摘要：封闭母线一般是将载流导体及其绝缘支持件等用非磁性金属（一般用铝合金板）制成的外壳加以保护，并用于发电机回路的大电流导体或用于中压厂用电系统的导体。本文对可应用于电厂内高压厂用电系统电源进线的几种新型母线的材料、结构特点和性能进行了详细介绍，并与目前大中型火电机组常用的母线进行了技术经济比较。
关键词：封闭母线 火电厂 可靠性
1封闭母线的作用及型式
随着电力工业的发展，高参数、大容量机组被广泛应用，机组运行的可靠性要求越来要高，这就对机组电源进线母线的安全性和可靠性提出了新的、更高的要求，采用封闭母线是满足其要求的有效措施之一。
火电厂中常用的封闭母线一般分为：用于发电机回路的大电流离相封闭母线和用于中压厂用电系统的封闭母线。一般是将载流导体及其绝缘支持件等用非磁性金属（一般用铝合金板）制成的外壳加以保护，它由母线导体、支持绝缘子（或绝缘件）和防护屏蔽外壳三部分组成。
本文将着重讨论应用于中压厂用电系统的封闭母线。
以往火电机组高压厂用变压器低压侧与中压厂用配电装置通常采用共箱封闭母线或电缆母线。近年来涌现出一些新型母线，如小型离相封闭母线（简称小离相）、复合屏蔽管型绝缘母线等，本文将详细介绍这些母线的材料、结构特点和性能。
2共箱封闭母线的技术特点
共箱封闭母线包括不隔相共箱封闭母线和隔相共箱封闭母线。我们常说的共箱母线通常是指不隔相的普通共箱封闭母线，其应用最为广泛，它是将三相导体及绝缘固定支持件封闭在一个矩形铝外壳内。
根据载流量的不同，共箱母线的导体一般可采用矩形铝排、铜排、铝管、铜管或槽型母线。一般额定电流为3000A以下时，可选用铝排；额定电流为3000A~4000A时选用铜排；额定电流为4000A以上选用铝管。
铝导体共箱母线具有结构紧凑，安装方便，误差小，运行维护工作量小，造价低等特点；铜导体共箱母线具有结构较紧凑，安装复杂，造价高等特点。不论导体为何，共箱母线的防护等级均可达IP54，基本消除外界潮气灰尘以及外物引起的接地故障。
共箱封闭母线的外壳采用铝板制成，防腐性能良好，并且避免了钢制外壳所引起的附加涡流损耗，外壳电气上全部连通并多点接地，杜绝了人身触电危险，并且不需要设置网栏，简化了对土建的要求。根据用户需要，可在母排上套热缩套管、在共箱母线的箱体内可安装加热器或伴热带等以提高防潮、抗凝露能力，增强绝缘。
3电缆母线的技术特点
电缆母线的导体为电缆，其每相导体由一根至多根单芯电缆并联而成，固定在DMC绝缘支架上，三相电缆母线共用一个高强度的防锈铝合金外壳。电缆母线具有以下优点：
安全可靠性高。电缆母线一般中间没有接头，杜绝了故障以及人身触电的危险。
布置紧凑，占用空间少，易于布置。
一经投运，基本无需维护。
4小型离相封闭母线的技术特点
所谓小型离相封闭母线（简称小离相）是相对于常规的发电机回路的大电流离相母线而言的，发电机回路额定电流一般高达一万多或两万多安培，而中压厂用电系统采用的小离相母线其额定电流一般为4000A及以下。它是将每相导体及支持绝缘子封闭在一个圆形铝外壳内，采用铝管导体。其每相都具有单独的金属外壳，在布置上各相外壳之间留有安装或检修维护所需的间隔距离。
小离相具有常规的离相封闭母线具有的优点：
可减少或避免外部因素引起的接地故障、避免相间短路。
消除钢构发热。敞漏的大电流母线使得周围钢构和钢筋在电磁感应下产生涡流和环流，发热温度高、损耗大，降低构筑物强度。封闭母线采用外壳屏蔽可以根本上解决钢构感应发热的问题。
减少相间短路电动力。当发生短路时，由于外壳的屏蔽作用，使相间导体所受的短路电动力大为降低。
离相封闭母线的密闭性高于共箱母线，且一般均配备有微正压（或热风保养或二者结合的防潮设施），能有效的防止绝缘子结露，防止母线绝缘降低，提高运行安全可靠性。
离相封闭母线由工厂成套生产，施工安装简便，并且不需要设置网栏，简化了对土建的要求。
5复合屏蔽管型绝缘母线的技术特点
复合屏蔽管型绝缘母线是一种新型高电压大电流母线，相对于传统母线，具有以下特点：
载流量大。管型绝缘母线的主体为空心铜管或铝合金管，表面积大，导体表面电流密度分布均匀，最高额定电流可达12000A。
绝缘性能好、占用空间小、适用范围广。管型绝缘母线采用密封复合屏蔽绝缘方式，其绝缘结构与电缆相似，外壳接地电位为零，母线表面电场分布均匀，电气绝缘性能强。
机械强度高。管型绝缘母线主体允许应力为矩形母线的4倍，可承受的短路电流大，机械强度高，使得母线支撑跨距最大可达8米。
散热好、温升低。管型绝缘母线为空心导体，母线两端开有通风孔，内径风道能自然形成热空气对流，散热条件相比常规母线好。
损耗低。管型绝缘母线的外形决定了其表面集肤效应系数低，交流电阻小，母线的功率损失小。
绝缘材料耐热系数高。管型绝缘母线的主材料为聚四氟乙烯，具有优良的电气性能和化学稳定性，可在-200℃—+200℃中正常工作，介质损耗小、阻燃、耐老化、配合其他绝缘材料，产品的使用寿命大于30年。
抗电气震动能力强。动稳定试验结果表明，电压10kV、额定电流4000A的铜质管型母线，可承受63kA（4s）短路电流冲击。其可以直接将母线固定在钢构架上或混凝土支架上，取消穿墙套管和支柱绝缘子，具有较强的抗震动能力。
6 各种型式封闭母线的技术比较
从上表可以看出，铝排共箱封闭母线外形尺寸最大，复合屏蔽管型绝缘母线外形尺寸最小；小离相其单相的外形尺寸不大，且三相的布置比较灵活。
7结束语
从技术角度比较，电缆母线、小离相、复合屏蔽管型绝缘母线均能解决常规共箱封闭母线停机再起机时绝缘偏低的问题，其中电缆母线价格最贵；小离相及复合屏蔽管型绝缘母线各有特点，复合屏蔽管型绝缘母线外形尺寸较小，便于厂房内的布置；价格上复合屏蔽管型绝缘母线要较贵些，但总的价格增加不是很多。
综上所述，在未来的大型火电厂中，会陆续推进小离相母线及复合屏蔽管型绝缘母线方案的应用，如果共箱母线能够切实采取有效的防潮、抗凝露措施，共箱母线也是一种选择。
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论文作者:关伟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/18
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