[科普中国]-封闭母线

组成

主要由母线导体、支持绝缘子和防护屏蔽外壳三部分组成。导体和外壳均采用铝管结构。另封闭母线采用了微正压装置，防止绝缘子结露受潮，提高了运行的安全可靠性。1

离相封闭用途

离相封闭母线是广泛应用于50MW 及以上发电机引出线回路及厂用分支回路的一种大电流传输装置

特点

离相封闭母线导体和外壳均采用铝板卷制焊接而成具有以下特点：

1.减少接地故障避免相间短路离相封闭母线因有外壳保护可消除外界潮气灰尘以及外物引起的接地故障母线采用分相封闭也杜绝相间短路的发生

2 消除钢结构发热离相封闭母线采用外壳屏蔽可从根本上解决钢结构感应发热的问题

3 减少相间短路电动力由于外壳上涡流和环流的双重屏蔽作用使相间导体所受的短路电动力大为降低

4 提高运行的安全可靠性该厂的盆式绝缘子采用SMC压制而成母线封闭后从而防止绝缘子结露同时采用测氢和测温等装置其测量信号可就地显示或传至DCS系统提高运行的安全可靠性母线封闭后也为采用通风冷却创造了条件

5 封闭母线由工厂成套生产质量有保证运行维护工作量小施工安装简便而且不需设置网栏简化了对土建的要求

6 外壳在同一相内包括分支回路采用电气全连式并采用多点接地使外壳基本处于等电位接地方式大为简化并杜绝人身触电危险。

存在危险封闭母线在运行过程中，经常面临机组的抖动、母线内外温差的变化、土建基础的位移、密封胶老化等诸多因素影响，导致封闭母线原有的密封结构遭到破坏，母线内外的空气自由流通置换，外界空气中的灰尘、杂质、带电粒子、水雾等就会侵入到母线内部，对母线内部造成污染。2

共相封闭用途

共箱封闭母线包括不隔相共箱封闭母线、隔相共箱封闭母线及交直流励磁共箱母线，广泛用于100MW 以下发电机引出线与主变压器低压侧之间或75MW 及以上机组厂用变压器低压侧与高压配电装置之间的电流传输。共箱封闭母线也可用于发电机交直流励磁回路、变电所用电引入母线或其它工业民用设施的电源引线。

特点

共箱封闭母线导体采用铜铝母排或槽铝槽铜，结构紧凑，安装方便，运行维护工作量小，防护等级为IP54， 可基本消除外界潮气灰尘以及外物引起的接地故障。外壳采用铝板制成，防腐性能良好，并且避免了钢制外壳所引起的附加涡流损耗，外壳电气上全部连通并多点接地，杜绝人身触电危险并且不需设置网栏，简化了对土建的要求，根据用户需要可在母排上套热缩套管在箱体内安装加热器及呼吸器等以加强绝缘。

分相封闭分相封闭母线在大型发电厂中的使用范围为：从发电机出线端子开始，到主变压器低压侧引出端子的主回路母线，自主回路母线引出至厂用高压变压器和电压互感器、避雷器等设备柜的各分支线。

分相封闭母线主要用于大型发电机组，对200MW及以上发电机引出线回路中采用分相封闭母线的目的是：

（1）减少接地故障，避免相间短路。大容量发电机出口的短路电流很大，给断路器的制造带来极大困难，发电机也承受不了出口短路的冲击。封闭母线因有外壳保护，可基本消除外界潮气。灰尘以及外物引起的接地故障，提高发电机运行的连续性。母线需要分相封闭，也基本杜绝相间短路的发生。

（2）消除钢构发热。敝漏的大电流母线使得周围钢构和钢筋在电磁感应下产生涡流和环流，发热温度高、损耗大，降低构筑物强度。封闭母线采用外壳屏蔽可以根本上解决钢构感应发热问题。

（3）减少相间短路电动力。当发生短路很大的短路电流流过母线时，由于外壳的屏蔽作用，使相间导体所受的短路电动力大为降低。

（4）母线封闭后，便有可能采用微正压运行方式，防止绝缘子结露，提高运行安全可靠性，为母线采用通风冷却方式创造了条件。

（5）封闭母线由工厂成套生产，质量较有保证，运行维护工作量小，施工安装简便，而且不需设置网栏，简化了结构，也简化了对土建结构的要求。

在200MW及以上发电机引出线回路中，采用分相封闭母线的优点是：由于母线封闭在外壳内，不受环境和污秽影响，防止相间短路和消除外界潮气、灰尘引起的接地故障，同时由于外壳多点接地，保证人触及时的安全；由于外壳涡流和环流的屏蔽作用，使壳内的磁场大为减弱，外部短路时，母线间的电动力大大降低；当电流通过母线时，外壳感应出来的环流也屏蔽了壳外磁场，解决了附近钢构的发热问题；外壳可作为强制冷却的通道，提高了母线的载流量；安装维护工作量小。不过也有些缺点，主要是：由于环流和涡流的存在，外壳将产生损耗；有色金属消耗量大；母线散热条件差。

分相封闭母线按外壳电气连接方式的不同，可分为：分段绝缘式、全连式和带限流电抗器的全连式共三种。其中第三种在我国尚未采用。

常见问题分析及处理

1、原因分析

(1) 有资料表明，由于全连式封闭母线外壳环流的集肤效应与邻近效应，三相并排布置圆管载流导体的中相附加电阻与三相平均附加电阻之比接近2倍，因此中相封闭母线外壳的温升都高于边相。

(2) 发电机封闭母线伸缩节处内藏12片截面120mm×10mm的跨接铝排（均匀分布），鉴于圆导体的集肤效损耗系数Kf=r/r0≈1(式中：r 是交流电阻，r0是直流电阻)，可认为封闭母线外壳回路由于电磁感应而产生的环流也是均匀分布的，即正常情况下每片跨接铝排通过的环流约为发电机负荷电流的1/12。

(3) 该伸缩节处的跨接铝排虽为内藏式，但可初步判断过热处的内藏跨接铝排有接触不良现象。根据全连式封闭母线外壳环流损耗的计算公式Pc=I2krkoKf.式中Ik为外壳环流；rko为外壳直流电阻；Kf为外壳的集肤效应损耗系数，在厚度不大于8mm时可取为1。

显见，随着过热处内藏跨接铝排的接触不良，该部位的直流电阻rko将同步上升，引起该处的环流损耗Pc成正比例上升，势必引起局部过热。且随着机组负荷的变化，外壳环流Ik相应变化，环流损耗Pc与外壳环流（有效值）的平方成正比，温升必然随之相应变化。

2、处理方法

2.1运行中处理方案的似定

(1)缺陷未处理前，联系省中调适当降低5号发电机有功、无功负荷，电气运行值班员加强巡检，做好连续测温工作，安装一台临时排风扇，外部吹风降温，尽量控制过热处的温度。

(2)伸缩节两端软接箱外侧每侧法兰均有24颗固定螺栓，拟在每对螺栓间逐一加装连接小铝排，以期对内藏式跨接铝排实施分流，从而降低发热。

由于封闭母线外壳是三相短路并接地的，铝外壳上感应的轴向电动势与大地间无电位差，故可在不停机的条件下实施。

2.2 停机后处理过程

(1)解体伸缩节橡胶套，经查各跨接铝排的固定螺栓虽无严重的松动现象。但部分紧固螺丝有明显的电化腐蚀造成接触不良而导致过热的痕迹，特别是过热处所对应的固定螺丝状况尤甚。解开12块跨接过渡铝排，对过热、电化腐蚀部位进行打磨后涂抹增强导电性和防氧化性的电力脂，以消除接触电阻大造成的发热。

(2)考虑到5号发电机组已运行多年（1981年投运），为增强B相封闭母线伸缩节连接处的载流量，仍按上述处理方案，在B相伸缩节两端软接箱外法兰间加装24根截面50mm×5mm连接小铝排，以期对12块内藏式跨接铝排进行分流，同时增大表面散热能力、处理情况如图1所示。

3、效果检测

(1)发电机组运行带200MW负荷时，用远红外测温仪测得封闭母线B相原过热处的温度为50℃，同法兰其它部位的温度也降至50℃以下。夏季高温天气带210MW时，B相封闭母线伸缩节法兰处温度也在65℃以下，降温效果明显，5号发电机组圆满完成了迎峰度夏任务。

(2)210MW负荷时，用钳型电流表测得新加装的B?相封闭母线伸缩节处连接小铝排每根通过的电流均在25A左右，达到了预期的分流目的。

4、结束语

通过以上200MW发电机组封闭母线伸缩节软接箱外侧法兰局部过热的发现、分析与处理，建议有大型机组的发电厂应重视以下事项：

(1)远红外测温仪用于电气专业运行现场的巡检是非常必要和重要的；

(2)应将发电机的封闭母线伸缩节列入电气专业巡检设备，将发热作为重要巡检内容；

(3)一旦发现伸缩节外法兰处有超温现象，在短期无停机的机会时，可采用运行中处理方案，减少机组的非计划停运；

(4)机组检修时，应针对发电机封闭母线运行中温升高的具体情况，认真检查并修复伸缩节处内藏跨接铝排的接口，以充分保障发电机组的可用性。