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1、第六章 发电厂和变电所的一次设备,6-7 母线、绝缘子、电力电缆,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。,首页,二、母线的结构类型,（一）敞露母线1.按母线的使用材料分类（1）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（如化工厂附近或沿海地区等）。,铝的导电率仅次于铜，且质轻、价廉、产量高，在屋内和屋外配
2、电装置中广泛采用。,（2）铝母线,（3）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。,（4）钢母线,二、母线的结构类型,二、母线的结构类型,2.按母线的截面形状分类（1）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。,散热条件好，集肤效应小，安装简单，连接方便。当工作电流超
3、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，每相矩形母线的条数不宜超过三条。,（2）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。,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。,（3）槽形截面母线,二、母线的结构类型,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。,常用在110kV及以上，持续工作电流在8000
4、A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。,（5）绞线圆形软母线,（4）管形截面母线,二、母线的结构类型,二、母线的结构类型,（二）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。,塑料外壳母线和金属外壳母线,1.封闭母线的结构类型（1）按外壳材料分,（2）按外壳与母线间的结构形式分 1）不隔相式封闭母线,三相母线设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。,二、母线的结构类型
5、,2）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，在一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。,二、母线的结构类型,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。,3）分相封闭式母线,二、母线的结构类型,1-母线,2-封闭外壳,3-相间隔板,二、母线的结构类型,2.全连式分相封闭母线的基本结构（1）载流导体,一般用铝制成，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。,采用多棱边式结构以加长漏电距离，每个支持点可采用一个至
6、四个绝缘子支持。一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。,（2）支柱绝缘子,（3）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。,（4）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。,二、母线的结构类型,二、母线的结构类型,二、母线的结构类型,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。,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
7、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。,（2）母线附近钢构中的损耗和发热显著减小,（3）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。,二、母线的结构类型,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）短路时母线之间的电动力大为减小,二、母线的结构类型,缺点：（1）有色金属消耗约增加一倍。（2）外壳产生损耗，母线功率损耗约增
8、加一倍。（3）相同截面母线载流量减小。,二、母线的结构类型,三、母线的安装和维护,1.母线的布置（1）水平布置（2）垂直布置,如图(a)(b)所示：三相母线固定在支持绝缘子上，具有同一高度。竖放式：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：载流量不大，机械强度较高,如图（c）所示：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。,如图所示：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。,一般为三相水平布置，用绝缘子悬挂。,（3）槽形母线布置,（4）软母线的布置,三、母线的安装和维护,三、母线
9、的安装和维护,2.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。,三、母线的安装和维护,3.母线的着色,a.作用：有利于母线的散热，可增加载流量（1215%）。防止生锈。便于识别直流的极性及交流的相序。,（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：正极红色，负极蓝色（4）直流均衡汇流母线及交流中性汇流
10、母线：不接地者白色，接地者紫色 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，故不需着色。,b.母线应按下列规定刷漆着色：,四、绝缘子的作用和分类,作用：支持和固定裸载流导体，并使裸载流导体与地绝缘，或使装置中处于不同电位的载流导体之间绝缘。1.按额定电压分2.按安装地点分3.按结构形式分4.按用途分,（1）高压绝缘子（1000V以上）（2）低压绝缘子（1000V及以下）,（1）户内式（无伞裙）（2）户外式（有伞裙）,支柱式、套管式、盘形悬式,（1）电站绝缘子（2）电器绝缘子（3）线路绝缘子,电站绝缘子用来支持和固定发电厂及变电所屋内外配电装置的硬母线，并使母线与大地绝缘
11、。又分为支柱绝缘子和套管绝缘子 电器绝缘子用来固定电器的载流部分。又分为支持绝缘子和套管绝缘子 线路绝缘子用来固结架空输、配电导线和屋外配电装置的软母线，并使它们与接地部分绝缘。又分为针式、悬式、蝴蝶式和瓷横担四种,四、绝缘子的作用和分类,五、绝缘子的基本结构,1.主要结构部件（1）绝缘件（2）金属附件 2.金属附件与瓷件的胶装方式（1）外胶装（2）内胶装（3）联合胶装,电工瓷、钢化玻璃,作用：固定,铸铁底座和圆形铸铁帽均用水泥胶合剂胶装在瓷件的外表面,将绝缘子的上、下金属配件均胶装在瓷件孔内,上金属配件采用内胶装，下金属配件采用外胶装,六、电站绝缘子的类型和特点,户内支柱绝缘子,六、电站绝缘
12、子的类型和特点,户外式支柱绝缘子 针式支柱绝缘子 棒式绝缘子,六、电站绝缘子的类型和特点,悬式绝缘子,六、电站绝缘子的类型和特点,套管绝缘子,七、电力电缆的用途,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,八、电力电缆的基本结构,1.电缆线芯,1导体；2相绝缘；3纸绝缘；4铅包皮；5麻衬；6钢带铠甲；7麻被；8钢丝铠甲；9填充物,传导电流。通常由多股铜绞线或铝绞
13、线制成。根据导体的芯数，可分为单芯、双芯、三芯和四芯电缆。,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。,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，外保护层由内衬层和外被层组成。,2.绝缘层,3.保护层,八、电力电缆的基本结构,九、电力电缆的种类及特点,（1）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（60kV及以上）。,2.5，4，6，110，16，25，35，50，70，95，120，150，1
14、85，240，300，400，500，625，800mm2。,单芯、双芯、三芯、四芯。,（2）按电缆导电线芯截面分,（3）按电缆芯数分,（4）按传输电能的形式分,直流电缆和交流电缆。,输送大容量电能的电缆、阻燃电缆和光纤复合电缆等。,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。,（6）按电缆绝缘材料和结构分,（5）按特殊需求分,九、电力电缆的种类及特点,十、电力电缆的种类及特点,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、承受电压高、使用寿命长 黏
15、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。,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，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。,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,2.聚氯乙烯电力电缆,十、电力电缆的种类及特点,主要绝缘材料
16、为交联聚乙烯，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：抗电晕和游离放电性能差。,3.交联聚氯乙烯电力电缆,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,十、电力电缆的种类及特点,4.橡胶绝缘电力电缆,1线芯；2线芯屏蔽层；3橡皮绝缘层；4半导电
17、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。,十、电力电缆的种类及特点,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。,十、电力电缆的种类及特点,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。,十、电力电缆的种类及特点,
