电气设备.docx

1、电气设备8.1 母线教学目标：掌握母线的作用； 了解各种类型的母线、特点及使用场合；了解母线的安装和维护要求。重点：母线的类型和特点。 难点：母线的安装。一、母线的作用 母线：在发电厂和变电站的各级电压配电装置中，将发电机、变压器等大型电气设备与各种电器装置连接的导体。 母线的作用：汇集、分配和传送电能。 母线包括：一次设备部分的主母线和设备连接线、站用电部分的交流母线、直流系统的直流母线、二次部分的小母线等。二、母线的结构类型 （一）敞露母线1.按母线的使用材料分类铜母线：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

2、附近或沿海地区等）。 铝母线：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。 铝合金母线：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，但载流量小，焊接困难，使用范围较小。 钢母线：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）、工作电流不大于200A的低压电路、直流电路以及接地装置回路中。 2.按母线的截面形状分类 矩形截面母线：常用在35kV及以下、持续工作电流在4000A及以下的屋内配电装置中。优点：散热条件好，集肤效应小，安装简单，连

3、接方便。矩形母线的边长比通常为11215，单条母线的截面积不应大于10120=1200mm2。在相同的截面积下和允许的发热温度下，矩形母线要比圆形母线的允许工作电流大。当工作电流超过最大截面的单条母线之允许电流时，每相可用两条或三条矩形母线固定在支持绝缘子上，每条间的距离应等于一条的厚度，以保证较好的散热。每相矩形母线的条数不宜超过三条。矩形母线 圆形截面母线：用在110kV及以上的户外配电装置中以防止发生电晕。圆形母线 槽形截面母线：常用在35kV及以下，持续工作电流在40008000A的配电装置中。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。 管形截面母线：

4、常用在110kV及以上，持续工作电流在8000A以上的配电装置中。优点：集肤效应小，电晕放电电压高，机械强度高，散热条件好。 绞线圆形软母线：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35kV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外主变压器之间的连接。 （二）封闭母线 封闭母线：用外壳将母线封闭起来，用于单机容量在200MW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用电源和电压互感器等分支线 1.封闭母线的结构类型 按外壳材料分：塑料外壳母线和金属外壳母线。 按外壳与母线间的结构形式分： 不隔相式封闭母线:三相母线设

5、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，也不能减少相间电动力和钢构的发热。 隔相式封闭母线: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。 分相封闭式母线: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。 2.全连式分相封闭母线的基本结构 构成：载流导体、支持绝缘子、保护外壳、金具、密封隔断装置、伸缩补偿装置、短路板、外壳支持件。封闭母线断面图1载流导体

6、；2保护外壳；3支柱绝缘子；4弹性板；5垫圈；6底座；7加强圈 其中： 载流导体：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。支柱绝缘子：采用多棱边式结构以加长漏电距离，每个支持点可采用个至四个绝缘子支持。般采用三个绝缘子支持的结构，具有受力好、安装检修方便、可采用轻型绝缘子等优点。 保护外壳：由58毫米的铝板制成圆管形，在外壳上设置检修与观察孔。 伸缩补偿装置：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。 密封隔断装置：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装置，并用橡胶圈

7、密封，以保证区内的密封维持微正压运行的需要。 3.全连式分相封闭母线的特点 优点： （1）运行安全、可靠性高 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，同时外壳多点接地，保证了人员接触外壳的安全。 （2）母线附近钢构中的损耗和发热显著减小 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，环流的屏蔽作用使壳外磁场减小到敞露母线的10%以下，壳外钢构发热可忽略不计。 （3）短路时母线之间的电动力大为减小，可加大绝缘子间的跨距 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外壳时，还将受

8、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敞露母线电动力的1/4左右。同时，各壳间电动力也减小很多。 （4）母线的载流量可做到很大 母线和外壳可兼作强迫冷却的管道。 缺点： （1）有色金属消耗约增加倍。 （2）外壳产生损耗，母线功率损耗约增加倍。 （3）母线导体的散热条件较差时，相同截面母线载流量减小。 （三）绝缘母线 绝缘母线：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站、地下变电所及地铁用变电站，占地面积减少，运行可靠。 主要优点： （1）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

9、，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。 （3）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。 （4）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，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、母线的安装和维护 1.母线的加工和制作 （1）硬母线的校直 硬母线使用前应检查母线表面是否光洁平整，不应有裂纹、变形和扭曲现象。母线若有一定程度的弯曲和扭曲，需进行校直。 （2）母线的下料 硬母线的具体尺寸一

10、般根据现场的情况来确定。手工下料采用钢锯，机械下料可用锯床、电动剪冲机等。下料时母线要留有适当的裕度。 软母线施工要求满足设计规定的弧垂值，并使三相母线的最低点在同一水平。当母线下方有剪刀式隔离开关时要求更加严格。在切割导线时端头应加以绑扎，切断端面应整齐、无毛刺，并与线股垂直。使用砂轮切割机切割时，导线应在砂轮切割台夹具上夹紧。铝股切割时一般采用手锯，切割时严禁锯伤钢芯。当铝股锯至最内层时只能锯其铝股的23处，然后用手将其撇断。 （3）硬母线的弯曲 硬母线的接头和局部地方可制成各种形状，主要有平弯、立弯、扭弯和鸭脖弯。等差弯两侧平行度偏差最大不得超过3mm。弯曲部分应无裂纹，无明显褶皱。硬母

11、线的弯曲加工形状（a）平弯；（b）立弯；（c）扭弯；（d）鸭脖弯（4）母线接触面的处理 处理方法：人工和机械。 加工好的接触面用钢丝刷刷去表面的氧化层，再涂上一层电力复合脂。具有镀银层的母线搭接面，不得进行锉磨。母线接触面加工必须平整、无氧化膜。经加工后其截面允许的减小值：铝母线不应超过原来的5，铜母线不应超过原来的3。 2.母线的布置母线的布置方式图 （a）、（b）水平布置 （c）垂直布置（1）水平布置 三相母线固定在支持绝缘子上，具有同一高度。竖放式水平布置：散热条件好，母线的额定允许电流较其他放置方式要大，但机械强度不是很好。平放式水平布置：载流量不大，但机械强度较高。 （2）垂直布置

12、三相母线分层安装，采用竖放式垂直布置，散热性强，机械强度和绝缘能力较高。 （3）槽形母线布置 槽形母线均采用竖放式，每相均由两条相同母线之间每隔一段距离用焊接片进行连接，构成一个整体。机械性能强，且节约金属材料。 （4）软母线的布置 一般为三相水平布置，用绝缘子悬挂。 3.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U、V、W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U、V、W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U、V、W相；直流母线正极在左，负极在前右。 4.母线的固定 母线固定在支持绝缘子的端帽或设备接

13、线端子上的方法：直接用螺栓固定、用螺栓和盖板固定、用母线固定金具固定。单片母线多采用前两种方法，多片母线应采用后一种方法。铝母线在支柱绝缘子上的固定（a）单条矩形母线；(b)三条矩形母线；(c)槽形母线母线；铜板；螺钉；间隔钢管；5铁板拧入钢板;绝缘子;撑杆 5.母线的连接 （1）硬母线的连接 连接螺栓应选用镀锌螺栓。为方便运行人员巡视检查和维护，在母线平放时，贯穿螺栓一般由下向上穿，在其他情况下，螺帽置于运行维护侧，螺栓长度宜露出螺母23扣。为了使螺栓拧紧后作用在母线上的压力，在靠母线的表面上应加装平垫圈，螺母侧应装有弹簧垫圈，可防止螺母松动，且在母线热胀冷缩时起到缓冲作用，但不能使弹簧垫圈

14、直接压接在母线上，以免拧动螺栓时划伤母线。相邻螺栓应有3mm以上的距离，以避免母线接头紧固螺栓间形成闭合磁路。多片母线间，应保持不小于母线厚度的间隙，并在两片母线间加装间隔垫以防止母线在运行中产生振动，但相邻的间隔垫距离应大于5mm，以免形成闭合磁路。 为防止热胀冷缩时使母线、设备及绝缘子等受到损伤，在施工中应特别注意：用螺栓直接固定母线时，母线上的螺栓孔应做成长圆形；用螺栓和盖板固定母线时，可采用在螺栓上增加垫圈的力法，使盖板和母线之间留出11.5mm间隙；用母线固定金具固定时，也应通过加垫圈的方法使固定金具和母线之间留出11.5mm间隙；根据设计的要求，在适当位置安装母线伸缩节，如设计无规

15、定时，宜每隔以下长度设置一个：铝母线1520 m；铜母线2030m；钢母线3050m。母线伸缩节的截面不应小于母线截面的1.2倍。 当矩形铝母线长度大于20m、铜母线或钢母线长度大于30m时，母线间应加装伸缩补偿器。在伸缩补偿器间的母线端开有长圆孔，供温度变化时自由伸缩，螺栓8并不拧紧。 母线伸缩补偿器 1补偿器；2母线，3支柱绝；4,8螺栓； 5垫圈；6衬垫；7盖板 补偿器由厚度0.20.5mm的薄片叠成，其数量应与母线的截面相适应，材料与母线相同。当母线厚度小于8mm，可直接利用母线本身弯曲的办法来解决。母线硬性连接 （2）软母线的连接。 连接方式：液压压接、螺栓连接、爆破压接。 连接时使

16、用的各种常用金具的作用： 1）设备线夹 用于母线或引下线与电气设备的接线端子连接。 2）耐张线夹 用于高空主母线的挂设。 3）T型线夹 用于主母线引至电气设备的引下线的连接。 4）母线连接用金具 包括压接管、并沟线夹。 5）间隔棒 用于双线的连接和平整。 6.母线的着色 硬母线油漆颜色的规定： （1）三相交流母线：U相黄色，V相绿色，W相红色。 （2）单相交流母线：从三相母线分支来的应与引出相颜色相同。 （3）直流母线：正极赭色，负极蓝色。 （4）直流均衡汇流母线及交流中性汇流母线：不接地者紫色，接地者紫色带黑色横条。 软母线因受温度影响而伸缩较大以及各股绞线常有相对扭动都会破坏着色层，故不需

17、着色。 7.母线维护的基本要求 （1）母线安装完毕后，应把现场清理干净，特别是开关柜主母线内部等隐蔽的地方。支持绝缘子擦拭干净，再检测绝缘电阻和进行耐压试验。 （2）母线在正常运行时，支持绝缘子和悬式绝缘子应完好无损，无放电现象。软母线弧垂应符合要求，相间距离应符合规程规定，无断股、散股现象。硬母线应平直，不应弯曲，各种电气距离应满足规程要求，母排上的示温蜡片应无融化；连接处应无发热，伸缩应正常。 （3）母线的检修工作内容包括：清扫母线，检查接头伸缩节及固定情况；检查、清扫绝缘子，测量悬式绝缘子串的零值绝缘子；检查软母线弧垂及电气距离；绝缘子交流耐压试验等。 （4）软母线损伤的原因：本身质量因

18、素、长期通过负荷电流造成发热、气候条件的影响以及其他外部情况影响。导线损伤有下列情况之一者，必须锯断重接： 1）钢芯铝线的钢芯断股。 2）钢芯铝线在同一处损伤面积超过铝股总面积的25，单金属线在同一处损伤面积超过总面积的17。 3）钢芯铝线断股已形成无法修复的永久变形。 4）连续损伤面积在允许范围内，但其损伤长度已超出一个补修管所能补修的长度。导线损伤修补方法：补修管压接法、缠绕法、加分流线法、铜绞线绑接法、铜绞线叉接法以及液压法。8.2 电力电缆教学目标：掌握电力电缆的使用特点、基本结构及其作用； 了解电缆型号、种类，各种电缆的特点；了解电缆头的制作技术要求； 了解电缆敷设和运行维注意事项。

19、重点：电缆基本结构及其作用、种类及特点、电缆头制作难点： 电缆的结构、安装一、电力电缆的用途 电力电缆的优点：防潮、防腐、防损伤，不占地面、不占用空中走廊、不妨碍观瞻，基本不受外力和气象条件影响、运行安全可靠。缺点：造价高、敷设麻烦、维护检修不便、难于发现和排除故障。 电力电缆主要用于：发电厂、变电站的进出线；跨越海峡、山谷及江河地区；大城市缺少空中走廊的地区；国防等特殊需要的地区。二、电力电缆的基本结构 1.电缆线芯 作用：传导电流。通常由多股铜绞线或铝绞线制成。根据导体的芯数，可分为单芯、双芯、三芯和四芯电缆。 2.绝缘层 作用：使各导体之间及导体与包皮之间相互绝缘。使用的材料：橡胶、聚乙

20、烯、聚氯乙烯、交联聚乙烯、聚丁烯、棉、 麻、丝、绸、纸、矿物油、植物油、气体等。3.保护层 作用：保护导体和绝缘层，防止外力损伤、水分侵入和绝缘油外流。分内保护层和外保护层。内保护层由铝、铅或塑料制成，外保护层由内衬层（浸过沥青的麻布、麻绳）、铠装层（钢带、钢丝铠甲）和外被层（浸过沥青的麻布）组成。三、电力电缆的型号 型号含义： 1：ZR阻燃，NH耐火，ZA（IA）本安，CY自容式充油电缆。2：绝缘层代号。V聚氯乙烯，Y聚乙烯或聚烯烃，YJ交联聚乙烯或交联聚烯烃，X橡皮，Z纸。 3：导体代号。T铜芯缺省表示，L铝芯。 4：内护层（护套）代号。V聚氯乙烯，Y聚乙烯，Q铅包，L铝包，H橡胶，HF非

21、燃性橡胶，LW皱纹铝套，F氯丁胶。 5：特征代号。统包型不用表示，F分相铅包分相护套，D不滴油，CY充油，P屏蔽，C滤尘器用，Z直流。 6：铠装层代号。0无，2双钢带（24钢带、粗圆钢丝），3细圆钢丝，4粗圆钢丝（44双粗圆钢丝）。 7：外被层代号。0无，1纤维层，2聚氯乙烯护套，3聚乙烯护套。 8：额定电压。以数字表示，kV。 如CYZQ102 220/14表示铜芯、纸绝缘、铅护套、铜带径向加强、无铠装、聚氯乙稀护套、额定电压220kV、单芯、标称截面积400mm的自容式充油电缆。四、电力电缆的种类及特点 按电压等级分：低压电缆（1kV及以下）；中压电缆（3、6、l0、35kV）；高压电缆（

22、60kV及以上）。 按电缆导电线芯截面分： 2.5，4，6，110，16，25，35，50，70，95，120，150，185，240，300，400，500，625，800mm2。 按电缆芯数分：单芯、双芯、三芯、四芯。 按传输电能的形式分：直流电缆和交流电缆。 按特殊需求分：输送大容量电能的电缆、阻燃电缆和光纤复合电缆等。 按电缆绝缘材料和结构分：油浸纸绝缘电缆、聚氯乙烯绝缘电缆（简称塑力电缆）、交联聚乙烯绝缘电缆（简称交联电缆）、橡皮绝缘电缆、高压充油电缆等。 1.油浸纸绝缘电缆 主绝缘用经过处理的纸浸透电缆油制成，适用于35kV及以下的输配电线路。 优点：绝缘性能好、耐热能力强、承受电

23、压高、使用寿命长。 按绝缘纸浸渍剂的浸渍情况，分黏性浸渍电缆和不滴流电缆。黏性浸渍电缆：将电缆以松香和矿物油组成的黏性浸渍剂充分浸渍，其额定电压为135kV。不滴流电缆：采用与黏性浸渍电缆完全相同的结构尺寸，以不滴流浸渍剂的方法制造，敷设时不受高差限制。 2.聚氯乙烯电力电缆聚氯乙烯绝缘电缆结构图1线芯；2聚氯乙烯绝缘；3聚氯乙烯内护套 4铠装层；5填料；6聚氯乙烯外护套主绝缘采用聚氯乙烯，内护套大多也是采用聚氯乙烯。主要用于6kV及以下电压等级的线路。 优点：电气性能好、耐水、耐酸碱盐、防腐蚀、机械强度较好、敷设不受高差限制，可垂直敷设。 缺点：塑料易老化，绝缘强度低，介质损耗大，耐热性能差

24、，并且燃烧时会释放氯气，对人体有害，对设备有严重腐蚀作用。 3.交联聚氯乙烯电力电缆交联聚乙烯绝缘电缆结构图1线芯；2线芯屏蔽；3交联聚乙烯绝缘；4绝缘屏蔽；5保护带；6铜丝屏蔽；7螺旋铜带；8塑料带；9中心填芯；10填料；11内护套；12铠装层；13外护层 主要绝缘材料为交联聚乙烯，广泛用于1110kV线路。在35kV及以下电压等级，交联聚乙烯电缆已逐步取代了油浸绝缘电缆。 优点：结构简单、外径小、质量小、耐热性能好、线芯允许工作温度高（长期90，短路时250）、比相同截面的油浸纸绝缘电缆允许载流量大、可制成较高电压级、机械性能好、敷设不受高差限制、安装工艺较为简便。 缺点：抗电晕和游离放电

25、性能差。 4.橡胶绝缘电力电缆橡胶绝缘电缆结构图1线芯；2线芯屏蔽层；3橡皮绝缘层；4半导电屏蔽层；5铜带屏蔽层；6填料；7橡皮布带；8聚氯乙烯外护套 绝缘材料为橡皮，主要用于35kV及以下电力线路。 优点：柔软性好，弯曲方便，防水及防潮性能好，具有较好的耐寒性能、电气性能、机械性能、化学稳定性。 缺点：耐压强度不高，耐热、耐油性能差且绝缘易老化，易受机械损伤。 5.高压充油电力电缆 特点：铅套内部有油道。油道由缆芯导线或扁铜线绕制成的螺旋管构成。在单芯电缆中，油道就直接放在线芯的中央；在三芯电缆中，油道则放在芯与芯之问的填充物处。 额定电压等级为110330kV的单芯充油电缆最具有代表性。充

26、油电缆的纸绝缘是用黏度很低的变压器油浸渍的，电缆的铅包内部有油道，里面也充满粘度很低的变压器油。在连接盒和终端盒处装有压力油箱，补偿电缆中油体积因温度变化而引起的变动，以保证油道始终充满油，并保持恒定的油压。当电缆温度下降，油的体积收缩时，油道中的油不足时，由油箱补充；反之，当电缆温度上升，油的体积膨胀时，油道中多余的油流回油箱内。 6.SF6气体绝缘电缆 主绝缘为SF6气体，即将单相或三相导体封在充有SF6气体的金属圆筒中，带电部分与接地的金属圆筒间的绝缘由SF6气体来承担。 分类： （1）刚性外壳的SF6气体绝缘电缆SF6气体绝缘电缆结构图（a）单芯；（b）三芯均置；（c）三芯偏置 单芯电

27、缆外壳材料一般采用非磁性铝合金，结构设计成同轴型。三芯电缆外壳采用钢管，三芯结构又可分为三芯均置和三芯偏置两种，均置结构用于输电管路中，外壳尺寸可以缩小；三芯偏置结构用于全封闭组合电器的母线筒中，出线比较方便。电缆导体采用铝管，长度一般为1218米，相互连接采用插入式结构，每隔一定距离用环氧树脂浇绝缘子支撑，绝缘子间距36m。 （2）绕性外壳的SF6气体绝缘电缆 外壳采用波纹状铝合金管，导体采用波纹状铝管，长度可达80米，采用盘形环氧树脂浇绝缘子支撑，间距仅0.6m。SF6气体绝缘电缆在工厂中通常制成每段长1018m（取决于运输条件），然后运输到现场后再将各段连接起来。各段间可采用焊接或螺栓固

28、定方式。 大约有20%的SF6气体绝缘电缆是直接埋藏在地下，其他80%则安装在地面上、隧道或槽沟中。对于埋藏在地下的 SF6气体绝缘电缆，为了防止腐蚀可以在外壳的表面上涂上聚乙烯或乙烯树脂，还可采用阴极保护系统。对于安装在地面上的SF6气体绝缘电缆大部分在表面涂有环氧树脂。 所有的SF6气体绝缘电缆的外壳都在电缆的两端（有可能还应在中间部分）使之接地。对于单芯结构的电缆，每隔一定长度还应把三相的三个外壳连接在一起。 优点： （1）SF6气体绝缘电缆的电容值大致为油纸绝缘电缆的53%，电容电流小，适宜于远距离输送。 （2）SF6气体绝缘电缆的介质损耗可忽略不计。考虑SF6气体的对流散热效果后，散热性能也比油纸绝缘电缆为好，因此SF6气体绝缘电缆的额定电流大。 （3）增高气体压力可以提高SF6气体绝缘的性能。可在不改动原有结构尺寸的情况下采用提高气体压力的方法来提高SF6气体绝缘电缆的额定电压。 （4）SF6气体绝缘电缆的波阻抗比油纸绝缘电缆的波阻抗大，当SF6气体绝缘电缆与架空线连接时对行波的