全绝缘铜包铝管母线在华光潭水电站的应用

翁浩平，韦钢明

(浙江浙能华光潭水力发电有限公司，浙江临安311322)



全绝缘铜包铝管母线在华光潭水电站的应用

翁浩平，韦钢明

(浙江浙能华光潭水力发电有限公司，浙江临安311322)

母线是汇集、分配和传送电能极为重要的电力系统元件，主变低压侧母线的安全稳定运行对发电企业及变电站都有着举足轻重的作用。在介绍全绝缘铜包铝管母线的结构和性能的基础上，分析了其在华光潭水电站的作用和取得的效果。图1幅。

水电站；铜包铝管母线；应用

1　概　述

随着社会经济的高速发展，整个社会对电力的需求日益增大。当前110 kV和220 kV变电所低压侧均采用10 kV和35 kV 的电压等级，随着主变容量的日益加大，变压器低压侧进线侧的额定电流也在不断加大。常规矩形母线在技术上和结构上越来越难满足母线发热和短路电动力的要求，由此引起附加损耗、集肤效应系数的增大，使母线截流能力下降，电流分布不均。铜包铝管母线利用铜和铝的不同集肤效应性能，合理搭配铜、铝管的厚度，取得了大幅度降低额定电流温升、减小线路损耗、提高输电安全性、节能铜材的优异效果。

2　全绝缘铜包铝管母线简介

节能铜包铝管结构由铜包铝管、绝缘层(聚乙烯)、半导电层、接地屏蔽层、绝缘护套管构成(见图1)。铜：牌号T2，纯度99.90%(Cu+Ag)，导电率101.3%LACS，应符合GB/T 5231的要求。铝合金管：牌号6063(含Mg量0.55%，含Si量0.286%)，应符合GB/T 5585的要求。

铝管扩径，再往铜管里套铝管，采用机械原理抽芯扩展，使铜管和铝管之间紧密衔接，不存在缝隙，以此增加载流量和增强机械强度。铜包铝管外采用专用的挤包工艺(电缆绝缘制作工艺)，将聚乙烯绝缘材料附着于铜管外壁，挤包工艺需在干燥无尘房间完成。

1-铝管；2-铜管；3-主绝缘层(聚乙烯)；4-半导电层；5-屏蔽层；6-绝缘护套

图1节能铜包铝管母线结构示意

3　全绝缘铜包铝管母线特点

3.1载流量大

铜的电流密度不均匀系数为8.6，交流电流通过铜导体主要集中在外表面。铝的电流密度不均匀系数为4.82，交流电流通过铝导体主要集中在内表面。经过反复分组30 K温升试验，从壁厚0.5 mm到5 mm的铜管中选出壁厚1.5 mm的铜管作为铜包铝管的主材。壁厚1.5 mm的铜管能分配50%的电流，其余50%的电流由铝管分摊。此结构改善了母线导体的电流密度均匀性。两个分层的导体增大了通流的有效截面，最高额定电流可达40 000 A。

3.2绝缘性能好

全绝缘铜包铝管母线采用挤包工艺，屏蔽层接地，实现外护套零电位。母线电场分布均匀，电气绝缘性能强。以110 kV电压等级绝缘水平为例：额定电压U0/U(kV)为64/110，管型母线30 min工频耐压值(kV)为173/2.7U。

3.3机械强度高

铜包铝管母线主体允许应力为常规矩形母线的4倍，可承受较大短路电流，机械强度也高，母线支撑跨距最大可达8 m。

3.4散热好、温升低

铜包铝管母线中间为空心导体，母线两端开有通风孔，形成自然风流，散热效果更佳。温升低于30 K以下，远小于普通矩形母线的50 K温升。

3.5绝缘材料耐热系数高

全绝缘铜包铝管母线的主绝缘材料为聚四氟乙烯，采用挤包工艺，在无尘车间将绝缘材料完整依附于母线表面，有优良的电气性能和化学稳定性，可在-200～+200 ℃中正常工作；介质损耗小、阻燃、耐老化，产品的使用寿命≥30 a。

3.6抗电气震动能力强

电压10 kV、额定电流4 000 A的铜包铝管母线可承受63 kA(4 s)短路电流冲击。全绝缘铜包铝管母线可直接安装于钢支架或混凝土支架上，安装方便，具有较强的抗震动能力。

3.7不受外界环境影响，稳定性高，免维护

全绝缘铜包铝管母线屏蔽层接地，外绝缘护套零电位。主绝缘采用挤包工艺，一次成型，杜绝了由于潮气、灰尘、外物等引起的绝缘降低或接地等故障，运行完全不受外界环境影响。稳定性高，免维护。

4　应用实例

华光潭电站位于浙江省临安市浙西大峡谷，电站为梯级电站，一、二级站分别安装有2台立式悬垂式发电机组，接线方式为两机一变，最后汇总至110 kV母线进入电网。1、2号主变低压侧采用共箱封闭母线，一级站型号为：GGM—10/5 000，二级站型号为：GGM—10/3 000。主变均安装于室外，共箱母线通过穿墙连接至10.5 kV母线开关柜。

1、2号主变低压侧共箱母线自投产运行至今，多次发生母线受潮，绝缘降低；母线支撑瓷瓶污秽导致绝缘下降；支撑瓷瓶破裂；母线流变受潮烧毁等情况。由于运行时间久，共箱母线外壳生锈严重，严重影响设备安全运行。

根据现场实际情况，由于全绝缘铜包铝管母线运行不受环境因素影响，安装方便，温升低，绝缘性能高，免维护；决定采用全绝缘铜包铝管母线安装。安装过程中拆除原有共箱母线，保留立柱，在原有立柱上加装井字型托架，母线连接处采用铜片软连接，穿墙墙洞采用铝板封堵，支架及穿墙铝板接地牢固。通过运行检查，减少了母线日常的维护工作量，同时也减少了设备缺陷发生的概率，大大提高了设备运行稳定性。

5　结　语

全绝缘铜包铝管母线在性能上解决了常规矩形母线存在的容易受潮、导致绝缘降低或接地的故障。管型母线价格低、绝缘性能高、运行稳定、节能、施工安装方便、免维护，提高了水电站运行的稳定性，保障了机组的正常出力。

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责任编辑吴昊

2016-07-06

翁浩平(1987-)，男，助理工程师，主要从事水力发电厂运行与维护工作。

E_mail:359504653@qq.com