户内高、低压成套开关柜母线设计

 

1〓户内高、低压成套开关柜母线设计前言
　　母线是指在成套开关柜中用来作为连接柜间以及柜内各电气设备进行汇集、分配和传送电能的导体。在发生短路故障时要承受短路电流造成的发热和电动力作用，是作为高、低压成套电器中重要的一次元件。
　　2〓母线的类型、颜色、布置及其载流量影响因素
　　2.1〓母线类型
　　开关柜用母线按其横截面分为：矩形、圆形(或双D形)和槽形母线3种。
当母线的横截面积相同时，矩形母线的周长要比园形母线大，其散热效果好，冷却条件好.而且，在一定允许加热温度下，矩形母线所通过的电流要比圆形母线大，圆形母线的集肤效应较强，而矩形母线比较均匀.因此成套开关柜内一般都采用矩形母线。
　　2.2〓开关柜用母线的颜色和位置
　　（1）开关柜母线相序位置与国标颜色对照如表1所示。
　　（2）柜体接地母线：黄绿色相间；
　　2.3〓柜内母线的布置
　　（1）按垂直或水平“一”字形： 如GG1A-12F、GBC-40.5中的柜顶主母线布置结构。
　　（2）按“品”字形：如KYN28A-12，KYN10-40.5中的主母线布置结构。
　　2.4〓载流量受影响的因素
　　（1）布置方式： 竖放和横放， 竖放的动稳定电流值要比横放时大。
　　（2）环境温度。（表2为裸母线承受的*高温度值。）
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　　由表2说明： 母线经过镀银或镀锡处理后其耐高温性能有所提高。
　　（3）母线的材质：铜；铝；钢其中铜的导电率*高，相同截面积时它的载流量*大；而钢*小，常用于PT回路或避雷器回路中。
　　（4）母线的根数：多根母线并列布置使用时，其散热条件比单根要差得多。
　　例如：LMY100X10的电流试验值：单根载流量是1728A/1(作基准)；双根布置时，载流量是2558A/1.48； 叁根布置时，载流量是3181A/1.84；四根布置时，载流量是3622A/2.09。
　　（5）散热条件：开启式开关柜要比封闭式开关柜中使用的母线载流量要大，带空调的变电所要比没有带空调的要好。
　　3〓母线的绝缘
　　3.1〓绝缘母线作用
　　（1）防止由于受小动物接触而引起的相间或相对地的短路故障；
　　（2）防止污闪或凝露闪的发生；
　　（3）防止人身伤亡事故；
　　（4）防止盐雾及有害化学气体对母线的直接腐蚀；
　　3.2〓母线绝缘方式
　　（1）热缩护套：可以提高母线间的绝缘水平，但护套有绝缘老化的问题，同时母线的散热条件也会变差，也增加了生产成本；
　　（2）冷缩护套：操作简单，无需加热。但成本高，也有绝缘老化和母线散热条件变差的问题；
　　（3）硫化喷涂：生产工艺过程较为复杂，当出现碰伤后无法补救，母线的连接处不能作喷涂处理；
　　（4）SF6气体绝缘：在密封的主母线室和断路器室中充以0.04MPa的SF6气体，可以提高母线间的绝缘性能；主母线在全寿命周期内不用检修和维护，也不受外界环境的影响，**可靠性高.但生产工艺过程较复杂，是目前柜式C-GIS充气柜主要的绝缘方式。
　　（5）加装隔板：当相间或相对地间净距达不到**距离时，可在相间或与地间加装绝缘隔板.按国标要求SMC绝缘隔板时与带电体的*小距离要**：10kV开关柜≮30mm；
　　4〓母线的规格、联接及要求
　　4.1〓户内高、低压成套开关柜母线设计母线规格
　　标准书写格式为：根数+母线类型代号+窄边×宽边（如：2-TMY 10×100)；经软化热处理的铜母线用“TMR”表示，硬铜母线用“TMY”表示。
　　4.2〓联接方式
　　（1）通过螺栓直接连接或通过过渡片（如：铜铝接头）间接联接；
　　（2）采用软连接（“温度补偿器”）；
　　（3）压接式连接。
　　4.3〓联接要求
　　母线接触面间的接触电阻要符合国标的要求，而且要稳定。因此在制作母线时要求母线的接触表面要经过压花、踏平、镀银或搪锡等表面处理.当母线用金具固定时，要求金具材料本身而且不能形成闭合的铁磁回路，应采用不导磁材料。
　　5〓母线设计
　　5.1〓相序设计
　　（1）主变架空进、出线柜方案中的母线相序要在技术要求中明确，要考虑到母线是否需要换相；
　　（2）当联络母线空间较小时，也可能会出现相序的调整；
　　（3）相邻的两台高压开关柜用于控制一台高压电机正、反转时，柜中出线联络侧母线相序要作调整；
　　（4）在架设对列母线桥的两台开关柜中，有一台柜中的主母线需要调整相序；
　　（5）设计出口项目时，要注意出口国的母线相序的执行标准。如印度国高压三相母　线（A、B、C）的颜色标准分别为红色、黄色和蓝色；
　　（6）柜顶三相电压小母线的位置布置，也要按国标要求按“远A、中B、近C”设计。
　　5.2〓绝缘设计
　　（1）对于“高海拔地区”、“主回路需复合绝缘”、“采用绝缘母线”、“外绝缘按海拔3000m考虑”等之类的要求，柜内主、支母线及搭接处均需用绝缘处理；
　　（2）对于运行环境条件严酷的地区（如：湿度和污秽等级高）的开关柜，柜内的主、支母线要求用绝缘处理；
　　（3）在35kV开关柜内的主、支母线的绝缘也可以采用硫化喷涂工艺处理；
　　（4）在产品GZS1+柜内的主、支母线及搭接处均要绝缘处理。
　　5.3〓柜内电气设备与母线容量匹配
　　柜内电流互感器、隔离开关和断路器(或低压空开)的容量与柜内主母线和引下母线(或垂直母线)的载流量要相匹配。
　　5.4〓母线作产品附件时的注意点
　　（1）“户外母线”或“母线伸缩节”数量和要求；
　　（2）柜顶铜棒小母线的数量和规格；
　　（3）柜体主接地用或二次综保接地用母线的规格和数量；
　　5.5〓母线的固定
　　母线桥中的母线要采用母线金具固定，当母线较长时（如超过20m时）要用温度补偿装置等措施来防止母线出现的热胀冷缩而产生的应力
　　5.6〓附加功能设计
　　（1）母线桥中的母线或电缆出线柜中的引下母线要求带“验电和接地”的功能设计；如：对母线桥的结构有“母线可挂接地线及验电”要求时，则可在桥身的下方或在桥墩的后侧开一长方形缺口，并用活动盖板封闭（可配挂锁），既可以挂接地线也可以对母线进行验电；
　　（2）用于手车柜主母线接地用的接地手车；
　　（3）用于手车柜主母线验电用的验电手车；
　　（4）当柜体后封板或后门要求带“验电和接地”用的结构设计（与第（1）条相同）。
　　5.7〓结构和参数设计
　　（1）根据成套设备的一次主接线系统图的要求，母线的载流量应与母线根数(单、双或叁根等)及其规格相匹配，并要求做到产品的《投标文件》与《招标文件》保持一致；
　　（2）注意高、低压柜中的主母线、旁路母线、双母线系统或低压柜中的中性线长度计算的准确性；
　　（3）产品KYN61-40.5中的主母线可以采用圆管形母线，要求母线图纸尺寸要准确；
　　（4）低压MNS电缆出线柜中的垂直母线的额定电流*大值为“1000A”，要注意《投标文件》及图纸对柜内垂直母线额定电流的要求；
　　（5）用户提供的一次主接线图上的主母线规格，有时考虑的电流裕度较大，不能任意减小母线的规格；
　　（6）低压柜中的主母线室与小母线室需要用隔板隔开，减小隔室间的相互干预，提高产品的可靠性。
　　5.8〓母线的搭接设计
　　（1）母线桥中的母线跨度固定位置尺寸设计要符合国标的要求：一般按每800mm长上要设计一个固定点；
　　（2）在改造工程中要考虑到新、旧柜体主母线到现场拼接的工作量，同时还要确定旧柜体主母线的规格；当新旧柜体中的主母线由于柜体结构的原因而无法直接拼接时，也可以考虑采用母线过渡柜或母线桥的办法实现母线的对接；
　　（3）特别注意旁路母线桥和双母线柜中的母线桥的搭接结构、布置设计的合理性；
　　（4）注意低压架空进、出线母线桥的搭接方式(如：上进出、后进出、侧进出三种类型)的设计；
　　（5）根据用户的要求，为了提高主母线运行的可靠性，对于主母线室相通的产品（如XGN2-12，JYN2-12等），要注意增加主母线的隔板和穿墙套管；
　　（6）对于低压电流互感器（如：LMZ1-0.66）内径规格，有时不能穿过规定的引下母线（如：TMY100X10），在技术要求中加注所穿过母线规格，特别是在进线柜、母联柜和电容器柜方案中多见；
　　（7）在设计主回路母线时要注意：三相主母线(穿墙式隔离开关)在穿过柜体隔板时要考虑到电流通过时的涡流感应，在结构上应采取隔断磁路的措施：在钢板上加缺口、用不锈钢板、用SMC绝缘板；
　　（8）对于低压抽屉柜，当柜宽为800 mm时，设计母线出线位置时，注意要留出接一次出线电缆的空间，在审核一次系统图或在技术交底时要注意各出线回路主电缆的规格；
　　（9）根据柜体的宽度或深度尺寸、母线的规格和母线的绝缘要求，要正确选用母线穿墙套管或母线夹的规格和开孔尺寸；
　　（10）柜内主、支母线都为铜母线而穿墙套管中的导体为铝时，则应明确：“母线塔接处要搪锡处理”；
　　（11）手车柜触头盒设计时(特别是在大电流柜设计)要注意：柜中的引下母线规格要与触头盒规格相匹配，静触头的高度也要与引下母线规格相匹配；
　　（12）在柜体主接地回路设计时，根据国标的要求： 接地母线以及与之相连接的导体截面应能按通过铭牌上“额定短路开断电流”的87%来考虑；
　　（13）对于同一工程中的低压柜、高压环网柜和外购变压器柜，在按同一列布置时，为了便于高压柜与变压器柜、变压器柜与低压柜间的主母线的联接，要注意：变压器整柜的主母线位置尺寸应与环网柜和低压柜相配套；
　　5.9〓其它要求
　　（1）在柜内一次母线配置时要注意主、支母线“镀镍”的要求（如：药厂项目），母线的制造工艺复杂，生产成本高；
　　（2）在柜体出线方案中，当柜体放置在楼板上，主变压器在一楼时，出线侧的引下母线要用穿墙套管而不用电缆连接，柜体出线方案要明确是电缆出线还是母排出线。
　　6〓开关柜内各相导体（母线）的相间与相对地净距的要求(为海拔高度≤1000m的值)
　　对开关柜内各相导体（母线的相间与相对地净距的要求参见表3所列。
　　注：单纯以空气作为绝缘介质的开关柜，柜内各相导体的相间与对地净距必须符合上表的距要求。
　　7〓结论
　　母线在开关柜中发生故障机会较少，但是，一旦发生了母线故障，如：由于绝缘事故而引发的各种相间短路和单相接地短路，后果非常严重，将会造成大面积的停电以及破坏供电系统的的稳定性，母线的故障是电气设备中*严重的故障之一。母线设计的合理性与否将直接关系到整个主回路供电系统运行的可靠性的高低，在成套开关柜产品设计过程中要引起足够的重视。