（广东粤电南水发电有限责任公司 512700）
摘要：本文主要介绍了南水电站10KV母线的改造，根据机组增容情况和原母线参数进行动稳定性和热稳定性计算，选用合适规格的母线和配套设备进行改造，从而保障电力设施安全稳定运行，也为同类型母线改造提供一定参考。
关键词：母线；电动力；截面积；载流量；计算
1、引言
南水电站位于广东省韶关市乳源县境内，1970年建成投产，有三台单机容为25MW的混流式机组，2000年后同时对三台机组进行增容改造，三台总容量达到了100MW。增容后主变低压侧引线、扩大单元汇流母线及各台发电机引出线载流量不满足要求，导体长期运行在较高温度易老化，机械共振允许跨距不满足要求，容易发生共振，危害母线正常运行。根据规程要求，对南水电站10KV母线进行改造。
2、绝缘子和穿墙套管选择
南水电厂所处环境污秽等级为D级防护，设备的爬电距离应按照最高运行电压进行选择，因此南水电站户内10KV母线绝缘子泄露比距为20mm/kV，站内10KV母线绝缘子为ZB-10T老式绝缘子，爬距不满足要求，按照《水力发电厂安全性评价》及《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》的规定，户内支柱绝缘子可采用内外联合胶装绝缘子，瓷绝缘表面为多棱式，以增加爬电距离。结合实际现场安装尺寸情况，设计选择ZL-12/16型瓷绝缘子，满足规范要求。
按电流条件选择的穿墙套管应满足条件：IN≥Igmax
Igmax—实际通过套管导体的最大长期工作电流；
IN—穿墙套管的额定电流；
穿墙套管的选择应根据流过其套管导体的工作电流确定，增容改造后南水电站三台机组通过母线最大长期工作电流为2077A，因此结合容量、尺寸等实际情况考虑选用CME-10/4000A型穿墙套管，额定电流为4000A，该额定电流大于母线最大长期运行电流，可保障安全运行。
3、母线的计算选择
3.1系统需求母线最小截面积计算
母线运行时流过的电流，会使母线产生各种损耗导致发热，产生热效应。为了防止母线短路时产生的大电流使导体发热引发安全事故，应根据系统短路电流计算出发生短路时母线满足热稳定要求的最小截面，只要选用的母线截面积大于或等于短路时满足热稳定要求的母线最小截面，母线即满足热稳定。
南水电站10KV母线分为I段及II段，均为硬裸铝母线，三台机组定子电流均为2077A，增容改造后母线动、热稳定性不满足要求。现采取用铜母线替换铝母线以增加载流量，首先根据设备情况计算系统需求铜母线最小截面积如图1所示：
对于本次31.5KA的系统，ich取78.75KA。
图1
通过上表计算分析结果，系统需求铜母线最小截面积为839.377649mm²，母线实际截面积大于该计算面积即满足要求。
3.2母线载流量计算
为节约母线材料，单条矩形母线的最大截面积通常不大于1250mm²，现将原I段铝母线2（LMY-80×10）更换为铜母线2（TMY-120×10），现将原10kVⅡ段铝母线3（LMY-120×10）更换为铜母线3（TMY-120×10），为保证母线正常工作时的温度不超过允许值，应满足 Ial≥Igmax
I gmax为实际通过母线的最大长期工作电流
Ial为对应规定的环境温度及防止方式的母线允许在流量
从散热效果和机械强度综合考虑，母线采取三相垂直布置，母线竖放，对其载流量进行计算如图2所示：
图2
通过计算2条120*10铜母线竖放时载流量为3463A，3条120*10铜母线竖放时载流量为4440A，符合运行要求。
3.3母线电动力计算
载流导体在磁场中都会受到电动力作用，三相母线系统中，每一相都位于剩余两相产生的磁场中，所以运行时都有磁场产生的电动力作用在母线上，当发生短路时母线容许应力大于等于作用在母线上的应力即可保证母线安全运行。母线作用应力计算公式如下：
△js=1.76L2ich2×10-3/aW≤△y （1）
△js—作用于母线的作用应力；
△y—母线容许最大应力，母线为铜质时取1400；
L—母线相邻绝缘子间距；
a—相间距离；
W—矩形母线截面系数；
ich——额定峰值耐受电流；
母线最大跨距可通过额定峰值耐受电流确定，由上式得出铜母线的最大跨距：
L铜MAX≤（1400aw 103/1.76 ich2）1/2= 892（aw）1/2/ ich （2）
站内三相母线为竖直布置，且母线均为立放，此时矩形母线截面系数：
W＝0.167bh2
h—母线宽度（cm），b—母线厚度（cm）母线规格为TMY-120×10，
故h取12cm，b取1cm
将W带入（2）得
L铜MAX≤365h（ab）1/2/ ich
对于本次31.5KA系统，ich取78.75KA 经测量a取500mm，
对于2* TMY-120×10母线排电动力校核计算结果为：
通过上表计算结果分析，作用在母线上的最大应力小于母线许用应力，绝缘子间最大容许跨距为2.25m，对于3* TMY-120×10母线排，计算得绝缘子间最大容许跨距为2.49m，绝缘子设计间距为1.5m，两段母线绝缘子设计间距均满足计算要求。
4、结语
通过精密准确的实测加计算，现南水电站10KVⅠ、Ⅱ段母线改造已完成，机组出口侧母排已由铝更换为铜母排，大大增加了导体载流量，满足了增容改造后机组的安全运行条件，母线动稳定性和热稳定性通过计算全部达到设备运行要求，机组开机带负荷进行并网，母线运行正常。南水电厂Ⅰ、Ⅱ段10KV母线敷设路径图见附录一。
参考文献：
[1]《电力设备预防性试验规程》DL/T596-1996
[2] 《水力发电厂安全性评价》
[3] 《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》
[4]《高压架空线路和发电厂、变电所环境污区分级及外绝缘选择标准》GB/T6434-1996
[5] 《水利水电工程机电设计技术规范》
[6]《电气装置安装工程母线装置施工及验收规范》GB50149-2010
附录一：南水电厂Ⅰ、Ⅱ段10KV母线敷设路径图
论文作者:王浩
论文发表刊物:《电力设备》2018年第34期
论文发表时间:2019/5/20
标签：母线论文; 绝缘子论文; 截面论文; 电流论文; 水电站论文; 应力论文; 跨距论文; 《电力设备》2018年第34期论文;