主变压器与低压侧配电装置连接方式

李汉生

(上海申都设计集团有限公司，上海200437)

主变压器与低压侧配电装置连接方式

李汉生

(上海申都设计集团有限公司，上海200437)

李汉生(1963—)，男，工程师，从事电气专业方面的工作。

介绍了绝缘铜管母线的特点，从技术、经济、布置等方面对绝缘铜管母线与共箱母线进行了比较，以选择最合理的主变压器与低压侧配电装置的接线方式。指出绝缘铜管母线在绝缘性能、机械强度、散热性能、损耗、耐热性能、可靠性等方面均优于共箱母线。

绝缘铜管母线;共箱母线;技术比较;经济比较

0 引言

随着变电站主变压器容量的加大，变压器10 kV侧母线额定电流不断增加，在工程中通常采用多片矩形导体，而矩形母线在技术上和结构上很难满足母线发热和电动力的要求，引起附加损耗、集肤效应系数的增大，造成载流能力的下降及电流分布不均匀。当单台主变压器容量为180 MVA以上时，由于变压器低压侧额定电流和短路电流增大，主变压器10 kV或35 kV出线侧不仅存在母线桥本身电动力、发热问题，还存在母线桥支柱绝缘子、钢支架以及母线桥附近混凝土柱、基础内的钢筋在交变强磁场中感应涡流引起的发热问题。因此，一旦母线短路，母线、支柱绝缘子、变压器绕组都将遭受损伤，影响变电站的安全运行和供电的可靠性。

为解决上述问题，采用绝缘铜管母线代替矩形母线及共箱母线的设计方法来改善母线材料的有效利用，提高母线机械强度，防止人身触及带电母线及金属物落到母线上产生相间短路等。

1 绝缘铜管母线

绝缘铜管母线作为一种新型的母线产品，具有电缆的绝缘性以及矩形母线槽的大电流特性。与传统母线比较，管型绝缘母线具有以下特点:

(1)载流量大。管型母线的主体为空心铜管或铝合金管，表面积大，相对常规矩形母线，其导体表面电流密度分布均匀，最高额定电流可达16 000 A。

(2)绝缘性能强。管型母线可采用密封屏蔽绝缘方式，外壳接地电位为0，母线表面电场分布均匀，电气绝缘性能强，可以直接通过电缆沟和电缆夹层，也可采用半绝缘方式，安装类似于母线桥。

(3)机械强度高。管型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，机械密度高，使得母线支撑跨距最大可达8 m。

(4)散热好。管型母线为空心体，母线两端设有通风孔，内径风道能自然形成热空气对流，散热条件好，相比常规母线要高1.5倍。

(5)损耗低。管型母线的外形决定了其表面集肤效应系数低，交流电阻小，因而母线的功率损失小。交联屏蔽绝缘母线绝缘层的介质损耗低于0.01%。

(6)绝缘材料耐热系数高。交联屏蔽绝缘管型母线的主要绝缘材料为聚四氟乙烯，有优良的电气性能和化学稳定性，可在－200～200℃环境下正常运行，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 a。

(7)抗电气震动能力强。动稳定试验结果表明，电压10 kV、额定电流4 000 A的铜质管母可承受63 kA(4 s)短路电流冲击，可以直接将母线固定在钢构架或者混凝土支架上，无需穿墙套管和支柱绝缘子，具有较强的抗震能力。

(8)不受环境干扰，可靠性强。管型母线的每相是封闭屏蔽绝缘，内部不产生凝露，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，运行可靠性高。

2 绝缘铜管母线与共箱母线的比较

主变压器低压侧与10 kV主变压器进线开关柜常规采用两种方式连接:母线桥(矩形裸铜导体)、共箱封闭母线及绝缘铜管母线。

随着户内变电站的推广，主变压器和10 kV配电装置多采用紧凑布置。主变压器场地空间位置比较狭小，对于母线桥方案，场地难以满足三相带电距离的要求，故母线桥方案不宜采用。

主变压器和10 kV配电装置区，采用绝缘铜管母线和共箱母线布置均具有可行性。以某户内变电站为例，主变压器低压侧至10 kV开关柜之间连接导体长度为20 m。两种方案的技术比较如表1所示。

表1 两种方案技术比较

由表1可知，绝缘铜管母线在绝缘性能、机械强度、散热性能、集肤效应、耐热性能、可靠性、使用范围等方面均优于矩形母线。

在变电站实际工程应用中，变压器10 kV侧可用铜管母线架空连接到开关室外穿墙套管端子位置，也可以用铜管母线直接穿过控制室墙洞，与开关柜端相连接。该方案优点是铜管母线机械强度高，允许应力、距离大，最大距离达13 m，可减少钢支柱，安装简便，布置清晰。

当采用共箱母线连接时，共箱母线从变压器低压侧出来后，需降低高度后再进入10 kV开关室。由于共箱母线不易弯曲，安装所需土建空间较大，灵活性比较差，布置上不美观且散热比较差，因此，绝缘铜管母线在布置上优于共箱母线。

采用共箱母线连接时，每相需选择4根φ125 mm×10 mm截面的铜导体，按三相每米1.2万元计，考虑安装材料、土建及施工等费用，投资达39万元。

目前，工程中普遍由绝缘母线厂家完成绝缘母线的供货和安装工作，根据询价，绝缘铜管母线按三相每米1万元考虑，绝缘母线材料费为20万元，该费用已包含支架、伸缩节、中间连接器、终端连接器、金具、抱箍等附件费用，投资为23万元，比共箱母线方式节约16万元。

两种连接方式的成本比较如表2所示。

表2 两种连接方式的成本比较万元

3 结语

绝缘铜管母线在绝缘性能、机械强度、散热性能、损耗、耐热性能、可靠性等方面均优于母线桥和共箱母线。

(1)根据主变压器和10 kV配电装置区布置，母线桥方案难以满足三相带电距离的要求，不宜采用。

(2)共箱母线不便于施工，母线不易弯曲，散热性较差，布置不美观。

(3)绝缘铜管母线性能较优，安装简单，布置紧凑、美观。

［1］钟定珠，孙旭，罗志昭.变电站新型绝缘铜管母线［J］.广东输电与变电技术，2005(2):69-70.

［2］GB 50149—2010电气装置安装工程母线装置施工及验收规范［S］.

Connection Model Between Main Transformer and Power Distribution Equipment of Low Voltage Side

LI Hansheng
(Shanghai Shendu Design Group Co.，Ltd.，Shanghai 200437，China)

This paper introduced the characteristics of insulated copper-tube busbar，and compared the insulated copper-tube busbar and non-segregated busbar in aspects of technology，economy，arrangement，etc.It is pointed out that the insulated copper-tube busbar is superior to the non-segregated busbar，including by insulating property，mechanical strength，heat dispersion，loss，heat-resistant quality，and reliability.

insulated copper-tube busbar;non-segregated busbar;technology comparison;economic comparison

TU 852

B

1674-8417(2015)11-0016-03

2015－09－28