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【摘要】中压绝缘母线作为一种新型的母线型式得到了越来越多的关注和应用。本文从分析绝缘母线的种类和特点入手，从技术和经济上对绝缘母线与共箱母线进行比较，总结中压绝缘母线在风电场工程中的应用。
关键词：中压绝缘母线；共箱母线；浇注式；绕包式；风电场
0 引言
目前风电场工程中的35kV配电装置一般采用户内布置的金属封闭式开关柜，开关柜与主变压器低压侧需采用母线连接，一般采用共箱母线型式。然而35kV共箱母线壳体尺寸大，安装困难；主绝缘为空气绝缘，绝缘水平相对较薄弱，容易产生局部放电导致损耗增加，甚至酿成短路故障。绝缘母线是一种新型的母线型式，具有电气绝缘性能强、载流量大、肌肤效应低、功率损耗小、安装简单、外形尺寸小等优点。在风电场工程中，绝缘母线得到了越来越多的应用。
1 绝缘母线的种类
目前国内对绝缘母线的研发已经具备一定的水平，但绝缘母线的种类较多，各种类型的绝缘母线在制作工艺、绝缘材料、导体型式等方面具有很大差异。绝缘母线的主要类型如下，其他还有全绝缘母线、半绝缘母线等分类方式。
2绝缘母线的结构及特点
2.1 浇注式绝缘母线
2.1.1 一般结构
环氧树脂绝缘母线采用固体绝缘技术，固体绝缘层为环氧树脂浸渍纸浇注结构，在固体绝缘层的两端部绝缘层内分别设有均压用的电容屏，使得绝缘母线端部轴向和径向场强均匀，绝缘可靠性高。沿整个母线全长设有接地电屏，接地电屏外面是外护套。外护套主要采用热缩材料，户外部分加装不锈钢波纹管，端部套硅橡胶伞裙，可用于污秽地区。
2.1.2 中间接头结构
浇注式绝缘母线的中间接头一般采用软连接并外加绝缘套筒的型式，绝缘套筒内部为空气，其绝缘结构与一般结构相同，可以保证套筒外表面点位为零，达到整体全绝缘的要求，同时软连接也可消除导体热胀冷缩产生的应力。
2.2 绕包式绝缘母线
2.2.1 一般结构
聚酯薄膜绝缘母线采用聚酯薄膜有机材料，薄膜表层涂硅油，构成有机复合绝缘，由导电铂和聚酯薄膜构成电容屏，主绝缘由若干层电容屏组成。聚四氟乙烯绝缘母线采用聚四氟乙烯有机材料，通过聚四氟乙烯叠膜层及半导电层来组成主绝缘。在母线端部同样采用变屏距的设计，随着直径增大，电容屏长度减小，这样可在母线的径向和轴向获得较为均匀的电场分布。外护套主要采用热缩材料，有效防止紫外线和雨雪对主绝缘的侵蚀，同时设置高温硫化硅橡胶伞裙，满足不同污秽环境和海拔的需要。
绕包式绝缘母线的制作工艺及叠层布置方法随各生产厂商而异，但基本结构大致相同。
2.2.2 中间接头结构
绕包式绝缘母线的中间接头一般有两种方式：全绝缘式的硬连接和半绝缘式的软连接。硬连接即两侧的管型导体通过内衬管或外套管压接成一体，压接部位绕包电容屏并与两侧的电容屏对接在一起，外护套表面电位为零，属于全绝缘接头。软连接即两侧的管型导体通过铜编织带连接，外部采用热缩护套防护，该接头外护套表面电位不为零，属于半绝缘接头。
2.3火山岩无机矿物质绝缘母线
火山岩无机矿物质绝缘母线的绝缘材料由环氧树脂与火山岩无机矿物质混合而成，其制作工艺为全浇注，通过这种工艺可以在工厂浇注成各种需要的元件。各元件之间的导体采用螺栓连接，连接部分的绝缘密封在现场以抽真空浇注方法将绝缘材料浇注到导体的周围，使其成为同母线直线段一样的浇注实体。
3绝缘母线在风电场工程的应用
3.1 应用概述
环氧树脂绝缘母线主要应用的电压等级为12kV、24kV、40.5kV，额定电流范围630A~8000A，其中12kV产品在电网公司变电站中应用较多；风电场工程中主要应用在40.5kV电压等级，与SF6充气柜连接时有较大优势（尤其在与ABB、西门子等外资企业配合时），在中间接头、T接头等连接处均可实现全绝缘。
聚酯薄膜绝缘母线的电压等级有0.4kV、1kV、7.2-40.5kV、72.5-550kV，其中0.4kV产品主要应用在低压供配电系统；1kV产品主要应用在风机塔筒内；7.2-40.5kV产品主要应用在电网公司变电站及风电、光伏工程变电站中。72.5-550kV产品目前应用较少，其目标是在GIS等组合电气中替代GIS母线和设备间连接导体。风电场工程中主要应用在40.5kV电压等级，额定电流范围1000A~5000A。
聚四氟乙烯绝缘母线、硅橡胶绝缘母线的电压等级主要有7.2kV、12kV、40.5kV，额定电流范围1000A~8000A，在风电场工程中主要应用在40.5kV电压等级。
3.2 应用实例
3.2.1主要设计参数
某风电场装机容量400MW，海拔高度2000米，设一台主变压器，主要参数如下：
主变压器型式：三相双分裂绕组有载调压变压器；
额定容量：360/180-180MVA；
额定电压比： 3638×l.25%/35-35kV；
风电场35kV配电装置采用屋内金属封闭开关柜，设置4段35kV母线，每2段母线通过35kV绝缘母线T接后与主变压器低压侧的一个分支连接。
3.2.2 35kV绝缘母线选择
（1）短路电流计算
短路电流计算结果见表2。
（2）主要参数
型式：全绝缘管型铜导体干式母线
主绝缘：聚四氟乙烯
额定电压：40.5kV
额定电流：4000A
额定绝缘水平：
额定雷电冲击耐受电压（峰值）209kV
额定短时工频耐受电压（有效值） 107kV
额定短路水平：
热稳定电流（4s） 31.5kA
动稳定电流（峰值） 80kA
3.2.3 布置
在布置上，绝缘母线比共箱母线有较大优势，其对比见表3。
通过表3可以看出，由于共箱母线外形尺寸、重量大，造成支吊架数量较多，同时由于检修及安装空间的要求，配电室的高度比采用绝缘母线高出1米，安装和土建工作量都明显增加。
3.3 小结
（1）绝缘母线在绝缘性能、机械强度、抗环境干扰能力、安装及维护等方面均比共箱母线有较大优势。
（2）绝缘母线的直线段电场较均匀，而在各接头处电场畸变较为严重，应力锥对改善接头处的电场强度起到重要作用，因此应注意接头处的应力锥的使用。
（3）绝缘母线T型接头在部分工程中用到，目前有全绝缘和半绝缘两种型式。全绝缘T型接头在浇注式绝缘母线中较常见，一般采用加装绝缘套筒的型式。绕包式绝缘母线的T型接头大多为半绝缘，一般采用在导体上加装热缩护套的型式。半绝缘的T型接头处，应注意相间和对地的电气安全距离校验。
（4）在绝缘母线上设置避雷器时，尽量将其设置在端部，避免设置在母线中部，减少引出线结构和潜在故障点。
（5）对于污秽地区，建议在绝缘母线端部和绝缘不连续的部位设置伞裙，以免出现沿面放电，造成外护套、甚至主绝缘的损伤。
4 结束语
绝缘母线得到了越来越多的关注和应用，但目前国内有关绝缘母线的可执行制造标准及验收标准较少，故产品的技术特性差异及产品质量达标缺少明确衡量标准。在风电场工程中，绝缘母线可以得到更多的应用，但绝缘母线在接头设计和检验时应予以高度关注。工程建设有条件时，建议在绝缘母线选型过程中对其产品性能及制作工艺等做详细考察，根据工程条件做出准确选择。
参考文献:
[1] 黎斌，王日新等，创新型电容式复合绝缘母线及套管的研究、应用和发展[J],高压电器，2013，6：131-138.
[2] 关芳，杨益民，管型屏蔽绝缘母线的应用[J]，中国水能及电气化，2011，5：59-62.
论文作者:梁文中 李少华
论文发表刊物:《科技新时代》2018年6期
论文发表时间:2018/8/13
标签：母线论文; 护套论文; 型式论文; 电压论文; 导体论文; 工程论文; 风电场论文; 《科技新时代》2018年6期论文;