第六章 母線的選擇

1、發(fā)電廠變電站電氣設(shè)備第六節(jié)第六節(jié) 母線的選擇母線的選擇一、母線的作用一、母線的作用 母線：在發(fā)電廠和變電站的各級電壓配電裝母線：在發(fā)電廠和變電站的各級電壓配電裝置中，將發(fā)電機(jī)、變壓器等大型電氣設(shè)備與各種置中，將發(fā)電機(jī)、變壓器等大型電氣設(shè)備與各種電器裝置連接的導(dǎo)體。電器裝置連接的導(dǎo)體。 母線的作用：匯集、分配和傳送電能母線的作用：匯集、分配和傳送電能 母線包括：一次設(shè)備部分的主母線和設(shè)備連母線包括：一次設(shè)備部分的主母線和設(shè)備連接線、站用電部分的交流母線、直流系統(tǒng)的直流接線、站用電部分的交流母線、直流系統(tǒng)的直流母線、二次部分的小母線等。母線、二次部分的小母線等。首頁二、母線的結(jié)構(gòu)類型二、母線的結(jié)構(gòu)

2、類型 （一）敞露母線（一）敞露母線1.按母線的使用材料分類按母線的使用材料分類（1）銅母線）銅母線 （2）鋁母線）鋁母線（3）鋁合金母線）鋁合金母線（4）鋼母線）鋼母線 銅具有導(dǎo)電率高、機(jī)械強(qiáng)度高、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，但在工業(yè)上有很多銅具有導(dǎo)電率高、機(jī)械強(qiáng)度高、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，但在工業(yè)上有很多重要用途，而且產(chǎn)量少，價格貴，故主要用在易腐蝕的地區(qū)（如化工廠重要用途，而且產(chǎn)量少，價格貴，故主要用在易腐蝕的地區(qū)（如化工廠附近或沿海地區(qū)等）。附近或沿海地區(qū)等）。 鋁的導(dǎo)電率僅次于銅，且質(zhì)輕、價廉、產(chǎn)量高，在屋內(nèi)和屋外配鋁的導(dǎo)電率僅次于銅，且質(zhì)輕、價廉、產(chǎn)量高，在屋內(nèi)和屋外配電裝置中廣泛采用。電裝置中廣泛采用。

3、 有鋁錳合金和鋁鎂合金兩種。鋁錳合金母線載流量大，但強(qiáng)度較有鋁錳合金和鋁鎂合金兩種。鋁錳合金母線載流量大，但強(qiáng)度較差，采用一定的補(bǔ)強(qiáng)措施后可廣泛使用；鋁鎂合金母線機(jī)械強(qiáng)度大，差，采用一定的補(bǔ)強(qiáng)措施后可廣泛使用；鋁鎂合金母線機(jī)械強(qiáng)度大，但載流量小，焊接困難，使用范圍較小。但載流量小，焊接困難，使用范圍較小。 鋼的機(jī)械強(qiáng)度大，但導(dǎo)電性差，僅用在高壓小容量電路（如電鋼的機(jī)械強(qiáng)度大，但導(dǎo)電性差，僅用在高壓小容量電路（如電壓互感器回路以及小容量廠用、所用變壓器的高壓側(cè)）、工作電流壓互感器回路以及小容量廠用、所用變壓器的高壓側(cè)）、工作電流不大于不大于200A200A的低壓電路、直流電路以及接地裝置回路中。

4、的低壓電路、直流電路以及接地裝置回路中。 二、母線的結(jié)構(gòu)類型二、母線的結(jié)構(gòu)類型2.按母線的截面形狀分類按母線的截面形狀分類（1）矩形截面母線）矩形截面母線 （2）圓形截面母線）圓形截面母線 （3）槽形截面母線）槽形截面母線（4）管形截面母線）管形截面母線 （5）絞線圓形軟母線）絞線圓形軟母線 常用在常用在35kV35kV及以下、持續(xù)工作電流在及以下、持續(xù)工作電流在4000A4000A及以下的及以下的屋內(nèi)配電裝置中。屋內(nèi)配電裝置中。 散熱條件好，集膚效應(yīng)小，安裝簡單，連接方便。當(dāng)散熱條件好，集膚效應(yīng)小，安裝簡單，連接方便。當(dāng)工作電流超過最大截面的單條母線之允許電流時，每相可工作電流超過最大截面的

5、單條母線之允許電流時，每相可用兩條或三條矩形母線固定在支持絕緣子上，每相矩形母用兩條或三條矩形母線固定在支持絕緣子上，每相矩形母線的條數(shù)不宜超過三條。線的條數(shù)不宜超過三條。 用在用在110kV110kV及以上的戶外配電裝置中以防止發(fā)生電暈。及以上的戶外配電裝置中以防止發(fā)生電暈。 常用在常用在35kV35kV及以下，持續(xù)工作電流在及以下，持續(xù)工作電流在400040008000A8000A的配的配電裝置中。優(yōu)點(diǎn)：電流分布均勻，集膚效應(yīng)小、冷卻條件電裝置中。優(yōu)點(diǎn)：電流分布均勻，集膚效應(yīng)小、冷卻條件好、金屬材料的利用率高、機(jī)械強(qiáng)度高。好、金屬材料的利用率高、機(jī)械強(qiáng)度高。 常用在常用在110kV110k

6、V及以上，持續(xù)工作電流在及以上，持續(xù)工作電流在8000A8000A以上的配以上的配電裝置中。優(yōu)點(diǎn)：集膚效應(yīng)小，電暈放電電壓高，機(jī)械強(qiáng)電裝置中。優(yōu)點(diǎn)：集膚效應(yīng)小，電暈放電電壓高，機(jī)械強(qiáng)度高，散熱條件好。度高，散熱條件好。 鋼芯鋁絞線由多股鋁線繞單股或多股鋼線的外層構(gòu)成，鋼芯鋁絞線由多股鋁線繞單股或多股鋼線的外層構(gòu)成，一般用于一般用于35kV35kV及以上屋外配電裝置中。組合導(dǎo)線由多根鋁絞及以上屋外配電裝置中。組合導(dǎo)線由多根鋁絞線固定在套環(huán)上組合而成，用于發(fā)電機(jī)與屋內(nèi)配電裝置或屋線固定在套環(huán)上組合而成，用于發(fā)電機(jī)與屋內(nèi)配電裝置或屋外主變壓器之間的連接。外主變壓器之間的連接。 二、母線的結(jié)構(gòu)類型二、

7、母線的結(jié)構(gòu)類型（二）封閉母線（二）封閉母線 1.封閉母線的結(jié)構(gòu)類型封閉母線的結(jié)構(gòu)類型（1）按外殼材料分）按外殼材料分 （2）按外殼與母線間的結(jié)構(gòu)形式分）按外殼與母線間的結(jié)構(gòu)形式分 1）不隔相式封閉母線）不隔相式封閉母線 2）隔相式封閉母線）隔相式封閉母線 3）分相封閉式母線）分相封閉式母線 用外殼將母線封閉起來，用于單機(jī)容量在用外殼將母線封閉起來，用于單機(jī)容量在200MW200MW以上以上的大型發(fā)電機(jī)組、發(fā)電機(jī)與變壓器之間的連接線以及廠的大型發(fā)電機(jī)組、發(fā)電機(jī)與變壓器之間的連接線以及廠用電源和電壓互感器等分支線。用電源和電壓互感器等分支線。塑料外殼母線和金屬外殼母線塑料外殼母線和金屬外殼母線 三

8、相母線設(shè)在沒有相間板的公共外殼內(nèi)，只能防止絕緣子免受污染三相母線設(shè)在沒有相間板的公共外殼內(nèi)，只能防止絕緣子免受污染和外物所造成的母線短路，而不能消除發(fā)生相間短路的可能性，也不能和外物所造成的母線短路，而不能消除發(fā)生相間短路的可能性，也不能減少相間電動力和鋼構(gòu)的發(fā)熱。減少相間電動力和鋼構(gòu)的發(fā)熱。 三相母線設(shè)在相間有金屬（或絕緣）隔板的金屬外殼之內(nèi)，可較好三相母線設(shè)在相間有金屬（或絕緣）隔板的金屬外殼之內(nèi)，可較好地防止相間故障，在地防止相間故障，在定程度上減少母線電動力和周圍鋼構(gòu)的發(fā)熱，但定程度上減少母線電動力和周圍鋼構(gòu)的發(fā)熱，但是仍然可能發(fā)生因單相接地而燒穿相間隔板造成相間短路的故障。是仍然可能

9、發(fā)生因單相接地而燒穿相間隔板造成相間短路的故障。 每相導(dǎo)體分別用單獨(dú)的鋁制圓形外殼封閉。根據(jù)金屬外殼各段的連每相導(dǎo)體分別用單獨(dú)的鋁制圓形外殼封閉。根據(jù)金屬外殼各段的連接方法，又可分為分段絕緣式和全連式兩種。接方法，又可分為分段絕緣式和全連式兩種。 二、母線的結(jié)構(gòu)類型二、母線的結(jié)構(gòu)類型2.全連式分相封閉母線的基本結(jié)構(gòu)全連式分相封閉母線的基本結(jié)構(gòu)（1）載流導(dǎo)體）載流導(dǎo)體（2）支柱絕緣子）支柱絕緣子（3）保護(hù)外殼）保護(hù)外殼（4）伸縮補(bǔ)償裝置）伸縮補(bǔ)償裝置（5）密封隔斷裝置）密封隔斷裝置 一般用鋁制成，采用空心結(jié)構(gòu)以減小集膚效應(yīng)。一般用鋁制成，采用空心結(jié)構(gòu)以減小集膚效應(yīng)。當(dāng)電流很大時可采用水內(nèi)冷圓管母

10、線。當(dāng)電流很大時可采用水內(nèi)冷圓管母線。 采用多棱邊式結(jié)構(gòu)以加長漏電距離，每個支持采用多棱邊式結(jié)構(gòu)以加長漏電距離，每個支持點(diǎn)可采用一個至四個絕緣子支持。一般采用三個絕點(diǎn)可采用一個至四個絕緣子支持。一般采用三個絕緣子支持的結(jié)構(gòu)，具有受力好、安裝檢修方便、可緣子支持的結(jié)構(gòu)，具有受力好、安裝檢修方便、可采用輕型絕緣子等優(yōu)點(diǎn)。采用輕型絕緣子等優(yōu)點(diǎn)。 由由5 58 8毫米的鋁板制成圓管形，在外殼上設(shè)毫米的鋁板制成圓管形，在外殼上設(shè)置檢修與觀察孔。置檢修與觀察孔。 在一定長度范圍內(nèi)設(shè)置焊接的伸縮補(bǔ)償裝置；在在一定長度范圍內(nèi)設(shè)置焊接的伸縮補(bǔ)償裝置；在與設(shè)備連接處適當(dāng)部位設(shè)置螺接伸縮補(bǔ)償裝置。與設(shè)備連接處適當(dāng)部

11、位設(shè)置螺接伸縮補(bǔ)償裝置。 封閉母線靠近發(fā)電機(jī)端及主變壓器接線端和廠用封閉母線靠近發(fā)電機(jī)端及主變壓器接線端和廠用高壓變壓器接線端，采用大口徑絕緣板作為密封隔斷高壓變壓器接線端，采用大口徑絕緣板作為密封隔斷裝置，并用橡膠圈密封，以保證區(qū)內(nèi)的密封維持微正裝置，并用橡膠圈密封，以保證區(qū)內(nèi)的密封維持微正壓運(yùn)行的需要。壓運(yùn)行的需要。二、母線的結(jié)構(gòu)類型二、母線的結(jié)構(gòu)類型3.全連式分相封閉母線的特點(diǎn)全連式分相封閉母線的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： （1）運(yùn)行安全、可靠性高）運(yùn)行安全、可靠性高 （2）母線附近鋼構(gòu)中的損耗和發(fā)熱顯著減?。┠妇€附近鋼構(gòu)中的損耗和發(fā)熱顯著減小 （3）短路時母線之間的電動力大為減小）短路時母線之間

12、的電動力大為減小 （4）母線的載流量可做到很大）母線的載流量可做到很大缺點(diǎn)：（缺點(diǎn)：（1）有色金屬消耗約增加）有色金屬消耗約增加倍。倍。 （2）外殼產(chǎn)生損耗，母線功率損耗約增加）外殼產(chǎn)生損耗，母線功率損耗約增加倍。倍。 （3）相同截面母線載流量減小。）相同截面母線載流量減小。 各相的外殼相互分開，母線封閉于外殼中，不受自各相的外殼相互分開，母線封閉于外殼中，不受自然環(huán)境和外物的影響，能防止相間短路，同時外殼多點(diǎn)然環(huán)境和外物的影響，能防止相間短路，同時外殼多點(diǎn)接地，保證了人員接觸外殼的安全。接地，保證了人員接觸外殼的安全。 三相外殼短接，鋁殼電阻很小，外殼上感應(yīng)產(chǎn)生與三相外殼短接，鋁殼電阻很小，

13、外殼上感應(yīng)產(chǎn)生與母線電流大小相近而方向相反的環(huán)流，環(huán)流的屏蔽作用母線電流大小相近而方向相反的環(huán)流，環(huán)流的屏蔽作用使殼外磁場減小到敞露母線的使殼外磁場減小到敞露母線的10%10%以下，殼外鋼構(gòu)發(fā)熱可以下，殼外鋼構(gòu)發(fā)熱可忽略不計(jì)。忽略不計(jì)。 當(dāng)母線通過三相短路電流時，由一相電流產(chǎn)生的磁當(dāng)母線通過三相短路電流時，由一相電流產(chǎn)生的磁場，經(jīng)其外殼環(huán)流屏蔽削弱后所剩余的磁場再進(jìn)入別相場，經(jīng)其外殼環(huán)流屏蔽削弱后所剩余的磁場再進(jìn)入別相外殼時，還將受到該相外殼渦流的屏蔽作用，使進(jìn)入殼外殼時，還將受到該相外殼渦流的屏蔽作用，使進(jìn)入殼內(nèi)磁場明顯減弱，作用于該相母線電動力一般可減小到內(nèi)磁場明顯減弱，作用于該相母線電動

14、力一般可減小到敞露母線電動力的敞露母線電動力的1/41/4左右。同時，各殼間電動力也減小左右。同時，各殼間電動力也減小很多。很多。 母線和外殼可兼作強(qiáng)迫冷卻的管道。母線和外殼可兼作強(qiáng)迫冷卻的管道。 二、母線的結(jié)構(gòu)類型二、母線的結(jié)構(gòu)類型（三）絕緣母線（三）絕緣母線 由導(dǎo)體、環(huán)氧樹脂漬紙絕緣、地屏、端屏、由導(dǎo)體、環(huán)氧樹脂漬紙絕緣、地屏、端屏、端部法蘭和接線端子構(gòu)成，最適用于緊湊型變電端部法蘭和接線端子構(gòu)成，最適用于緊湊型變電站、地下變電所及地鐵用變電站，占地面積減少，站、地下變電所及地鐵用變電站，占地面積減少，運(yùn)行可靠。運(yùn)行可靠。 主要優(yōu)點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn) （1）絕緣母線全絕緣，相間距不受電壓等級的限制，

15、）絕緣母線全絕緣，相間距不受電壓等級的限制，只取決于安裝尺寸，相間距大大減小，且運(yùn)行可靠。只取決于安裝尺寸，相間距大大減小，且運(yùn)行可靠。（2）單根絕緣母線可根據(jù)通過的電流的大小設(shè)計(jì)，可）單根絕緣母線可根據(jù)通過的電流的大小設(shè)計(jì)，可滿足任何電流的要求，避免了電流較大時使用多根電纜滿足任何電流的要求，避免了電流較大時使用多根電纜并用所帶來的電流不平衡問題。并用所帶來的電流不平衡問題。（3）絕緣母線絕緣層的無模具澆注故意使得母線的形）絕緣母線絕緣層的無模具澆注故意使得母線的形狀尺寸可根據(jù)需要做隨意調(diào)整，滿足各種需要。狀尺寸可根據(jù)需要做隨意調(diào)整，滿足各種需要。（4）絕緣母線連接裝置的使用使得絕緣母線的安

16、裝非常）絕緣母線連接裝置的使用使得絕緣母線的安裝非常靈活，可根據(jù)不同的空間位置、安裝尺寸做隨意分段組合，靈活，可根據(jù)不同的空間位置、安裝尺寸做隨意分段組合，同時還可彌補(bǔ)由于某種原因造成的安裝尺寸上的一些偏差。同時還可彌補(bǔ)由于某種原因造成的安裝尺寸上的一些偏差。三、母線的安裝三、母線的安裝1.母線的布置母線的布置（1）水平布置）水平布置（2）垂直布置）垂直布置 （3）槽形母線布置）槽形母線布置 （4）軟母線的布置）軟母線的布置 如圖所示：三相母如圖所示：三相母線固定在支持絕緣子線固定在支持絕緣子上，具有同一高度。上，具有同一高度。 豎放式：散熱條豎放式：散熱條件好，母線的額定允件好，母線的額定允

17、許電流較其他放置方許電流較其他放置方式要大，但機(jī)械強(qiáng)度式要大，但機(jī)械強(qiáng)度不是很好。不是很好。 平放式：載流量平放式：載流量不大，機(jī)械強(qiáng)度較高不大，機(jī)械強(qiáng)度較高 如圖（如圖（c c）所示：）所示：三相母線分層安裝，三相母線分層安裝，采用豎放式垂直布采用豎放式垂直布置，散熱性強(qiáng)，機(jī)置，散熱性強(qiáng)，機(jī)械強(qiáng)度和絕緣能力械強(qiáng)度和絕緣能力較高。較高。 如圖所示：槽形如圖所示：槽形母線均采用豎放式，母線均采用豎放式，每相均由兩條相同母每相均由兩條相同母線之間每隔一段距離線之間每隔一段距離用焊接片進(jìn)行連接，用焊接片進(jìn)行連接，構(gòu)成一個整體。構(gòu)成一個整體。 一般為三相水平布一般為三相水平布置，用絕緣子懸掛。置，用絕

18、緣子懸掛。 三、母線的安裝三、母線的安裝2.母線的相序排列要求母線的相序排列要求（1）上、下布置的交流母線，由上到下排列為）上、下布置的交流母線，由上到下排列為U、V、W相；直流母線正極在上，負(fù)極在下。相；直流母線正極在上，負(fù)極在下。（2）水平布置的交流母線，由盤后向盤面排列）水平布置的交流母線，由盤后向盤面排列U、V、W相；直流母線正極在后，負(fù)極在前。相；直流母線正極在后，負(fù)極在前。（3）引下線的交流母線，由左到右排列為）引下線的交流母線，由左到右排列為U、V、W相；相；直流母線正極在左，負(fù)極在前右。直流母線正極在左，負(fù)極在前右。三、母線的安裝三、母線的安裝3.母線的著色母線的著色（1）三相

19、交流母線：）三相交流母線：U相相黃色，黃色，V相相綠色，綠色，W相相紅色紅色（2）單相交流母線：）單相交流母線：從三相母線分支來的應(yīng)與引出相顏色相同從三相母線分支來的應(yīng)與引出相顏色相同（3）直流母線：）直流母線：正極正極赭色，負(fù)極赭色，負(fù)極藍(lán)色藍(lán)色（4）直流均衡匯流母線及交流中性匯流母線：）直流均衡匯流母線及交流中性匯流母線：不接地者不接地者紫色，接地者紫色，接地者紫色帶黑色橫條紫色帶黑色橫條 軟母線因受溫度影響而伸縮較大以及各股絞線常有軟母線因受溫度影響而伸縮較大以及各股絞線常有相對扭動都會破壞著色層，故不需著色。相對扭動都會破壞著色層，故不需著色。 四、母線的選擇四、母線的選擇 1.導(dǎo)體材

20、料、類型和布置方式導(dǎo)體材料、類型和布置方式2.導(dǎo)體截面選擇導(dǎo)體截面選擇3.電暈電壓校驗(yàn)電暈電壓校驗(yàn) 一般采用鋁或鋁合金材料作為導(dǎo)體材料。常用的軟導(dǎo)線有鋼芯一般采用鋁或鋁合金材料作為導(dǎo)體材料。常用的軟導(dǎo)線有鋼芯鋁絞線、組合導(dǎo)線、分裂導(dǎo)線和擴(kuò)徑導(dǎo)線，后者多用于鋁絞線、組合導(dǎo)線、分裂導(dǎo)線和擴(kuò)徑導(dǎo)線，后者多用于330kV330kV及以及以上的配電裝置。上的配電裝置。 導(dǎo)體的布置方式應(yīng)根據(jù)載流量的大小、短路電流水平和配電裝導(dǎo)體的布置方式應(yīng)根據(jù)載流量的大小、短路電流水平和配電裝置的具體情況而定。置的具體情況而定。（1 1）按導(dǎo)體長期發(fā)熱允許電流選擇）按導(dǎo)體長期發(fā)熱允許電流選擇 max1IKIa（2 2）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇 fISmax110kV110kV及以上裸導(dǎo)體可按晴天不發(fā)生全面暈條件校驗(yàn)及以上裸導(dǎo)體可按晴天不發(fā)生全面暈條件校驗(yàn) UcrUmax 當(dāng)所選軟導(dǎo)線型號和管形導(dǎo)體外徑大于或等于下列數(shù)值時，當(dāng)所選軟導(dǎo)線型號和管形導(dǎo)體外徑大于或等于下列數(shù)值時，可不進(jìn)行電暈校驗(yàn)可不進(jìn)行