全绝缘浇注母线在抽水蓄能电站工程的应用

吕腾瑞

（中国水利水电第十四工程局有限公司，云南 昆明650032）

1 电站概况

清远抽水蓄能电站（以下简称清蓄电站）位于清远市清新县太平镇境内，与广州市的直线距离约75 km，属国家“十一五”重点工程、广东省重大能源保障项目。电站装机4台可逆式水轮发电机组，每台机容量320 MW，总装机容量1 280 MW，最高净水头502.7 m，额定转速428.6 r/min。枢纽建筑物由上水库、下水库、输水系统、地下厂房洞室群、开关站及永久公路等组成。机电设备安装工程于2011年开工，首台机于2015年11月30日投产发电，2016年8月30日，4台机组全面投产发电。

2 清蓄电站选用全绝缘浇注母线原因

2.1 共箱母线的缺点

共箱母线采用空气绝缘，为防止空气湿度大引起的绝缘受损，常常加装加热器、小风扇等，但由于母线穿墙结构内外温差较大以及停机或检修时环境温度冷热交替，更容易出现空气中水汽凝结，加热、除湿装置很难从根本上杜绝凝露现象。

惠州某电厂励磁母线采用共箱母线，2007年9月，电厂运行人员在合1号机组励磁开关后，DCS系统发出“接地”报警提示，触发保护动作，致使励磁开关跳闸。工作人员检查后发现，励磁母排大量结露，甚至存在积水，母排支撑绝缘子严重受潮，绝缘降低导致发生接地现象。

共箱母线单节长度有限，接头数量一般较多，很难保证完好的密封性，停机或检修时，接头处特别容易受潮，进而出现绝缘降低，在雨季来临时，这种现象会更为严重，给机组的安全运行带来较大的隐患。

2.2 全绝缘浇注母线的优点

全绝缘浇注式母线（以下简称浇注母线）的绝缘材料由无机矿物质和环氧树脂等材料混合而成，生产制作时，用浇注的办法将各相母线包裹起来，浇注成直线段（4～6 m/段）、折线段及其他形状的接头部件，各部件之间用螺栓连接，在施工现场用浇注的方法将连接段进行浇注，使之成为同母线一样的浇筑实体，成为一个完整的母线系统[1]。

图1

浇注母线具有以下优点：

（1）绝缘性能好：浇注母线采用绝缘等级很高的复合材料整体浇注，连接段现场浇注，防护等级达IP68以上，可适用于环境湿度大、腐蚀环境中，而且能解决共箱母线容易出现凝露的问题。

（2）整体机械强度高：完全固化成型的浇注母线具有很高的机械强度，耐撞、耐磨，防撞等级通常可达IK10以上，无需任何的外壳保护附件，而且由于浇注材料的热延展性与母线导体很接近，保证了母线在运行过程中不会因发热而产生裂纹、鼓泡的现象。

（3）防火性能好：浇注母线绝缘材料采用不燃、难燃材料，非常适用于对消防等级要求高的场所。

（4）防腐蚀性能好：完全固化成型的浇注母线具有优良的耐酸、耐碱性，可适用于具有腐蚀性的环境中。

（5）占据空间小、便于布置：浇注母线的结构一般都比较紧凑，占据空间较小，整体占据空间只有传统母线的30%左右，而且出厂前已按工程布置要求制作合适的直线段、折线段等，现场安装布置极为方便。以电压等级为10 kV的母线为例，浇注母线截面为360×225，而共箱母线的截面高达850×480，浇注母线具有极大的空间优势。

（6）散热性能好：浇筑母线的浇注材料中含有多种惰性无机矿物质，导热系数较高，散热性能极佳。

（7）运行维护方便：由于浇注母线的导电体完全浇筑在绝缘材料中，因此，不会发生绝缘电阻降低、导体表面氧化、连接段松动等现象，大大延长了使用寿命，一般使用寿命均在40年以上，基本实现零维护，很大程度的节约了运营成本。

基于上述原因，并充分考虑清蓄电站所在地气候条件，清蓄电站选择采用浇注母线做为电站的启动母线。

3 全绝缘浇注母线安装工艺

3.1 安装流程（图 2）

图2 安装流程图

3.2 安装注意事项

（1）安装顺序：先安装水平段、再安装垂直段；先安装支撑结构段、再安装吊装结构段。

（2）倒运、吊装注意事项：由于浇注母线自身重量比较重，而且表面比较光滑，因此在倒运、吊装过程中要采取防护措施，建议采用木条进行支撑，尼龙绳进行固定或起吊，避免母线表面受损以及防止母线倾倒、坠落伤人。曾经在国内某抽水蓄能电站浇筑母线的安装过程中，施工人员在倒运母线时，由于未对母线进行固定，在倒运过程中母线倾倒，导致母线绝缘受损和1人重伤，造成安全事故及经济损失。

（3）安装难度：母线安装的难度在于各段母线连接处母排之间的相对距离很难控制，规范要求两接头母排之间的距离应控制在10 mm之内。为确保浇注母线安装的精度，浇注母线两端与设备的连接需采用软连接，以保证有合适的调整空间；母线就位后，应先安装母排与设备之间的软连接，再调整、安装段间的母排连接，所有母排连接前，均应使用酒精等清洁剂将母排清洗干净。

（4）其他注意事项：浇注母线的安装必须严格按照设计图纸进行施工，直角段与换相段外观尺寸很相似，必须做好标记，分类保管，防止混用；各连接部位使用的螺栓、垫片、弹片等均有不同的规格型号，安装时必须根据设计图纸进行使用，严禁根据经验随便使用，避免造成部分零配件被挪用后其他部位无零配件可用的现象。而且不同零配件的材料、机械强度均不同，随意使用会造成安装强度不够及载流量不足的问题，导致连接部位在运行时产生绝缘降低、过热等安全隐患。

3.3 试验要求

（1）段间接触电阻测试：由于母线段间连接部分是在现场浇注完成的，因此，接头位置也是容易发生故障的地方。若现场施工时浇注材料配比控制不好或浇注工艺不规范，便会导致接触电阻过大，运行时在接头处便会产生过热现象，长时间运行将会导致绝缘受损，甚至母线炸裂的后果。所以在接头浇注完毕并完全固化后，要进行接触电阻测试，测量值符合规程及制造厂家要求后，方可进行下一步的工作。

清蓄电站15.75 kV母线段间的接触电阻均在0.8～1.0 μΩ，符合规程及制造厂家要求。

（2）绝缘电阻测量：清蓄电站15.75 kV浇注母线绝缘电阻均在15 000 MΩ以上（表1）。

（3）耐压试验：耐压试验按照GB/T16927.1、GB/T16927.2中的要求进行试验，耐受电压值按照规定耐压值的75%进行，试验结果符合规范要求且无放电现象。

4 结论

全绝缘浇注母线具有绝缘性能高、无振动、无凝露、占用空间小、安装快捷等优点，对安装空间小、环境湿度较大的工程十分实用。

清蓄电站15.75 kV浇注母线自2015年11月投入使用至今，运行稳定，避免了潮湿环境中母线产生凝露的安全隐患，基本实现零维护、零隐患的运行要求，并成为行业争相效仿的典范。