变电站绝缘管型母线的技术特点及运行维护

李诚诚 陈建宝 刘书磊 黎笑寒

摘要：介绍了目前国内应用比较广泛的绝缘管型母线的结构型式及技术特点，从工艺流程、制作要点对树脂浇注式、橡胶挤包式、绝缘带绕包式进行了分析，并结合一起绝缘管型母线典型故障，对绝缘管型母线的运行维护提出了建议。

關键词：绝缘管型母线；典型故障；运行维护

背景

随着社会经济的发展，我国电力行业也在巡视发展，变电站容量不断扩大，变电站母线的电流也不断增大。传统的裸露母线渐渐成为变电站容量提升的瓶颈，新型的绝缘管型母线以绝缘性能好、载流量大优点在近年来得到了广泛的应用。本文对目前国内应用较多的绝缘管型母线的结构型式及工艺流程进行了分析，并结合变电站绝缘管型母线在实际运行中出现过的一些问题提出了一些运行维护措施。

1绝缘管型母线的结构型式及技术特点

我国最早是在2002年引进引进德国PBP公司的技术，经研究开发后开始生产真空浇注类绝缘管型母线；之后，逐渐研发采用绕包制作工艺制作的绝缘管型母线。目前，我国主要采用的绝缘管型母线主要有树脂浇注式、橡胶挤包式、绝缘带绕包式三种型式的绝缘管型母线。

1.1树脂浇注式绝缘管型母线

树脂浇注式绝缘管型母线的绝缘材料为环氧树脂，采用抽真空后压力浇注浸渍的生产工艺。树脂浇注式绝缘管型母线的金属导电管母采用铜或铝管，导体屏蔽层和绝缘屏蔽层采用非金属半导电材料，绝缘层采用环氧树脂材料，金属屏蔽层采用铜丝网，外护套采用热缩管和不锈钢。

绝缘管型母线中间接头中，导体连接采用铜带软连接，外部是预制的绝缘套筒，绝缘套筒有环氧树脂绝缘层，内外非金属半导电屏蔽层，金属屏蔽层和外护套。

树脂浇注式绝缘管型母线采用环氧浸渍纸绝缘，即在导体表面缠绕绝缘皱纹纸带，再通过抽真空的方式使液态环氧充分浸入皱纹纸的气体空隙中，最后固化形成绝缘。这种包绕式制备工艺决定了浇注式绝缘管型母线的端部适合采用电容屏的均压形式；而由于抽真空需要在本体两端加装法兰盘，因此中间接头处绝缘宜采用屏蔽筒结构。因此，浇注类绝缘管型母线绝缘设计通常采用的结构是，本体两端导体表面缠绕半导电纸层，端部绝缘纸层中缠入一定尺寸的多层电容屏结构，最后外部缠绕半导电层并敷接地导体，在最外层的护套层内，整体环氧浸渍，中间连接头采用含反应力锥电容屏的环氧浸渍套筒形式。其设计的重、难点是根据材料场强确定电容屏的尺寸、位置。

1.2 橡胶挤包式绝缘管型母线

橡胶挤包式绝缘管型母线采用橡塑材料，如三元乙丙橡胶、硅橡胶或聚乙烯类材料作为主绝缘，挤包到导体表面后固化形成绝缘。挤包类绝缘管型母线端部均压一般采用外部附加应力锥结构以均匀电压，型式类似电力电缆终端；另外，目前挤包工艺难以在弯曲的导体表面挤出绝缘，挤包类绝缘管型母线的弯曲段均采用先在直段挤出绝缘，成型后导体连同绝缘一起弯曲的形式制造，因此，弯管部分的绝缘也是挤包类管型母线的设计要点之一。所以，橡胶挤包式绝缘管型母线绝缘设计时通常采用的结构是，本体为导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层构成的三层结构，端部无特殊均压结构，但须与含有两侧应力锥、接地层均压结构、导体连接处屏蔽层的预制式中间接头向配合，构成完整的端部和连接处均压结构。

橡胶挤包式绝缘管型母线绝缘结构设计的要点，一是绝缘和半导电材料的选择，需要满足挤出、固化过程中流动受控以保障绝缘偏心度控制在合理范围内，本体弯管、套装中间接头时具有足够的弹性和机械强度、不致损坏，且半导电材料和导电材料满足一定过盈要求，弯曲时二者不致分离以形成气隙；二是设计合理的应力锥结构均匀场强；三是须充分考虑弯曲段绝缘层厚度变薄以及机械应力作用下绝缘强度下降的影响。

1.3 绝缘带绕包式绝缘管型母线

绝缘带绕包式绝缘管型母线的生产技术是主要是借鉴干式互感器、穿墙套管、中压单芯电缆和共箱封闭母线的生产技术发展而来的，其绝缘为聚酯薄膜或聚四氟乙烯带表面涂硅油有机复合绝缘材料，采用绝缘带绕包的生产工艺。绝缘带绕包类绝缘管型母线由内而外依次为金属导电管母、电容屏蔽绝缘层、金属屏蔽层、外护套。电容屏蔽绝缘层由多层聚酯薄膜或聚四氟乙烯薄膜和一层铝箔相间组成，金属屏蔽层采用铜带，外护套采用热缩管。

绝缘带绕包式绝缘管型母线的中间接头分为两种，一种是半绝缘，导体连接为软连接，绝缘为热缩管；另一种是全绝缘，有的采用预制环氧树脂筒，有的采用绝缘带现场绕包。

绝缘带绕包式绝缘管型母线采用绝缘带（通常是聚四氟乙烯或聚脂薄膜）缠绕形成绝缘。在这种工艺条件下，绕包类绝缘管型母线一般采用多层电容屏均压的方式均匀场强，而连接处绝缘结构设计较为灵活。如果导体采用等外径连接方式，接头处可采用半导电分层接续形成恢复接头处绝缘至本体状态，也可采用含有半导电屏蔽层的预制绕包类屏蔽筒结构。其设计的要点一是绕包类绝缘是多层绝缘复合结构，绝缘强度受工艺水平影响极大，且沿复合材料界面的法向和切向强度不同，不同搭接方式下绝缘结构强度不同，必须考虑这些条件的影响以设计各处绝缘场强许用值，据此配置合适的绝缘厚度；二是合理设计电容屏尺寸和位置，以保障端部和中间连接处场强均匀合理。

2 绝缘管型母线的运行维护

2.1 典型故障分析

2017年10月，某变电站110kV主变低压侧35kV母线发生接地告警，现场检查发现低压侧绝缘管母A、C相击穿。故障绝缘母线主绝缘采用聚四氟乙烯带缠绕，含有多层铝制电容屏结构。分析认为该绝缘管母聚四氟乙烯带层间未能紧密缠绕，在运行过程中随着水分的扩散逐步降低了绝缘管母的轴向及径向绝缘强度，导致绝缘管母在运行过程中产生局部放电，逐步形成连续性放电通道。

2.2运行维护建议

为保证变电站绝缘管型母线的安全稳定运行，避免发生类似故障，对绝缘管型母线的运行维护提出以下建议：

（1）加强设备安装和验收阶段的技术监督和管理，保证工艺和工序满足要求，确保各项试验参数满足标准。

（2）在设备运行过程中应采用超声波局部放电带电检测手段，并结合红外测温检测温度，对绝缘管型母线运行状况进行综合分析判断。同时，要密切关注变电站高压配电室的环境，合理控制温湿度，及时消除设备受潮、绝缘表面污秽等问题，防止发生绝缘管型母线受潮降低绝缘引发的放电事故。

3 结语

本文浅谈了变电站绝缘管型母线的技术特点，分析了一起绝缘管型母线典型故障，并对绝缘管型母线的运行维护提出了针对性的建议。希望本文可以为变电站绝缘管型母线的安全稳定运行提供一定的参考意义。

参考文献：

[1]李建基.高压气体绝缘金属封闭断路器（GIS）的发展[J].电气世界，2007（4）：7-10.

[2]宋邦申.绝缘管型母线的性能优势及存在问题分析[J].电工电气，2015（01）：60-61.

[3]杨帆，张耀东，周启义等.一起绝缘管型母线故障的综合缺陷分析及防范措施[J].湖北电力，2015，39（08）：42-44.

作者简介：

李诚诚（1985-），女，工程师，主要从事变电运维管理工作。