发电厂变电站电气设备第六节第六节 母线的选择母线的选择一、母线的作用一、母线的作用 母母线线：在在发发电电厂厂和和变变电电站站的的各各级级电电压压配配电电装装置置中中，将将发发电电机机、变变压压器器等等大大型型电电气气设设备备与与各各种种电器装置连接的导体。电器装置连接的导体。 母线的作用：汇集、分配和传送电能母线的作用：汇集、分配和传送电能 母母线线包包括括：一一次次设设备备部部分分的的主主母母线线和和设设备备连连接接线线、站站用用电电部部分分的的交交流流母母线线、直直流流系系统统的的直直流流母线、二次部分的小母线等。母线、二次部分的小母线等。首页二、母线的结构类型二、母线的结构类型 （一）敞露母线（一）敞露母线1.按母线的使用材料分类按母线的使用材料分类（1）铜母线）铜母线 （2）铝母线）铝母线（3）铝合金母线）铝合金母线（4）钢母线）钢母线 铜具有导电率高、机械强度高、耐腐蚀等优点，但在工业上有很多铜具有导电率高、机械强度高、耐腐蚀等优点，但在工业上有很多重要用途，而且产量少，价格贵，故主要用在易腐蚀的地区（如化工厂重要用途，而且产量少，价格贵，故主要用在易腐蚀的地区（如化工厂附近或沿海地区等）。附近或沿海地区等）。 铝的导电率仅次于铜，且质轻、价廉、产量高，在屋内和屋外配铝的导电率仅次于铜，且质轻、价廉、产量高，在屋内和屋外配电装置中广泛采用。电装置中广泛采用。 有铝锰合金和铝镁合金两种。铝锰合金母线载流量大，但强度较有铝锰合金和铝镁合金两种。铝锰合金母线载流量大，但强度较差，采用一定的补强措施后可广泛使用；铝镁合金母线机械强度大，差，采用一定的补强措施后可广泛使用；铝镁合金母线机械强度大，但载流量小，焊接困难，使用范围较小。但载流量小，焊接困难，使用范围较小。 钢的机械强度大，但导电性差，仅用在高压小容量电路（如电钢的机械强度大，但导电性差，仅用在高压小容量电路（如电压互感器回路以及小容量厂用、所用变压器的高压侧）、工作电流压互感器回路以及小容量厂用、所用变压器的高压侧）、工作电流不大于不大于200A200A的低压电路、直流电路以及接地装置回路中。的低压电路、直流电路以及接地装置回路中。 二、母线的结构类型二、母线的结构类型2.按母线的截面形状分类按母线的截面形状分类（1）矩形截面母线）矩形截面母线 （2）圆形截面母线）圆形截面母线 （3）槽形截面母线）槽形截面母线（4）管形截面母线）管形截面母线 （5）绞线圆形软母线）绞线圆形软母线 常用在常用在35kV35kV及以下、持续工作电流在及以下、持续工作电流在4000A4000A及以下的屋及以下的屋内配电装置中。内配电装置中。 散热条件好，集肤效应小，安装简单，连接方便。当散热条件好，集肤效应小，安装简单，连接方便。当工作电流超过最大截面的单条母线之允许电流时，每相可工作电流超过最大截面的单条母线之允许电流时，每相可用两条或三条矩形母线固定在支持绝缘子上，每相矩形母用两条或三条矩形母线固定在支持绝缘子上，每相矩形母线的条数不宜超过三条。线的条数不宜超过三条。 用在用在110kV110kV及以上的户外配电装置中以防止发生电晕。及以上的户外配电装置中以防止发生电晕。 常用在常用在35kV35kV及以下，持续工作电流在及以下，持续工作电流在400040008000A8000A的配的配电装置中。优点：电流分布均匀，集肤效应小、冷却条件电装置中。优点：电流分布均匀，集肤效应小、冷却条件好、金属材料的利用率高、机械强度高。好、金属材料的利用率高、机械强度高。 常用在常用在110kV110kV及以上，持续工作电流在及以上，持续工作电流在8000A8000A以上的配以上的配电装置中。优点：集肤效应小，电晕放电电压高，机械强电装置中。优点：集肤效应小，电晕放电电压高，机械强度高，散热条件好。度高，散热条件好。 钢芯铝绞线由多股铝线绕单股或多股钢线的外层构成，钢芯铝绞线由多股铝线绕单股或多股钢线的外层构成，一般用于一般用于35kV35kV及以上屋外配电装置中。组合导线由多根铝绞及以上屋外配电装置中。组合导线由多根铝绞线固定在套环上组合而成，用于发电机与屋内配电装置或屋线固定在套环上组合而成，用于发电机与屋内配电装置或屋外主变压器之间的连接。外主变压器之间的连接。 二、母线的结构类型二、母线的结构类型（二）封闭母线（二）封闭母线 1.封闭母线的结构类型封闭母线的结构类型（1）按外壳材料分）按外壳材料分 （2）按外壳与母线间的结构形式分）按外壳与母线间的结构形式分 1）不隔相式封闭母线）不隔相式封闭母线 2）隔相式封闭母线）隔相式封闭母线 3）分相封闭式母线）分相封闭式母线 用外壳将母线封闭起来，用于单机容量在用外壳将母线封闭起来，用于单机容量在200MW200MW以上以上的大型发电机组、发电机与变压器之间的连接线以及厂的大型发电机组、发电机与变压器之间的连接线以及厂用电源和电压互感器等分支线。用电源和电压互感器等分支线。塑料外壳母线和金属外壳母线塑料外壳母线和金属外壳母线 三相母线设在没有相间板的公共外壳内，只能防止绝缘子免受污染和三相母线设在没有相间板的公共外壳内，只能防止绝缘子免受污染和外物所造成的母线短路，而不能消除发生相间短路的可能性，也不能减少外物所造成的母线短路，而不能消除发生相间短路的可能性，也不能减少相间电动力和钢构的发热。相间电动力和钢构的发热。 三相母线设在相间有金属（或绝缘）隔板的金属外壳之内，可较好地三相母线设在相间有金属（或绝缘）隔板的金属外壳之内，可较好地防止相间故障，在防止相间故障，在定程度上减少母线电动力和周围钢构的发热，但是仍定程度上减少母线电动力和周围钢构的发热，但是仍然可能发生因单相接地而烧穿相间隔板造成相间短路的故障。然可能发生因单相接地而烧穿相间隔板造成相间短路的故障。 每相导体分别用单独的铝制圆形外壳封闭。根据金属外壳各段的连每相导体分别用单独的铝制圆形外壳封闭。根据金属外壳各段的连接方法，又可分为分段绝缘式和全连式两种。接方法，又可分为分段绝缘式和全连式两种。 二、母线的结构类型二、母线的结构类型2.全连式分相封闭母线的基本结构全连式分相封闭母线的基本结构（1）载流导体）载流导体（2）支柱绝缘子）支柱绝缘子（3）保护外壳）保护外壳（4）伸缩补偿装置）伸缩补偿装置（5）密封隔断装置）密封隔断装置 一般用铝制成，采用空心结构以减小集肤效应。一般用铝制成，采用空心结构以减小集肤效应。当电流很大时可采用水内冷圆管母线。当电流很大时可采用水内冷圆管母线。 采用多棱边式结构以加长漏电距离，每个支持点采用多棱边式结构以加长漏电距离，每个支持点可采用一个至四个绝缘子支持。一般采用三个绝缘子可采用一个至四个绝缘子支持。一般采用三个绝缘子支持的结构，具有受力好、安装检修方便、可采用轻支持的结构，具有受力好、安装检修方便、可采用轻型绝缘子等优点。型绝缘子等优点。 由由5 58 8毫米的铝板制成圆管形，在外壳上设毫米的铝板制成圆管形，在外壳上设置检修与观察孔。置检修与观察孔。 在一定长度范围内设置焊接的伸缩补偿装置；在在一定长度范围内设置焊接的伸缩补偿装置；在与设备连接处适当部位设置螺接伸缩补偿装置。与设备连接处适当部位设置螺接伸缩补偿装置。 封闭母线靠近发电机端及主变压器接线端和厂用封闭母线靠近发电机端及主变压器接线端和厂用高压变压器接线端，采用大口径绝缘板作为密封隔断高压变压器接线端，采用大口径绝缘板作为密封隔断装置，并用橡胶圈密封，以保证区内的密封维持微正装置，并用橡胶圈密封，以保证区内的密封维持微正压运行的需要。压运行的需要。二、母线的结构类型二、母线的结构类型3.全连式分相封闭母线的特点全连式分相封闭母线的特点优点：优点： （1）运行安全、可靠性高）运行安全、可靠性高 （2）母线附近钢构中的损耗和发热显著减小）母线附近钢构中的损耗和发热显著减小 （3）短路时母线之间的电动力大为减小）短路时母线之间的电动力大为减小 （4）母线的载流量可做到很大）母线的载流量可做到很大缺点：（缺点：（1）有色金属消耗约增加）有色金属消耗约增加倍。倍。 （2）外壳产生损耗，母线功率损耗约增加）外壳产生损耗，母线功率损耗约增加倍。倍。 （3）相同截面母线载流量减小。）相同截面母线载流量减小。 各相的外壳相互分开，母线封闭于外壳中，不受自各相的外壳相互分开，母线封闭于外壳中，不受自然环境和外物的影响，能防止相间短路，同时外壳多点然环境和外物的影响，能防止相间短路，同时外壳多点接地，保证了人员接触外壳的安全。接地，保证了人员接触外壳的安全。 三相外壳短接，铝壳电阻很小，外壳上感应产生与三相外壳短接，铝壳电阻很小，外壳上感应产生与母线电流大小相近而方向相反的环流，环流的屏蔽作用母线电流大小相近而方向相反的环流，环流的屏蔽作用使壳外磁场减小到敞露母线的使壳外磁场减小到敞露母线的10%10%以下，壳外钢构发热可以下，壳外钢构发热可忽略不计。忽略不计。 当母线通过三相短路电流时，由一相电流产生的磁当母线通过三相短路电流时，由一相电流产生的磁场，经其外壳环流屏蔽削弱后所剩余的磁场再进入别相场，经其外壳环流屏蔽削弱后所剩余的磁场再进入别相外壳时，还将受到该相外壳涡流的屏蔽作用，使进入壳外壳时，还将受到该相外壳涡流的屏蔽作用，使进入壳内磁场明显减弱，作用于该相母线电动力一般可减小到内磁场明显减弱，作用于该相母线电动力一般可减小到敞露母线电动力的敞露母线电动力的1/41/4左右。同时，各壳间电动力也减小左右。同时，各壳间电动力也减小很多。很多。 母线和外壳可兼作强迫冷却的管道。母线和外壳可兼作强迫冷却的管道。 二、母线的结构类型二、母线的结构类型（三）绝缘母线（三）绝缘母线 由导体、环氧树脂渍纸绝缘、地屏、端屏、由导体、环氧树脂渍纸绝缘、地屏、端屏、端部法兰和接线端子构成，最适用于紧凑型变电端部法兰和接线端子构成，最适用于紧凑型变电站、地下变电所及地铁用变电站，占地面积减少，站、地下变电所及地铁用变电站，占地面积减少，运行可靠。运行可靠。 主要优点主要优点 （1）绝缘母线全绝缘，相间距不受电压等级的限制，）绝缘母线全绝缘，相间距不受电压等级的限制，只取决于安装尺寸，相间距大大减小，且运行可靠。只取决于安装尺寸，相间距大大减小，且运行可靠。（2）单根绝缘母线可根据通过的电流的大小设计，可）单根绝缘母线可根据通过的电流的大小设计，可满足任何电流的要求，避免了电流较大时使用多根电缆满足任何电流的要求，避免了电流较大时使用多根电缆并用所带来的电流不平衡问题。并用所带来的电流不平衡问题。（3）绝缘母线绝缘层的无模具浇注故意使得母线的形）绝缘母线绝缘层的无模具浇注故意使得母线的形状尺寸可根据需要做随意调整，满足各种需要。状尺寸可根据需要做随意调整，满足各种需要。（4）绝缘母线连接装置的使用使得绝缘母线的安装非常灵）绝缘母线连接装置的使用使得绝缘母线的安装非常灵活，可根据不同的空间位置、安装尺寸做随意分段组合，活，可根据不同的空间位置、安装尺寸做随意分段组合，同时还可弥补由于某种原因造成的安装尺寸上的一些偏差。同时还可弥补由于某种原因造成的安装尺寸上的一些偏差。三、母线的三、母线的安装安装1.母线的布置母线的布置（1）水平布置）水平布置（2）垂直布置）垂直布置 （3）槽形母线布置）槽形母线布置 （4）软母线的布置）软母线的布置 如图所示：三相母如图所示：三相母线固定在支持绝缘子线固定在支持绝缘子上，具有同一高度。上，具有同一高度。 竖放式：散热条竖放式：散热条件好，母线的额定允件好，母线的额定允许电流较其他放置方许电流较其他放置方式要大，但机械强度式要大，但机械强度不是很好。不是很好。 平放式：载流量平放式：载流量不大，机械强度较高不大，机械强度较高 如图（如图（c c）所示：）所示：三相母线分层安装，三相母线分层安装，采用竖放式垂直布采用竖放式垂直布置，散热性强，机置，散热性强，机械强度和绝缘能力械强度和绝缘能力较高。较高。 如图所示：槽形如图所示：槽形母线均采用竖放式，母线均采用竖放式，每相均由两条相同母每相均由两条相同母线之间每隔一段距离线之间每隔一段距离用焊接片进行连接，用焊接片进行连接，构成一个整体。构成一个整体。 一般为三相水平布一般为三相水平布置，用绝缘子悬挂。置，用绝缘子悬挂。 三、母线的安装三、母线的安装2.母线的相序排列要求母线的相序排列要求（1）上、下布置的交流母线，由上到下排列为）上、下布置的交流母线，由上到下排列为U、V、W相；直流母线正极在上，负极在下。相；直流母线正极在上，负极在下。（2）水平布置的交流母线，由盘后向盘面排列）水平布置的交流母线，由盘后向盘面排列U、V、W相；直流母线正极在后，负极在前。相；直流母线正极在后，负极在前。（3）引下线的交流母线，由左到右排列为）引下线的交流母线，由左到右排列为U、V、W相；相；直流母线正极在左，负极在前右。直流母线正极在左，负极在前右。三、母线的安装三、母线的安装3.母线的着色母线的着色（1）三相交流母线：）三相交流母线：U相相黄色，黄色，V相相绿色，绿色，W相相红色红色（2）单相交流母线：）单相交流母线：从三相母线分支来的应与引出相颜色相同从三相母线分支来的应与引出相颜色相同（3）直流母线：）直流母线：正极正极赭色，负极赭色，负极蓝色蓝色（4）直流均衡汇流母线及交流中性汇流母线：）直流均衡汇流母线及交流中性汇流母线：不接地者不接地者紫色，接地者紫色，接地者紫色带黑色横条紫色带黑色横条 软母线因受温度影响而伸缩较大以及各股绞线常有软母线因受温度影响而伸缩较大以及各股绞线常有相对扭动都会破坏着色层，故不需着色。相对扭动都会破坏着色层，故不需着色。 四、母线的选择四、母线的选择 1.导体材料、类型和布置方式导体材料、类型和布置方式2.导体截面选择导体截面选择3.电晕电压校验电晕电压校验 一般采用铝或铝合金材料作为导体材料。常用的软导线有钢芯一般采用铝或铝合金材料作为导体材料。常用的软导线有钢芯铝绞线、组合导线、分裂导线和扩径导线，后者多用于铝绞线、组合导线、分裂导线和扩径导线，后者多用于330kV330kV及以及以上的配电装置。上的配电装置。 导体的布置方式应根据载流量的大小、短路电流水平和配电装导体的布置方式应根据载流量的大小、短路电流水平和配电装置的具体情况而定。置的具体情况而定。（1 1）按导体长期发热允许电流选择）按导体长期发热允许电流选择 （2 2）按经济电流密度选择）按经济电流密度选择 110kV110kV及以上裸导体可按晴天不发生全面晕条件校验及以上裸导体可按晴天不发生全面晕条件校验 UcrUmax 当所选软导线型号和管形导体外径大于或等于下列数值时，可当所选软导线型号和管形导体外径大于或等于下列数值时，可不进行电晕校验不进行电晕校验 110kV LGJ7020 220kY LGJ30030 四、母线的选择四、母线的选择4.热稳定校验热稳定校验5.硬导体的动稳定校验硬导体的动稳定校验热稳定决定的导体最小截面热稳定决定的导体最小截面 单条矩形导体构成母线的应力计算单条矩形导体构成母线的应力计算 导体所受的最大弯矩导体所受的最大弯矩 当跨距数等于当跨距数等于2 2时，导体所受最大弯距时，导体所受最大弯距 导体最大相间计算应力导体最大相间计算应力 求出的导体应力不应超过导体材料允许应力和导体求出的导体应力不应超过导体材料允许应力和导体 绝缘子间最大允许跨距绝缘子间最大允许跨距 当矩形导体平放时，为避免导体因自重而过分弯曲，所选跨距当矩形导体平放时，为避免导体因自重而过分弯曲，所选跨距一般不超过一般不超过1.51.52m2m。思考练习思考练习思考练习思考练习1.母线在配电装置中起什么作用？各种不同材料的母母线在配电装置中起什么作用？各种不同材料的母线在技术性能上有何区别？线在技术性能上有何区别？2.母线常见的截面形状有哪些？各种截面形状有什么母线常见的截面形状有哪些？各种截面形状有什么特点？特点？3.常见的母线布置方式有哪几种？应考虑哪些因素？常见的母线布置方式有哪几种？应考虑哪些因素？4.对母线进行着色有什么好处？对母线进行着色有什么好处？5.试简要说明全连式分相封闭母线结构特点和作用。试简要说明全连式分相封闭母线结构特点和作用。