三相一體全澆注母線在水電站的應(yīng)用

1、    三相一體全澆注母線在水電站的應(yīng)用    郝俠摘  要：分析電站原母線情況，進(jìn)行母線設(shè)計(jì)選型，技術(shù)方案綜合比較，最終確定母線類型為全澆注母線，通過(guò)計(jì)算選擇具體規(guī)格，介紹母線的型式試驗(yàn)、出廠試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)施工，介紹母線的投運(yùn)、運(yùn)維檢修情況。從實(shí)際效益出發(fā)說(shuō)明母線改造的結(jié)果關(guān)鍵詞：母線改造  全澆注  安全可靠性一、引言某水電站1987年建成投產(chǎn)，高水頭引水式電站，地下廠房，裝機(jī)容量4×40mw，發(fā)電機(jī)與主變連接方式為兩機(jī)一變擴(kuò)大單元。發(fā)電機(jī)出口引出母線為敞開(kāi)式矩形鋁母線，發(fā)電機(jī)至主變低壓側(cè)連接母線為敞開(kāi)式雙槽鋁母線

2、。電站的敞開(kāi)式鋁母線在上世紀(jì)八十年代投運(yùn)，運(yùn)行過(guò)程中存在諸多問(wèn)題。（1）運(yùn)行可靠性差，母線老化，絕緣性能下降。防小動(dòng)物及防腐蝕性能差，母線接頭處易發(fā)熱，周圍鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生渦流和環(huán)流，降低構(gòu)筑物強(qiáng)度，母線運(yùn)行缺陷多，發(fā)生過(guò)短路接地事故;（2）安全隔離性差，帶電導(dǎo)體裸露在外，與人員沒(méi)有可靠隔離，依靠外部隔離網(wǎng)、復(fù)雜的防誤裝置、人員工作自我約束進(jìn)行預(yù)防，存在人員觸電的嚴(yán)重安全隱患。（3）占地空間大，美觀性差。母線作用是匯集、分配和傳送電能，是發(fā)電廠的重要電氣元件。母線一旦發(fā)生事故，會(huì)使連接在母線上的所有元件停電，包括機(jī)組和廠用電，后果十分嚴(yán)重。敞開(kāi)式鋁母線已成為電站安全運(yùn)行的短板，因此更換先進(jìn)的母線勢(shì)在

3、必行。二、母線選型從目前市場(chǎng)上選擇電力系統(tǒng)主要應(yīng)用的三種母線形式，即電纜母線、箱式封閉母線、全澆注式母線，從各方面進(jìn)行比較分析。1.三種母線簡(jiǎn)述：（1）電纜母線：用電纜作為載流母線，通過(guò)專用接頭與設(shè)備相連。（2）箱式封閉母線：用金屬外殼（非磁性）將導(dǎo)體和絕緣封閉起來(lái)，導(dǎo)體用絕緣子支撐，外殼采用槽鋼抱箍固定在基礎(chǔ)構(gòu)架上，按結(jié)構(gòu)主要分為分相封閉母線及共箱封閉母線，（3）全澆注式母線：導(dǎo)體為高導(dǎo)電率銅排，導(dǎo)體外面用復(fù)合絕緣材料澆注，三相澆注成一體。2.技術(shù)方案比較：（1）安全可靠性方面比較電纜母線、箱式封閉母線、全澆注式母線這三種母線，帶電導(dǎo)體與人員完全隔離，有效防止人員觸電。電纜母線設(shè)備壽命周期短

4、，受外部環(huán)境影響大。外護(hù)套容易發(fā)生機(jī)械損傷;容易受到小動(dòng)物破壞;防潮性能差，由電纜頭密封不良導(dǎo)致進(jìn)水受潮，由絕緣層逐步受潮生成電化樹(shù)枝和水樹(shù)枝，導(dǎo)致絕緣降低甚至擊穿。電纜母線在線監(jiān)測(cè)方法有限，故障點(diǎn)難已及時(shí)發(fā)現(xiàn)。電纜修復(fù)技術(shù)復(fù)雜，恢復(fù)投運(yùn)所需時(shí)間長(zhǎng)，造成發(fā)電量損失大。箱式封閉母線防潮防塵性能弱，密封性容易遭到損壞，造成母線結(jié)露、閃絡(luò)、水侵入等隱患，引發(fā)母線事故。導(dǎo)體散熱條件較差，外殼溫升較高。母線橈性較差，抗震能力較弱。全澆注式母線機(jī)械強(qiáng)度高，防護(hù)等級(jí)高，絕緣性能穩(wěn)定，防火、防潮、防塵、防腐蝕，抗震能力強(qiáng)。全澆注式母線存在故障點(diǎn)不易發(fā)現(xiàn)、母線損壞后修復(fù)處理困難的問(wèn)題。（2）空間方面比較：電站為

5、地下廠房，母線層空間狹窄，層高4.25m，風(fēng)洞邊墻至廠房上游墻壁間距3.2m，還需留有巡檢通道。發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)設(shè)備由敞開(kāi)式開(kāi)關(guān)改為金屬鎧裝封閉固定式開(kāi)關(guān)柜，開(kāi)關(guān)柜高度2.5m，母線只能設(shè)置在開(kāi)關(guān)柜上方，因此留給母線的空間很小。箱式封閉母線橫截面（帶鋁制外殼）約為1200×700mm，還需要較大的施工焊接工作空間，需現(xiàn)場(chǎng)空間最大。全澆注式母線斷面尺寸約為600×400mm，尺寸為箱式封閉母線一半，施工空間要求不高。電纜母線尺寸和要求施工空間最小。三、母線安裝1.母線組成部分：（1）4套15kv三相一體澆注式封閉母線（ph10ec3-1000），為發(fā)電機(jī)出口至開(kāi)關(guān)柜、電壓互感器

6、之連接。每套包括：發(fā)電機(jī)出口處母排接頭及封罩、水平母線、異形彎頭、開(kāi)關(guān)柜接頭、螺栓及連接件、安裝支架、專用器具和備品備件。（2） 2套15kv三相一體澆注式封閉母線（ph20ec3-3000），為發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)柜至1號(hào)（2號(hào)）主變壓器之連接。每套包括：直線段母線、與發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)柜連接的分支、水平90°彎頭、垂直90°彎頭、母線伸縮接頭、螺栓及連接件、安裝支架、專用器具和備品備件。2.型式試驗(yàn)：（1） 溫升試驗(yàn)按高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的公用技術(shù)要求規(guī)定，周圍溫度35，最高溫度40，全澆注母線通以額定電流，待其溫度穩(wěn)定后，各部溫升不超過(guò)最高允許溫升（導(dǎo)體最高允許溫升為50，螺栓連

7、接的導(dǎo)體鍍銀接觸面最高允許溫升為65）。封閉母線試驗(yàn)段應(yīng)是三相，最小長(zhǎng)度5米，每相至少有一個(gè)螺栓連接點(diǎn)，外殼兩端應(yīng)封閉并同時(shí)要便于母線引出。（2） 動(dòng)、熱穩(wěn)定試驗(yàn)按高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的公用技術(shù)要求的規(guī)定進(jìn)行動(dòng)、熱穩(wěn)定試驗(yàn)，結(jié)果符合產(chǎn)品規(guī)格要求。（3） 絕緣電阻測(cè)量用2500v兆歐表測(cè)量導(dǎo)體對(duì)外殼的導(dǎo)體與導(dǎo)體絕緣電阻，其值大于1000m。4.母線施工（1） 拆除設(shè)備原母線，包括：原有4段發(fā)電機(jī)出口母線、兩段發(fā)電機(jī)至主變低壓側(cè)母線、安全防護(hù)網(wǎng)、母線支架、構(gòu)架。（2） 業(yè)主方對(duì)到貨母線各單元逐項(xiàng)清點(diǎn)接收，核對(duì)規(guī)格、數(shù)量、圖紙資料、試驗(yàn)報(bào)告。（3） 母線吊裝a） 確定基準(zhǔn)點(diǎn)，畫出母線走向的中心

8、線，搭設(shè)腳手架。腳手架應(yīng)滿足起吊重物的要求，吊點(diǎn)位置加裝剪刀架保護(hù)。b） 使用手動(dòng)葫蘆，將分段母線拉至安裝位置。根據(jù)中心線打孔，使用電鉆，打內(nèi)牙式膨脹螺栓，安裝12全牙螺桿，固定吊桿和絕緣支撐座。所有吊架的安裝必須便于調(diào)整高度。吊架的間距不大于1.5m。（4） 分段連接。a） 對(duì)接板銅排以及母線銅排進(jìn)行清潔處理。緊固連接螺栓，銅排與搭接片之間接觸緊密，使用力矩扳手進(jìn)行初次緊固和最終緊固，各螺栓扭力力矩不小于74牛·米。b） 測(cè)量母線銅排結(jié)合處每相接觸電阻。接觸電阻小于5。c） 重點(diǎn)工序：現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求，溫度5以上，濕度85%以下，組立接頭澆筑模具，安裝在兩端母線上，每邊至少超過(guò)30mm

9、以上。橡皮封口套與澆筑模具接合緊密，螺栓緊固，避免灌注時(shí)原料從縫隙泄漏。將澆筑原料與注塑混合劑按比例混合，使用攪拌機(jī)和真空泵進(jìn)行真空攪拌。澆注須從模具的一側(cè)倒入，并用手或橡膠錘輕輕拍擊模具側(cè)面和底部，使?jié)沧⒘暇鶆虺錆M，氣泡迅速排出。用刮刀修護(hù)灌注面，使其外表面水平。d） 當(dāng)原料凝固后，拆掉模具加強(qiáng)板處的固定螺栓，用橡膠錘輕輕敲擊模具側(cè)面，使其脫離，清理模具內(nèi)側(cè)以及橡膠條上的模注料。（5） 澆筑完成24小時(shí)后，進(jìn)行接觸電阻及絕緣電阻測(cè)試。（6） 用軟連接與發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)柜及主變相連。（7） 將母線支撐結(jié)構(gòu)的金屬部分與廠房接地網(wǎng)可靠連接。（8） 兩段母線分段依次施工，工期各為40天。五、結(jié)論將敞開(kāi)式母線改造為三相一體全澆注母線。母線投運(yùn)至今，零缺陷，未發(fā)生母線故障及事故。母線運(yùn)行可靠性大大提高，避免了外部環(huán)境對(duì)母線帶來(lái)的不良影響，消除了人員工作的安全隱患，提高電站整體設(shè)備安全水平。減輕電站運(yùn)維檢修工作量，減少電量損失，提高了電站經(jīng)濟(jì)效益。參考文獻(xiàn)：1 電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程， dl/t 5961996， 中華人民共和國(guó)電力工業(yè)部，1996。2 金屬封閉母線， gb/t8349-2000， 國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，2000。3 高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的公用技術(shù)要求，gb/t 11022-2011，中華人