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1、辽宁工程技术大学毕业设计（论文）前言随着生产和科学技术的发展，电能已成为工业、农业、国防、交通及国民经济各个部门不可缺少的动力，成为改善和提高人们物质文化的重要因素，一个国家电力工业的发展水平，往往是反映国民经济发达程度的重要标志。母线是发电厂和变电所电能输送设备的重要组成部分，其性能关系到发电厂和变电所及整个电力系统的安全运行，母线发生故障,将造成发电厂和变电所停电,从而对电力系统的安全运行带来严重危害,因此,对母线设计的可靠性提出了很高的要求.将带电的母线用外壳加以封闭保护，即为封闭母线。封闭母线主要用于联结大容量发电机的主出线和主变
2、的低压侧。它的导体和外壳均由铝板卷制后焊接而成，导体和外壳之间由支柱绝缘子支持，与设备（发电机，变压器等）联结处，导体端部焊有带接线端子的金具，将导体端部封死。封闭母线通常分段制造，根据现场布置情况，长度从3米到6米不等，以便运输和安装。现场组装时，段与段之间由半圆弧形铝抱瓦焊接起来。导体和外壳均使用非导磁铝材，由于运行时外壳上感应出与导体电流大小近似相等而方向相反的电流，壳外漏磁场很弱，所以，可极大地减小涡流损耗和短路时的电动力，且安全可靠。因此，大容量发电机组的单元接线都采用封闭母线联结。封闭母线一般有水平安装、倾斜安装、垂直安装等形
3、式.通常母线采用水平安装的形式，此时,各零部件的受力情况良好,尤其是绝缘子,因处于垂直受压位置,故易满足强度要求。但随着机组容量的不断增大，并受地质条件和布置空间等因素的限制,封闭母线有时只能采用倾斜和垂直安装相组合的方式.为此需对垂直安装结构的合理布置进行分析.常规的安装方法是将水平安装的结构转90度。垂直安装设计简单,但零部件受力情况不好,尤其是绝缘子因处于水平位置,自身要受到导体重量引起的弯矩,其联接螺栓则受横向载荷及翻转力矩的共同作用,故强度差.因此,除对导体、外壳及焊缝进行强度计算外,需对联接螺栓、绝缘子、绝缘子座及联接板详细地
4、进行受力分析和强度计算。除此之外，母线在实际运行中由于存在着电阻损耗而发热,这一热量如不能及时散失,将使母线温度升高,导致导体的载流能力下降，发电机的输出功率下降，甚至把接头烧坏，并且绝缘子的绝缘性能也会降低，从而影响母线的工作性能。为了保证垂直布置的封闭母线工作的安全性和可靠性,需对其发热问题进行热分析。目前，我国自行研制的最高垂直段离相封闭母线为27.1米，而国外发达国家的垂直段离相封闭母线已达300米67辽宁工程技术大学毕业设计（论文）以上，技术水平差距很大，现在世界上各个国家都在充分利用水力资源，大力发展低污染的水电建设，机组容量
5、是越来越大，垂直布置的母线是越来越高，所以发展大容量高垂直段离相封闭母线已是大势所趋。根据国家“十五”电力发展规划要大力发展水电，实现西电东送，而水电建设环境比较复杂，在我国电源结构中，水电比重达到25%，重点开发黄河上游，长江中上游及其它支流，红水河，澜长江中下游和乌江等流域，需垂直布置的离相封闭母线比较多，垂直布置的离相封闭母线与水平布置的封闭母线具有不同的特点，而我国在高垂直段母线方面的技术还比较落后。目前已有很多研究人员对导体、外壳、焊缝、联接螺栓、绝缘子、绝缘子座及联接板详细地进行受力分析和强度计算，但对高垂直段封闭母线内的发热
6、规律的研究很少，此项目完成后能够使工作人员了解掌握垂直段封闭母线内的温度分布，进而保证垂直布置的封闭母线在允许的温度范围内工作，为以后大功率、大容量机组、需要高垂直段封闭母线的水电站建设奠定理论基础。高垂直段离相封闭母线项目符合国家“西电东送”战略目标的要求通过学习传热学了解掌握导热的基本知识，进而利用导热原理来分析垂直段封闭母线内的发热规律。本文对高垂直段封闭母线发热规律作了研究，使封闭母线设计和现场运行人员了解并掌握垂直段封闭母线结构及其内部温度分布规律，进而保证垂直布置的封闭母线在允许的温度范围内工作。67辽宁工程技术大学毕业设计（
7、论文）1母线及其分类[1]1.1母线结构的演变和大电流母线的技术特点1.1.1母线的结构发电厂和变电所广泛地使用母线（或称汇流排）连接各种电机和电器，以传输电流和功率，并通过配电装置分配电能。母线一般是用电导率高的铝、铜型材质成（又称硬母线），用耐高电压的绝缘子（一般是陶瓷）支持。由于铝的成本低，现在除要求高机械强度等特殊情况下才用铜导体外，普遍使用铝导体。母线大部分装设户内，但也有一部分在户外。它是电站内部的电力线路，应满足安全和经济运行的要求。母线的工作状况与它所承载的电流和电压有关。母线电流对母线工作状态的影响涉及电磁学、热学、和力
8、学三种无力现象，其中最主要的是：①导体中的电流分布和功率损耗；②导体的散热和温升；③短路时导体和绝缘子承受的电动力和机械应力。合理的设计应使温度和应力不超过允许值，同时总投资费和总运行费之和最
