絕緣銅管母線在高爐鼓風機上的應用

董 斌

（天津天鐵冶金集團，河北 涉縣 056404）

天津天鐵冶金集團鐵前系統改造新建2 800m3高爐鼓風機（AV90-15軸流壓縮機），配西門子三相同步電動機，Pn=3 800kW、Un=10kV、In=2 475A，電機運行電流大。為保證風機的穩定運行，在110kV變電站到鼓風機站間的輸電線路采用新型絕緣銅管母線，取得了良好的運行效果。

一、絕緣銅管母線主要技術參數及結構特點

1.主要技術參數

（1）遵循的現行標準：GB/T4109-1999 高壓套管技術條件；GB311.1-1997高壓輸變電設備的絕緣配合；IEC60137:1995交流電壓高于1 000V的套管。

（2） 型號JTMP-12/3150A；導體銅管T2Y（洛陽銅材廠：純度99.6%）。

（3） 額定電壓10kV；最高運行電壓（Um） 12kV；額定頻率50Hz。

（4） 額定電流3 150A；額定熱穩定電流（4s） 63kA。

項目 絕緣銅管母線 銅排母線4 000A母線3 150A母線φ100mm×10mm，截面積2 826 mm2，載流量4 000A φ100mm×5mm（φ120mm×4mm），截面積1 491mm2（1 457mm2），載流量3 150A 3mm×120mm×10 mm，截面積3 600mm2，載流量4 000A；2mm×100mm×10 mm，截面積2 000mm2，載流量3 150 A集膚系數 Kf≤1 Kf≤1.8載流量溫升/℃ 溫升低于40 溫升70連接部位溫升/℃ 低于導體（專利技術） 溫升高允許跨距 懸空跨距9m 跨距<1.2m，支柱絕緣子ZSW-20/10kN穿墻套管及支柱絕緣子在耐受短路電流時，由碎裂發生允許應力/MPa 294 59抗拉強度/MPa 320 196散熱功能 管內自然形成空氣對流，散熱好電動力 抗短路電流160kA母排熱縮后散熱效果差，發熱嚴重絕緣方式 有機材料屏蔽絕緣 支柱絕緣子空氣絕緣絕緣性能 10kV絕緣銅管母線耐受50kV/min 42kV/min表面電位 采用屏蔽絕緣，表面電位為零，安全三級防污閃距離為230mm/10kV，支柱絕緣子有污閃現象母線維護 免維護，絕緣護套耐老化>20年表面電位有電，不安全污閃 防污閃距離為≥1 000mm/10kV須定期清掃母線、絕緣子使用壽命 大于20年 10年更換一次

（5） 額定動穩定電流（峰值） 160kA。

（6） 額定絕緣水平：A為雷電沖擊耐壓（1.2/50μs，峰值） 95kV；B為對地1min工頻受壓50kV。

2.結構特點

絕緣銅管母線以空心銅管為導體，集膚效應低，單位截面載流量大，銅管外表為圓形表面，電荷分布均勻，可避免表面電荷聚集在棱角處而引起的母線局部發熱。絕緣銅管母線絕緣結構同交聯屏蔽電纜，使得絕緣銅管母線對安裝環境適應性強，以空心銅管為導體，節約銅材、降低能耗。

(1)采用空心銅管作導體。

特點一：載流大，溫升低。如銅管母線額定電流為3 50A，銅管采用φ100mm×5mm，截面積為1 491mm2，電流密度為2.11A/mm2。銅純度為99.96%，導體溫升為45℃。若環境溫度為40℃，此時母線的運行溫度將達85℃，按此溫度運行，可以滿足絕緣材料老化期20年的要求。

特點二：機械強度高。絕緣銅管母線的允許應力為矩形母線的4倍，可承受的短路電流大，使得母線支撐跨距加大。在50kA短路電流情況下，φ100mm×5mm銅管母線懸空跨距達9m，利用母線托架支撐，母線跨距可達到13m。

特點三：抗振能力強。直接將絕緣銅管母線固定在鋼構架上或混凝土支架上，取消穿墻套管和支柱絕緣子，提高了抗振性。

(2)絕緣銅管母線絕緣余度加大（20%），確保絕緣材料的老化期（20年）。銅管母線采用高壓交聯電纜屏蔽絕緣方式，每相是密封屏蔽絕緣，內部無凝露產生，且消除了外界潮氣、灰塵以及外物所引起的接地和相間短路故障，應用范圍廣，運行可靠性強。

表2 絕緣銅管母線與常規矩形母線及電纜比較

二、絕緣銅管母線與銅排母線及電纜的性能比較

1.絕緣銅管母線與常規矩形母線對照（見表1）

2.絕緣銅管母線與常規矩形母線及電纜對照（見表2）

3.絕緣銅管母線的特點

節約銅材，環保性好。以鐵前高爐鼓風機至110kV變電站絕緣銅管母線為例，共計長度800余m（三相長度之和） 可節約銅材3 800多kg。

(2)提高性能，減少導體發熱。導體發熱量降低50%，節省電能約37%，年可節電幾十萬千瓦時，經濟效益顯著。

(3)溫升不大于35℃，所有連接部位溫升低于導體，減少了因電纜及電纜接頭高溫而引起的火災，安全可靠性高，絕緣材料不易老化，耐用性增加一倍，延長了使用壽命。

三、絕緣銅管母線的安裝要點

1．絕緣銅管母線安裝。檢查管母線外絕緣是否完好，嚴格按照生產工藝要求作好中間接頭。絕緣銅管母線中間接頭由三層護套組成（第一、二層護套為銅鍍鋅第三層為不銹鋼），安裝時用無水乙醇將絕緣管母線的外露銅管和護套安裝接觸面清理干凈，均勻涂上導電保護介質，調整好絕緣管母線水平，卡好固定金具壓蓋，調整管母線固定用具消除絕緣銅管母線安裝應力。將第三層不銹鋼護套接縫焊好，然后按絕緣銅管母線的結構將接頭絕緣處理。接地屏蔽銅帶要與前后管母線的接地屏蔽層接好，并引出一條接地銅辮牢固接到固定支架上，固定支架要與專用接地線連接好，活動金具中心軸應放置在托架的滑動槽的中心。

2.管母線終端頭及伸縮節安裝

（1）檢查管母線終端頭是否完好，用無水乙醇將管母線和終端頭安裝接觸面清理干凈，均勻涂上導電保護介質，用螺絲將終端頭固定在管母線兩端。

（2）用無水乙醇將伸縮節和終端頭安裝接觸面清理干凈，均勻涂上導電保護介質，用螺絲固定。

3．絕緣銅管母線進出配電室過墻的封堵要用不產生渦流的鋁板或不銹鋼板，嚴禁用普通鋼板。

4.施工完畢要對管母線托架、固定金具、終端頭及伸縮節的緊固螺絲進行檢查，確認一切符合電器安裝要求。對絕緣銅管母線進行對地絕緣工頻耐壓試驗，合格后按要求接好管母線兩端與設備連接的伸縮節。

四、結束語

改造高爐鼓風機絕緣銅管母線于2008年12月安裝完畢，2009年2月送電，通過幾個月的運行測試，各項運行指標均符合設計要求，達到了降低設備維護量、設備運行更加可靠的預期效果。