主变与各侧配电装置连接方式的研究

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1、主变与低压侧配电装置连接方式的研究李汉生摘要：随着变电站主变容量的加大，变电站愈加紧凑的布置，通过技术、经济、布置等方面对全封闭母线以及绝缘铜管母进行比较，最终选择最合理的接线方式。关键字：铜管母，共箱母线1概述随着变电站主变容量的加大，变压器10kV侧母线额定电流不断增加，在以往工程中通常采用多片矩形导体，然而矩形母线在技术上和结构上很难满足母线发热和电动力的要求，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。当单台主变容量为180MVA以上时，由于变压器低压侧额定电流和短路电流增大，主变10kV或35kV出线侧不仅有母线桥

2、本身电动力问题、发热问题、还有母线桥支柱绝缘子、钢支架以及母线桥附近混凝土柱、基础内的钢筋在交变强磁场中感应涡流引起的发热问题，一旦母线短路，母线、支柱绝缘子、变压器绕组都将遭受损伤，影响变电站的安全运行和供电的可靠性。为解决上述问题，采用绝缘式铜管母线代替矩形母线及共箱母线的设计方法来改善母线材料的有效利用，提高母线机械强度，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。2绝缘铜管母简介绝缘铜管母线作为一种新型的母线产品，具备有电缆的绝缘性，以及矩形母线槽的大电流特性，与传统母线比较，管型绝缘母线具有以下特点：（1）载流量大。管型母线的主体为空

3、心铜管或铝合金管，表面积大，相对常规矩形母线，其导体表面电流密度分布均匀，最高额定电流可达16000A。（2）绝缘性能强。管型母线可采用密封屏蔽绝缘方式，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，可以直接通过电缆沟和电缆夹层。也可采用半绝缘方式，安装类似于母线桥。（3）机械强度高。管型母线主体允许应力为矩形母线的4倍，可承受的短路电流大，机械密度高，使得母线支撑跨距可最大可达8米。（4）散热好。管型母线为空心体，母线两端开有通风孔，内径风道能自然形成热空气对流，散热条件好.相比常规母线要高1.5倍。（5）损耗低。管型母线的外型决定了其表面集

4、肤效应系数低，Kf≈1，交流电阻小，因而母线的功率损失小。交联屏蔽绝缘母线的绝缘层的介质损耗低于0.01％。（6）绝缘材料耐热系数高。交联屏蔽绝缘管型母线的主要绝缘材料为聚四氟乙烯，有优良的电气性能和化学稳定性，可在-200℃～+200℃中正常运行，介质损耗小、阻燃、耐老化，配合其他绝缘材料，产品的使用寿命大于30年。（7）抗电气震动能力强。动稳定试验结果表明，电压10kV，额定电流4000A的铜质管母，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者混凝土支架上，取消穿墙套管和支柱绝缘子，具有较强的抗震能力。（8）不受环境干扰，可

5、靠性强。管型母线的每相是封闭屏蔽绝缘，内部无凝露产出，且消除外了界潮气，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。123绝缘铜管母线与共箱母线的比较主变低压侧与10kV主变进线开关柜常规采用两种方式连接：母线桥(矩形裸铜导体)、共箱封闭母线及绝缘铜管母线。随着户内变电站的推广，主变压器和10kV配电装置越来越多采用紧凑布置。主变场地空间位置比较狭小，对于母线桥方案，场地难以满足三相带电距离的要求，综上所述母线桥方案不宜采用。下面就共箱母线和绝缘铜管母线方式进行技术经济比较。主变和10kV配电装置区布置，采用绝缘铜管母线和共箱母线均具有

6、可行性。以某户内变电站为例，主变低压侧至10kV开关柜之间连接需要导体长度分别为20m。两种方案的技术比较见下表1。方案一为绝缘铜管母线，方案二为共箱母线。由表1比较可知，采用绝缘铜管母线连接在绝缘性能、机械强度、散热性能、集肤效应、耐热性能、可靠性、使用范围等方面均优于矩形母线。在变电站实际工程应用中，变压器10kV压侧，可用铜管母线架空连接到开关室外穿墙套管端子位置，也可以用铜管母线直接穿过控制室墙洞，与开关柜端相连接。此方案优点：铜管母线机械强度高，允许应力、距离大，最大距离达13米，可减少钢支柱。安装简便、布置清晰。采用共箱母线连接，共箱母线从变

7、压器低压侧出来后需降低高度后再进入10kV开关室。由于共箱母线不易弯曲，安装所需土建空间较大，灵活性比较差，布置上不美观且散热比较，因此方案一在布置上优于方案二。采用共箱母线连接，每相需选择4条125×10截面的铜导体。按1.2万元/三相米计，考虑安装材料、土建及施工等费用，投资达39万元。目前工程中普遍由绝缘母线厂家完成绝缘母线的供货和安装工作，根据询价，绝表1两种方案技术比较表项目方案一方案二绝缘性能方案一可采用密封屏蔽绝缘方式，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，可以直接通过电缆沟和电缆夹层绝缘性能低于方案一机械强度方案一主体允

8、许应力为方案二的4倍，可承受的短路电流大，机械密度高，使得母线支撑跨距可最大可达