申请了发明专利和实用新型专利。项目成果推广后，极大地减少，甚至杜绝了井道母线因各种因素造成的渗水，避免了渗水引起的母线连接点及插接箱连接点等部位的电气事故，降低了井道母线的故障率，提升用电可靠性，降低运维成本，减轻运维人员的工作负担，避免因电气事故引起的停电抢修造成用户生活的不便以及因此造成的客户投诉，提升了客户的用电满意度。有力支撑国网打造“安全可靠、优质高效、绿色低碳、智能互动”的新时代一流现代化配电网的坚强保障，为城市发展的电力“引擎”提供技术保障。