防爆高压电机接线盒的设计

张 亮，闫 红

(佳木斯电机股份有限公司，黑龙江佳木斯154002)

0 引言

高压接线盒是将高压三相电源引入电机的接线装置，高压接线盒是高压供电电缆终端的接线装置，也是生产运行中多发事故的隐患部位。尤其在防爆产品在设计时，必须严格依据GB 3836.1—2010、GB 3836.3—2010 及相关行业的行业标准规定，并参阅和借鉴国内外现代防爆电机产品性能、结构特点，结合电机实际运行经验，才能设计出满足用户要求的高质量可靠性产品。

接线盒根据内部接线方式的不同可以将接线盒分为:直接引入的绝缘包扎式接线盒和悬垂瓷瓶绝缘子式接线盒。根据电机功率的不同，可以将接线盒分为:功率2000 kW 以下电机用接线盒;功率2000 ～5000 kW 电机用接线盒;5000 ～12400 kW 电机用接线盒。本文将接线盒分类并分别展述，以体现各类型接线盒的设计特点。

1 接线盒不同内部接线方式的设计

1.1 直接引入绝缘包扎式高压接线盒

直接引入绝缘包扎式高压接线盒的结构设计，如图1 所示。

图1 直接引入绝缘包扎式高压接线盒结构示意图

接线盒盒体全部采用钢板焊接结构，其结构尺寸的确定，主要考虑高压输入电缆终端引接线连接后的电气间隙和爬电距离，应符合国家标准GB 3836.1—2010、GB 3836.3—2010 的规定。其次还要考虑便于树脂浇注或具有“弹性记忆效应”的热收缩橡塑两种电缆终端电缆头的工艺处理，并留有适于高压电缆弯曲半径的所占有的空间位置。电缆引入的防爆密封设计采用压盘式引入装置，它是高压接线装置极重要的防爆密封部分。设计结构特点是组合部件均采用螺栓连接并放置橡胶密封圈的联通节，可与接线盒壳体分开为独立的两个部分。这样在检修设备时，可以使电缆终端的电缆头保持完整无损的拆开，只要拆卸紧固螺栓，联通节与接线盒壳体即可分开，就可将电动机移走，从而避免了电缆终端电缆头与防爆密封圈的拆卸而损坏其电缆终端绝缘性能和防爆密封性能。联通节内设置有防爆密封圈为多个不同直径的同心槽式橡胶密封圈，是为了配合不同直径的电缆，在防爆密封圈两侧分别设置金属垫圈以使防爆密封圈两侧具有适当的接触与压紧面积。另外，在电缆引入口处设置一防止电缆拔脱装置。

1.2 悬垂瓷瓶绝缘子式高压接线盒

悬垂瓷瓶绝缘子式高压接线盒的结构设计，如图2 所示。

图2 悬垂瓷瓶绝缘子式高压接线盒结构示意图

悬垂瓷瓶绝缘子式高压接线盒的外形结构尺寸及电缆引入结构方式与直接引入绝缘包扎式高压接线盒完全相同，只是内部结构有所不同。此种接线盒是采用高压悬垂瓷瓶绝缘子支撑着电力电缆终端三相引接导线与电动机三相引出导线相连接的接线端子。高压悬垂瓷瓶两端螺栓采用625 硅酸盐水泥胶合剂浇注;一端紧固在焊接于接线盒上部角钢支撑梁;另一端呈悬垂状紧固接线端子导电铜排;电缆终端头三相导线接线端子和电动机三相引出线端子用螺栓分别连接在三个悬垂瓷瓶的导电铜排上。由于悬垂瓷瓶绝缘子式接线端子接线方便和可靠无故障，因而深受用户的欢迎。

2 接线盒适用不同功率范围电机的设计

2.1 功率2000kW 以下电机用接线盒

功率2000kW 以下电机用接线盒的结构设计，如图3 所示。

图3 功率2000kW 以下电机用接线盒结构示意图

2000kW 以下电动机设置一个主电源接线盒，接线盒采用钢板焊接结构，接线盒有三个接线螺栓和一个接地螺栓，三个接线螺栓分别为U、V、W 三相，接线盒壳体由接线盒座和接线盒盖两部分组成，将电机引出电缆与接线螺栓采用冷压型式结合，通过螺母固定在绝缘子上，外部引入电缆可以采用冷压端接头固定或采用压线板直接将引入电缆压紧。

2.2 功率2000 ～5000kW 电机用接线盒

功率2000 ～5000kW 电动机根据用户要求可以设置一个接线盒，也可以设置两个接线盒。当设置一个接线盒时，接线盒内有六个接线端子，标志分别为U1、V1、W1、U2、V2、W2，根据用户要求接线盒内可安装三个磁平衡电流互感器，磁平衡电流互感器用于电机的差动保护，设单独的差动保护接线盒，接线盒的结构设计如图4 所示。

图4 功率2000 ～5000 kW 电机用接线盒(带磁平衡电流互感器)结构示意图

当设置两个接线盒时，在主接线盒的对面设置副接线盒(即从轴伸端看，左右各一个接线盒)，每个接线盒中有三组接线端子，定子绕组的星点不接在电动机内部，而是引到副接线盒中，便于用户接电流互感器，对电动机进行保护，接线盒的结构设计如图4-图6 所示。

图4 所示接线盒适用于用户要求带磁平衡电流互感器的电机，接线盒内有六个接线端子，分别为U1、V1、W1、U2、V2、W2。电机的中性点在接线盒内短接，用户的进线电缆需穿过磁平衡电流互感器的中心孔后，再接到电机的接线端子上。互感器的二次端子有单独的接线盒，置于接线盒的侧板上。接线盒有两个接线斗，根据实际情况可以使用一个接线斗。当使用两个接线斗时，每个三芯电缆(或含接地线的四芯电缆)应从一个接线斗进入接线盒，再分别接到U、V、W 三个接线端子上。如果一相电缆从一个接线斗进入接线盒，则会在接线斗和与之相连的接线盒座板上产生涡流。内部设有三个磁平衡电流互感器，以实现电机的差动保护，并设单独的差动保护接线盒。接线盒内腔空间大，不但方便接线，而且通过增加导电体之间的放电间隙和爬电距离，使接线盒安全性更高。接线盒内、外均设有单独的接地端子，同时接线盒上设有泄压板。

图5 功率2000 ～5000 kW 电机用接线盒(无磁平衡电流互感器)结构示意图

图5 所示接线盒适用于额定电流较大的电机，用接线板连接。接线盒内有三个接线板和一个接地螺栓，三个接线板分别为U、V、W 三相，电源进线电缆通过接线斗上的密封圈进入接线盒内部，进线电缆用接线斗上的卡板固定。接线盒有两个接线斗，根据实际情况可以使用一个接线斗。当使用两个接线斗时，每个三芯电缆(或含接地线的四芯电缆)应从一个接线斗进入接线盒，再分别接到U、V、W 三个接线板上。

2.3 5000 ～12400 kW 电机用接线盒

功率5000 ～12400 kW 电机用接线盒的结构设计，如图6 所示。

图6 功率5000 ～12400 kW 电机用接线盒结构示意图

功率在5000kW 以上的电机，由于电机功率较大，采用常规的接线方法无法满足热容量的要求，根据工程设计需要由电机引出电缆采用多根电缆并联的型式，将引出电缆引接到接线板上，由电机内部引出的电缆通过接线盒上的同心圆式密封圈密封，保证电机内腔与接线盒腔体的独立性，接线盒内设有三个磁平衡式电流互感器，电机中性点由电机内部引出后，三相分别通过磁平衡电流互感器接在中性点汇流排上，外部引入电缆通过进线斗进入接线盒后，穿过磁平衡电流互感器接到接线板上，由于接线空间比较长，十分方便用户的操作。

3 结语

接线盒是电机能量传递的关键部件，关系着电机的能量输入和输出，因此保证接线盒的安全可靠尤为重要，接线盒的设计需要同时考虑接线工艺、接线可靠性、拆检维护、防爆性能、防护等级等因素。作为电机的重要组成部分，应在保证性能可靠无故障和安装使用维护便利的前提下，使接线盒布局合理，整体美观协调，并节约材料提高经济性和通用性。高压接线盒的设计对大型电机的发展有着非凡的意义，掌握高压接线盒的设计要点，能够对优化和发展我国大电机的生产设计提供帮助。

［1］ 杨万青，陈兴卫.电机实用技术［M］.北京:机械工业出版社，2014.

［2］ 李幼倩，韩君强.现代新型无刷励磁同步电动机的设计及应用［M］.北京:机械工业出版社，2014.

［3］ 王方利.隔爆接合面的紧固措施及要求.防爆电机，2013.2.

［4］ 栾茹，尚富凯.一种新型隔爆型电动机的结构.防爆电机，2012.1.