绝缘铜管母线在高炉鼓风机上的应用

董 斌

（天津天铁冶金集团，河北 涉县 056404）

天津天铁冶金集团铁前系统改造新建2 800m3高炉鼓风机（AV90-15轴流压缩机），配西门子三相同步电动机，Pn=3 800kW、Un=10kV、In=2 475A，电机运行电流大。为保证风机的稳定运行，在110kV变电站到鼓风机站间的输电线路采用新型绝缘铜管母线，取得了良好的运行效果。

一、绝缘铜管母线主要技术参数及结构特点

1.主要技术参数

（1）遵循的现行标准：GB/T4109-1999 高压套管技术条件；GB311.1-1997高压输变电设备的绝缘配合；IEC60137:1995交流电压高于1 000V的套管。

（2） 型号JTMP-12/3150A；导体铜管T2Y（洛阳铜材厂：纯度99.6%）。

（3） 额定电压10kV；最高运行电压（Um） 12kV；额定频率50Hz。

（4） 额定电流3 150A；额定热稳定电流（4s） 63kA。

项目 绝缘铜管母线 铜排母线4 000A母线3 150A母线φ100mm×10mm，截面积2 826 mm2，载流量4 000A φ100mm×5mm（φ120mm×4mm），截面积1 491mm2（1 457mm2），载流量3 150A 3mm×120mm×10 mm，截面积3 600mm2，载流量4 000A；2mm×100mm×10 mm，截面积2 000mm2，载流量3 150 A集肤系数 Kf≤1 Kf≤1.8载流量温升/℃ 温升低于40 温升70连接部位温升/℃ 低于导体（专利技术） 温升高允许跨距 悬空跨距9m 跨距<1.2m，支柱绝缘子ZSW-20/10kN穿墙套管及支柱绝缘子在耐受短路电流时，由碎裂发生允许应力/MPa 294 59抗拉强度/MPa 320 196散热功能 管内自然形成空气对流，散热好电动力 抗短路电流160kA母排热缩后散热效果差，发热严重绝缘方式 有机材料屏蔽绝缘 支柱绝缘子空气绝缘绝缘性能 10kV绝缘铜管母线耐受50kV/min 42kV/min表面电位 采用屏蔽绝缘，表面电位为零，安全三级防污闪距离为230mm/10kV，支柱绝缘子有污闪现象母线维护 免维护，绝缘护套耐老化>20年表面电位有电，不安全污闪 防污闪距离为≥1 000mm/10kV须定期清扫母线、绝缘子使用寿命 大于20年 10年更换一次

（5） 额定动稳定电流（峰值） 160kA。

（6） 额定绝缘水平：A为雷电冲击耐压（1.2/50μs，峰值） 95kV；B为对地1min工频受压50kV。

2.结构特点

绝缘铜管母线以空心铜管为导体，集肤效应低，单位截面载流量大，铜管外表为圆形表面，电荷分布均匀，可避免表面电荷聚集在棱角处而引起的母线局部发热。绝缘铜管母线绝缘结构同交联屏蔽电缆，使得绝缘铜管母线对安装环境适应性强，以空心铜管为导体，节约铜材、降低能耗。

(1)采用空心铜管作导体。

特点一：载流大，温升低。如铜管母线额定电流为3 50A，铜管采用φ100mm×5mm，截面积为1 491mm2，电流密度为2.11A/mm2。铜纯度为99.96%，导体温升为45℃。若环境温度为40℃，此时母线的运行温度将达85℃，按此温度运行，可以满足绝缘材料老化期20年的要求。

特点二：机械强度高。绝缘铜管母线的允许应力为矩形母线的4倍，可承受的短路电流大，使得母线支撑跨距加大。在50kA短路电流情况下，φ100mm×5mm铜管母线悬空跨距达9m，利用母线托架支撑，母线跨距可达到13m。

特点三：抗振能力强。直接将绝缘铜管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，提高了抗振性。

(2)绝缘铜管母线绝缘余度加大（20%），确保绝缘材料的老化期（20年）。铜管母线采用高压交联电缆屏蔽绝缘方式，每相是密封屏蔽绝缘，内部无凝露产生，且消除了外界潮气、灰尘以及外物所引起的接地和相间短路故障，应用范围广，运行可靠性强。

表2 绝缘铜管母线与常规矩形母线及电缆比较

二、绝缘铜管母线与铜排母线及电缆的性能比较

1.绝缘铜管母线与常规矩形母线对照（见表1）

2.绝缘铜管母线与常规矩形母线及电缆对照（见表2）

3.绝缘铜管母线的特点

节约铜材，环保性好。以铁前高炉鼓风机至110kV变电站绝缘铜管母线为例，共计长度800余m（三相长度之和） 可节约铜材3 800多kg。

(2)提高性能，减少导体发热。导体发热量降低50%，节省电能约37%，年可节电几十万千瓦时，经济效益显著。

(3)温升不大于35℃，所有连接部位温升低于导体，减少了因电缆及电缆接头高温而引起的火灾，安全可靠性高，绝缘材料不易老化，耐用性增加一倍，延长了使用寿命。

三、绝缘铜管母线的安装要点

1．绝缘铜管母线安装。检查管母线外绝缘是否完好，严格按照生产工艺要求作好中间接头。绝缘铜管母线中间接头由三层护套组成（第一、二层护套为铜镀锌第三层为不锈钢），安装时用无水乙醇将绝缘管母线的外露铜管和护套安装接触面清理干净，均匀涂上导电保护介质，调整好绝缘管母线水平，卡好固定金具压盖，调整管母线固定用具消除绝缘铜管母线安装应力。将第三层不锈钢护套接缝焊好，然后按绝缘铜管母线的结构将接头绝缘处理。接地屏蔽铜带要与前后管母线的接地屏蔽层接好，并引出一条接地铜辫牢固接到固定支架上，固定支架要与专用接地线连接好，活动金具中心轴应放置在托架的滑动槽的中心。

2.管母线终端头及伸缩节安装

（1）检查管母线终端头是否完好，用无水乙醇将管母线和终端头安装接触面清理干净，均匀涂上导电保护介质，用螺丝将终端头固定在管母线两端。

（2）用无水乙醇将伸缩节和终端头安装接触面清理干净，均匀涂上导电保护介质，用螺丝固定。

3．绝缘铜管母线进出配电室过墙的封堵要用不产生涡流的铝板或不锈钢板，严禁用普通钢板。

4.施工完毕要对管母线托架、固定金具、终端头及伸缩节的紧固螺丝进行检查，确认一切符合电器安装要求。对绝缘铜管母线进行对地绝缘工频耐压试验，合格后按要求接好管母线两端与设备连接的伸缩节。

四、结束语

改造高炉鼓风机绝缘铜管母线于2008年12月安装完毕，2009年2月送电，通过几个月的运行测试，各项运行指标均符合设计要求，达到了降低设备维护量、设备运行更加可靠的预期效果。