戶內高、低壓成套開關柜母線設計

 

1〓戶內高、低壓成套開關柜母線設計前言
　　母線是指在成套開關柜中用來作為連接柜間以及柜內各電氣設備進行匯集、分配和傳送電能的導體。在發生短路故障時要承受短路電流造成的發熱和電動力作用，是作為高、低壓成套電器中重要的一次元件。
　　2〓母線的類型、顏色、布置及其載流量影響因素
　　2.1〓母線類型
　　開關柜用母線按其橫截面分為：矩形、圓形(或雙D形)和槽形母線3種。
當母線的橫截面積相同時，矩形母線的周長要比園形母線大，其散熱效果好，冷卻條件好.而且，在一定允許加熱溫度下，矩形母線所通過的電流要比圓形母線大，圓形母線的集膚效應較強，而矩形母線比較均勻.因此成套開關柜內一般都采用矩形母線。
　　2.2〓開關柜用母線的顏色和位置
　　（1）開關柜母線相序位置與國標顏色對照如表1所示。
　　（2）柜體接地母線：黃綠色相間；
　　2.3〓柜內母線的布置
　　（1）按垂直或水平“一”字形： 如GG1A-12F、GBC-40.5中的柜頂主母線布置結構。
　　（2）按“品”字形：如KYN28A-12，KYN10-40.5中的主母線布置結構。
　　2.4〓載流量受影響的因素
　　（1）布置方式： 豎放和橫放， 豎放的動穩定電流值要比橫放時大。
　　（2）環境溫度。（表2為裸母線承受的*高溫度值。）
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　　由表2說明： 母線經過鍍銀或鍍錫處理后其耐高溫性能有所提高。
　　（3）母線的材質：銅；鋁；鋼其中銅的導電率*高，相同截面積時它的載流量*大；而鋼*小，常用于PT回路或避雷器回路中。
　　（4）母線的根數：多根母線并列布置使用時，其散熱條件比單根要差得多。
　　例如：LMY100X10的電流試驗值：單根載流量是1728A/1(作基準)；雙根布置時，載流量是2558A/1.48； 叁根布置時，載流量是3181A/1.84；四根布置時，載流量是3622A/2.09。
　　（5）散熱條件：開啟式開關柜要比封閉式開關柜中使用的母線載流量要大，帶空調的變電所要比沒有帶空調的要好。
　　3〓母線的絕緣
　　3.1〓絕緣母線作用
　　（1）防止由于受小動物接觸而引起的相間或相對地的短路故障；
　　（2）防止污閃或凝露閃的發生；
　　（3）防止人身傷亡事故；
　　（4）防止鹽霧及有害化學氣體對母線的直接腐蝕；
　　3.2〓母線絕緣方式
　　（1）熱縮護套：可以提高母線間的絕緣水平，但護套有絕緣老化的問題，同時母線的散熱條件也會變差，也增加了生產成本；
　　（2）冷縮護套：操作簡單，無需加熱。但成本高，也有絕緣老化和母線散熱條件變差的問題；
　　（3）硫化噴涂：生產工藝過程較為復雜，當出現碰傷后無法補救，母線的連接處不能作噴涂處理；
　　（4）SF6氣體絕緣：在密封的主母線室和斷路器室中充以0.04MPa的SF6氣體，可以提高母線間的絕緣性能；主母線在全壽命周期內不用檢修和維護，也不受外界環境的影響，**可靠性高.但生產工藝過程較復雜，是目前柜式C-GIS充氣柜主要的絕緣方式。
　　（5）加裝隔板：當相間或相對地間凈距達不到**距離時，可在相間或與地間加裝絕緣隔板.按國標要求SMC絕緣隔板時與帶電體的*小距離要**：10kV開關柜≮30mm；
　　4〓母線的規格、聯接及要求
　　4.1〓戶內高、低壓成套開關柜母線設計母線規格
　　標準書寫格式為：根數+母線類型代號+窄邊×寬邊（如：2-TMY 10×100)；經軟化熱處理的銅母線用“TMR”表示，硬銅母線用“TMY”表示。
　　4.2〓聯接方式
　　（1）通過螺栓直接連接或通過過渡片（如：銅鋁接頭）間接聯接；
　　（2）采用軟連接（“溫度補償器”）；
　　（3）壓接式連接。
　　4.3〓聯接要求
　　母線接觸面間的接觸電阻要符合國標的要求，而且要穩定。因此在制作母線時要求母線的接觸表面要經過壓花、踏平、鍍銀或搪錫等表面處理.當母線用金具固定時，要求金具材料本身而且不能形成閉合的鐵磁回路，應采用不導磁材料。
　　5〓母線設計
　　5.1〓相序設計
　　（1）主變架空進、出線柜方案中的母線相序要在技術要求中明確，要考慮到母線是否需要換相；
　　（2）當聯絡母線空間較小時，也可能會出現相序的調整；
　　（3）相鄰的兩臺高壓開關柜用于控制一臺高壓電機正、反轉時，柜中出線聯絡側母線相序要作調整；
　　（4）在架設對列母線橋的兩臺開關柜中，有一臺柜中的主母線需要調整相序；
　　（5）設計出口項目時，要注意出口國的母線相序的執行標準。如印度國高壓三相母　線（A、B、C）的顏色標準分別為紅色、黃色和藍色；
　　（6）柜頂三相電壓小母線的位置布置，也要按國標要求按“遠A、中B、近C”設計。
　　5.2〓絕緣設計
　　（1）對于“高海拔地區”、“主回路需復合絕緣”、“采用絕緣母線”、“外絕緣按海拔3000m考慮”等之類的要求，柜內主、支母線及搭接處均需用絕緣處理；
　　（2）對于運行環境條件嚴酷的地區（如：濕度和污穢等級高）的開關柜，柜內的主、支母線要求用絕緣處理；
　　（3）在35kV開關柜內的主、支母線的絕緣也可以采用硫化噴涂工藝處理；
　　（4）在產品GZS1+柜內的主、支母線及搭接處均要絕緣處理。
　　5.3〓柜內電氣設備與母線容量匹配
　　柜內電流互感器、隔離開關和斷路器(或低壓空開)的容量與柜內主母線和引下母線(或垂直母線)的載流量要相匹配。
　　5.4〓母線作產品附件時的注意點
　　（1）“戶外母線”或“母線伸縮節”數量和要求；
　　（2）柜頂銅棒小母線的數量和規格；
　　（3）柜體主接地用或二次綜保接地用母線的規格和數量；
　　5.5〓母線的固定
　　母線橋中的母線要采用母線金具固定，當母線較長時（如超過20m時）要用溫度補償裝置等措施來防止母線出現的熱脹冷縮而產生的應力
　　5.6〓附加功能設計
　　（1）母線橋中的母線或電纜出線柜中的引下母線要求帶“驗電和接地”的功能設計；如：對母線橋的結構有“母線可掛接地線及驗電”要求時，則可在橋身的下方或在橋墩的后側開一長方形缺口，并用活動蓋板封閉（可配掛鎖），既可以掛接地線也可以對母線進行驗電；
　　（2）用于手車柜主母線接地用的接地手車；
　　（3）用于手車柜主母線驗電用的驗電手車；
　　（4）當柜體后封板或后門要求帶“驗電和接地”用的結構設計（與第（1）條相同）。
　　5.7〓結構和參數設計
　　（1）根據成套設備的一次主接線系統圖的要求，母線的載流量應與母線根數(單、雙或叁根等)及其規格相匹配，并要求做到產品的《投標文件》與《招標文件》保持一致；
　　（2）注意高、低壓柜中的主母線、旁路母線、雙母線系統或低壓柜中的中性線長度計算的準確性；
　　（3）產品KYN61-40.5中的主母線可以采用圓管形母線，要求母線圖紙尺寸要準確；
　　（4）低壓MNS電纜出線柜中的垂直母線的額定電流*大值為“1000A”，要注意《投標文件》及圖紙對柜內垂直母線額定電流的要求；
　　（5）用戶提供的一次主接線圖上的主母線規格，有時考慮的電流裕度較大，不能任意減小母線的規格；
　　（6）低壓柜中的主母線室與小母線室需要用隔板隔開，減小隔室間的相互干預，提高產品的可靠性。
　　5.8〓母線的搭接設計
　　（1）母線橋中的母線跨度固定位置尺寸設計要符合國標的要求：一般按每800mm長上要設計一個固定點；
　　（2）在改造工程中要考慮到新、舊柜體主母線到現場拼接的工作量，同時還要確定舊柜體主母線的規格；當新舊柜體中的主母線由于柜體結構的原因而無法直接拼接時，也可以考慮采用母線過渡柜或母線橋的辦法實現母線的對接；
　　（3）特別注意旁路母線橋和雙母線柜中的母線橋的搭接結構、布置設計的合理性；
　　（4）注意低壓架空進、出線母線橋的搭接方式(如：上進出、后進出、側進出三種類型)的設計；
　　（5）根據用戶的要求，為了提高主母線運行的可靠性，對于主母線室相通的產品（如XGN2-12，JYN2-12等），要注意增加主母線的隔板和穿墻套管；
　　（6）對于低壓電流互感器（如：LMZ1-0.66）內徑規格，有時不能穿過規定的引下母線（如：TMY100X10），在技術要求中加注所穿過母線規格，特別是在進線柜、母聯柜和電容器柜方案中多見；
　　（7）在設計主回路母線時要注意：三相主母線(穿墻式隔離開關)在穿過柜體隔板時要考慮到電流通過時的渦流感應，在結構上應采取隔斷磁路的措施：在鋼板上加缺口、用不銹鋼板、用SMC絕緣板；
　　（8）對于低壓抽屜柜，當柜寬為800 mm時，設計母線出線位置時，注意要留出接一次出線電纜的空間，在審核一次系統圖或在技術交底時要注意各出線回路主電纜的規格；
　　（9）根據柜體的寬度或深度尺寸、母線的規格和母線的絕緣要求，要正確選用母線穿墻套管或母線夾的規格和開孔尺寸；
　　（10）柜內主、支母線都為銅母線而穿墻套管中的導體為鋁時，則應明確：“母線塔接處要搪錫處理”；
　　（11）手車柜觸頭盒設計時(特別是在大電流柜設計)要注意：柜中的引下母線規格要與觸頭盒規格相匹配，靜觸頭的高度也要與引下母線規格相匹配；
　　（12）在柜體主接地回路設計時，根據國標的要求： 接地母線以及與之相連接的導體截面應能按通過銘牌上“額定短路開斷電流”的87%來考慮；
　　（13）對于同一工程中的低壓柜、高壓環網柜和外購變壓器柜，在按同一列布置時，為了便于高壓柜與變壓器柜、變壓器柜與低壓柜間的主母線的聯接，要注意：變壓器整柜的主母線位置尺寸應與環網柜和低壓柜相配套；
　　5.9〓其它要求
　　（1）在柜內一次母線配置時要注意主、支母線“鍍鎳”的要求（如：藥廠項目），母線的制造工藝復雜，生產成本高；
　　（2）在柜體出線方案中，當柜體放置在樓板上，主變壓器在一樓時，出線側的引下母線要用穿墻套管而不用電纜連接，柜體出線方案要明確是電纜出線還是母排出線。
　　6〓開關柜內各相導體（母線）的相間與相對地凈距的要求(為海拔高度≤1000m的值)
　　對開關柜內各相導體（母線的相間與相對地凈距的要求參見表3所列。
　　注：單純以空氣作為絕緣介質的開關柜，柜內各相導體的相間與對地凈距必須符合上表的距要求。
　　7〓結論
　　母線在開關柜中發生故障機會較少，但是，一旦發生了母線故障，如：由于絕緣事故而引發的各種相間短路和單相接地短路，后果非常嚴重，將會造成大面積的停電以及破壞供電系統的的穩定性，母線的故障是電氣設備中*嚴重的故障之一。母線設計的合理性與否將直接關系到整個主回路供電系統運行的可靠性的高低，在成套開關柜產品設計過程中要引起足夠的重視。