电力系统如何选用母线

电力系统如何选用母线

陈世强肖振夫姚俊林

（大连第一互感器有限责任公司辽宁大连116000）

摘要：随着电力系统的不断升级改造，对母线的需求越来越多。应运而生的是不计其数的母线生产厂家，以及铺天盖地的宣传材料，很大一部分宣传资料存在过度宣传，必然会误导用户企业，使用户在选择母线的时候进入误区，轻则增加用户成本，重则导致质量事故。那么作为电力系统用户该如何合理的选择母线呢？尤其是中压母线，种类繁多，如何选择，一直困扰着电力系统用户。本文结合电力系统的具体应用情况及各种母线的结构特点，进行具体分析，以供电力系统用户在选择母线时进行参考。

关键词：母线选用；中压母线；绝缘管型母线；浇注绝缘母线；共箱母线；金属封闭母线

1、母线定义：

在电力系统中，将配电装置中的各个载流分支回路连接在一起，起着汇集、分配和传送电能作用的电力设备装置统称母线，母线导体材料主要采用高导电性能的铜或铜合金和铝或铝合金。

2、母线分类及结构特点

一、母线按成型后状态分为硬母线和软母线。硬母线包括矩形母线、圆棒圆管形母线，槽型母线，D型母线等；软母线包括铜铝绞线（钢芯铜铝绞线）、扩径空心线等；

二、母线按电压等级分为高压母线，中压母线，低压母线。

（1）低压母线主要为密集型母线。

低压母线主要应用于电压低于1kV的母线系统中，主要为三相四线或三相五线的密集型母线，结构紧凑，布置方便，可靠性高，免维护。

（2）中压母线主要包括架空母线、金属封闭母线、绝缘管型母线；架空母线主绝缘为空气间隙绝缘，母线由绝缘子支撑或悬吊，穿墙采用穿墙套管，主要应用于变电站中高压母线系统。

金在属封闭母线分为离相金属封闭母线，共箱金属封闭母线、共箱隔相封闭母线。

离相金属封闭母线主要应用于发电机与升压变间，主绝缘为压缩干燥空气、SF6或SF6与N2的混合气体为主绝缘的离相金属封闭母线，传输电流大，抗短路水平高。但是成本高，占用空间大。

共箱金属封闭母线导体为矩形铜铝母线排，导体采用绝缘子支撑，空气间隙绝缘，外壳为低导磁钢板或铝合金板封闭组合体。共箱金属封闭母线应用于空气绝缘开关柜（AIS）与开关柜室穿墙套管间的连接，防护等级低（IP43），绝缘可靠性低，需定期清洁维护，不适用于潮湿污秽的环境。

共箱隔相封闭母线在共箱金属封闭母线相间增加绝缘隔板，可有效避免相间短路故障。

绝缘管型母线是在管型导体外覆盖绝缘层，绝缘层外有地屏防护，除连接终端外，表面为零电位。相比传统的母线，具有载流量大、安全、敷设方便、节省空间等突出优势。目前主要有浇注式、绕包式和挤包式3种绝缘型式。

绝缘管型母线主要有三种工艺方式：浇注式、挤包式和绕包式。

（1）浇注式绝缘管型母线.是用绝缘纸与环氧树脂的复合绝缘，导体、半导体层和绝缘纸经加温固化后，形成致密、紧实的一体化结构，既具有绝缘纸和环氧树脂的良好绝缘和介电性能，又具有良好机械特性。已证实该种结构形式能有效保证至少在35kV及以下电压等级产品不发生内部局部放电。端部和套筒的电容屏结构能够有效控制场强，且实现简单，均压结构存在于绝缘内部，均在工厂预制，可靠性较高。中间接头用绝缘套筒保障了设备在连接处依然保持全绝缘性能，提高了安全性。但是生产浇注式绝缘管型母线需要大型真空浇注和加温固化设备，设备尺寸限制了单根母线长度，生产工艺复杂，成本较高。

（2）绕包式绝缘管型母线特点。利用聚四氟乙烯带或聚酯薄膜材料缠绕，层间涂抹硅油形成主绝缘层。其端部均压结构也可与浇注式一样，应在绝缘中缠入多层半导电（导电）材料，形成电容屏，均匀场强。绕包式绝缘管形母线中间接头处是将导体焊接成与本体等外径的连接结构，然后按照本体的导体屏蔽层、绝缘层、电容屏层、绝缘屏蔽层和接地层逐层以缠绕方式恢复，并与所连接的两段管型母线的端部结构接续成一个整体的无缝式型式。但一般认为现场绕制的绝缘由于绝缘界面、工艺等的影响，其许用场强可考虑设计为本体的一半，因此这种等径接续的方式只适用于绝缘裕度较大的低电压等级绝缘管型母线。此外，也有在导体连接处直接绕制增强绝缘的方法，但这样表面并非零电位，因此并不推荐。

（3）挤包式绝缘管型母线。利用橡塑材料（聚乙烯，硅橡胶、三元乙丙橡胶）通过挤包机在导体表面挤出内半导电层、绝缘层和外半导电层。但是先挤包后弯管会使已成型的绝缘受拉伸和挤压，一是弯曲半径受很大限制，相当于在绝缘上施加应力，拉伸会减薄绝缘而挤压可能导致气隙产生；二是预应力会降低材料的机械性能。后者应在弯曲过程中注意应力的释放。

（3）高压母线主要为架空铝镁合金母线和软母线；

3、电力系统用户选择母线的难点。

低压与高压母线，可选范围有限，对电力系统用户来说没有什么难点。而中压母线，由于应用范围广，母线种类繁多，用户选择时会遇到很多问题。中压母线选择会面临以下几个问题:

(1)投资与运行成本。不同结构形式的母线价格上差异很大，对投资和运行的成本影响很明显，用户都要考虑到成本问题。但是对于电力系统来说，光考虑成本是不可能的，必须确保运行安全的前提下，才能考虑成本。但是究竟选择哪种结构的母线，才是性价比最高的？这是要根据不同的运行环境来进行具体分析。

(2)运行安全问题。电力系统的运行安全问题是至关重要的，用户选择设备的时候首先考虑的肯定是质量问题，质量是运行安全的前提保证，那么哪种母线的质量能保证运行安全呢？这个问题也不能一概而论，也要根据实际运行环境综合分析的。

(3)运行环境问题。这里说的运行环境包含两方面，一方面是指设备的应用位置，比如是发电机出口、变压器出线、开关柜连接等等；另一方面指设备存在的自然环境，比如说户内还是户外、潮湿还是干燥、是否有腐蚀等。运行环境对母线的选择也有不同的要求，对于如何选择母线是非常关键的。

4、电力系统该如何选用中压母线？

上面提到了中压母线选择存在的主要三种问题，那么到底该怎么解决？怎么选择呢？下面进行具体分析：

（1）户外空旷处，没有绝缘要求的位置，可以选择架空裸母线，用绝缘子支撑。

（2）发电机出口至升压变连接。大容量的发电机（电流高于7000A）要考虑用离相金属封闭母线。主绝缘为压缩干燥空气、SF6或SF6与N2的混合气体为主绝缘的离相金属封闭母线，传输电流大，抗短路水平高，主要采用全连式。容量小的发电机（电流低于7000A）建议考虑使用绝缘管型母线。绝缘管型母线的绝缘性能好，占地空间小，造价低于离相金属封闭母线。

（3）变压器出口、开关柜之间、穿电缆沟（电缆桥架）等对绝缘有要求的场合，建议采用绝缘管型母线。

（4）变压器低压侧到穿墙套管、穿墙套管到开关柜、开关柜之间连接，空间大，运行环境干燥没有潮气影响的，而且考虑到前期投资低的，可以采用常规裸母线或共箱金属封闭母线。

5、结论

根据上述分析，笔者得出如下结论：低压系统选择传统母线或者三相一体密集型母线都可以。高压系统建议使用架空软母线，大电流的选用铝镁合金母线即可。中压系统使用母线根据运行条件、使用环境等影响因素综合考虑。大电流（7000A以上）建议使用离相金属封闭母线，电流7000A以下建议采用绝缘管型母线。绝缘管型母线的具体选择可以根据上述具体分析，对三种结构进行合理选择。

参考文献：

［1］绝缘管型母线的行业现状分析及关键技术展望

阮羚1，刘睿1，赵健康2，许志斌3，杨帆1，朱思瑞1，李文佩1

［2］张星海,刘凤莲,邓元实,等.35kV绝缘管型母线运行异常分析及结构探讨[J].高压电器,2016,52(1):190–197,203.

［3］张北宁.管形绝缘母线和矩形铜排母线性能比较及应用[J].水电与新能源,2010,92(6):60–64.