三相同步電機主、中性點接線盒設計原則

李志強等

摘要：本文主要介紹了國內中小型三相同步電機用自制主接線盒和中性點接線盒的用途、結構及基本設計原則。

關鍵詞：三相同步電機 主接線盒 中性點接線盒 電氣間隙 爬電距離

1 主接線盒和中性點接線盒的使用范圍、用途及結構

本文中的主接線盒和中性點接線盒主要適用于國內中小型三相同步電機，電機冷卻器采用上置式，即冷卻方式為IC81W，接線盒一般為廠內自制。

主接線盒是電機動力源（針對同步電動機）或輸出功率（針對中性點接線盒）的接口。中性點接線盒是用于保護電機的接口，兩者都屬于高壓接線盒。隨著電機技術的發展，電機附帶的接線盒不再是僅僅用戶接線，而是將電機的部分保護設備也安裝在接線盒內，提高電機在同行內的優越性。自制的主接線盒和中性點接線盒一般采用鋼板焊接結構，由接線盒座、密封墊、出線板（層壓板材質），出線母排、出線母排夾緊裝置、電流互感器（用戶特殊要求）、電壓互感器（用戶特殊要求）、避雷器（用戶特殊要求）、加熱器（用戶特殊要求）、接線盒蓋、接地柱、接地牌、出線板組成。

2 主接線盒和中性點接線盒的設計原則

根據電機的外形圖，確定主、中性點接線盒的大致外形尺寸，外形尺寸的確定要兼顧以下幾條：

2.1 接線盒不能太靠機座上方和端部。靠上容易造成接線盒與冷卻器干涉，太靠機座端部容易與機座端板干涉。

2.2 在空間允許的條件下，考慮到6kV級和10kV級的通用性，接線盒內的最小電氣間隙≥120mm，爬電距離≥160mm。

2.3 避免主接線盒與冷卻器進、出水口位于電機的同側。

2.4 以下介紹接線盒各個部件的設計原則。

2.4.1 接線盒座。同步電機用的主接線盒和中性點接線盒都是普通型（非防爆），接線盒座一般都采用鋼板焊接而成。一般接線盒內安裝的東西較少，選用較薄的鋼板即可。①與機座連接的法蘭框板材厚度一般選6mm～10mm，法蘭框承載整個接線盒的重量，接線盒尺寸小時可選用較薄的板材，接線盒規格較大時選用較厚的板材。法蘭上需要加工相應光孔，將接線盒固定在機座上。②接線盒座內需要在腔內焊接一定的三角板筋，用于加強接線盒的強度。③接線盒座的頂板和側板一般選用5mm～8mm的鋼板，主要取決于接線盒內安裝部件的重量，保證部件安裝后接線盒不會由于部件的自重發生變形即可。板材選擇過厚，會增大整個接線盒的重量，而且顯得笨重。且在頂板上需要焊接兩個吊環便于接線盒的拆裝。④接線盒座中需要焊接安裝夾緊裝置的支架，支架一般采用5mm扁鋼彎成或焊成，支架的尺寸需要根據夾緊裝置的總高度選擇，盡量借用以前用過的，支架的總高一般比夾緊裝置的總高高5mm，寬度比夾緊裝置寬4mm～6mm。支架的數量取決于出線母排的長度，出線母排較長時，一般放兩組4個，具體布置見后續出線母排部分的介紹。⑤接線盒座的前端法蘭框一般選用8mm～10mm的鋼板，法蘭框上一般加工M8-6H或M10-6H的螺紋孔。⑥接線盒座內必須焊接接地柱，接地柱一般選用通用件焊接于正視于接線盒時右手側的左下方。⑦接線盒座的底板一般選用6mm～8mm的鋼板，底板上需要加工螺紋孔以固定出線板，如果太薄，加工的螺紋孔螺牙過少，連接不可靠，且容易損傷。一般底板上加工M6-6H或M8-6H的螺孔。

接線盒座上所有的孔必須在焊接完成后加工，不允許加工后再焊接，否則會造成焊接后孔移位，無法裝配。接線盒座設計時應棱角分明，大方美觀。

2.4.2 接線盒蓋。接線盒蓋如無特殊要求，均由5mm厚的鋼板上焊吊環組成，盒蓋上需要加工與盒座對應的光孔，將其固定在接線盒上。接線盒蓋的尺寸迎合相應的接線盒外形尺寸一致。

2.4.3 絕緣出線板。出線板用10mm厚的層壓板3240制成，外形尺寸和機座上的接線盒座板相同。出線板周邊鉆有和接線盒座板相應的光孔，板中間開有定子電纜的出線孔，孔分為3組，每組孔數量根據定子每相的出線電纜根數確定。孔的正下方刻有U1、V1、W1（主接線盒用）和U2、V2、W2（中性點接線盒用）永久性標記，便于用戶接線時確認相序。

2.4.4 密封墊。用于絕緣或密封。一般用橡膠板3/XH-21制成，采用法蘭結構形式，周邊鉆有相應的光孔，大小與密封或絕緣處的平面尺寸相同，當尺寸較大時允許以燕尾槽的形式拼接而成，機座接線盒座板與定子出線板之間墊一層，出線板和接線盒之間墊一層，接線盒蓋和接線盒之間墊一層，出線底板和接線盒之間墊一層。

2.4.5 橡皮線套。安裝在絕緣出線板中間的出線孔處，用于保護定子出線電纜，一般用橡膠XH-21制成。根據電子電纜的直徑選擇不同規格的橡皮線套。橡皮線套可進行通用化設計，如有特殊規格時可參考結構進行類比設計。

2.4.6 接線頭。標準件，裝在定子電纜端部，用于與出線母排連接。

2.4.7 夾緊裝置。一般由層壓板3240制成，分為上下兩部分，兩部分之間開有方槽，兩部分用較長的螺栓把合到一塊，用于將出線母排固定在接線盒內，夾緊裝置裝在接線盒座內的支架上，夾緊裝置的總長一般比接線盒座的內腔尺寸小3mm～5mm，總高比支架低5mm，保證夾緊裝置能裝在接線盒座內。夾緊裝置的數量取決于出線母排的長短，當出線母排尺寸較大時需要兩組夾緊裝置，否則，只需要一組。

2.4.8 出線母排。接線盒中的出線母排一般采用銅母線TMR或TMY，便于折彎。銅排截面積的大小根據定子相電流的大小確定，一般出線母排的載流量≤3A/mm2，銅排要按GB/T5585.1中規定的規格選取，特殊規格原則上不允許采用。銅母線折彎成型后（一般折成 “Γ”形），在外端需包扎云母帶，云母帶單邊厚度不小于2mm，增大相間的爬電距離。云母帶包扎完成后需在最外層刷絕緣漆，以增強母排的絕緣性能。折成“Γ”形的銅排兩端要預留一定的長度不包絕緣，但需要鍍銀處理，用于和用戶接線。

2.4.9 接地牌。用鉚釘鉚于接地柱附近，標記接線盒接地位置，材質一般為不銹鋼，每個接線盒必須有一個接地牌。

2.4.10 底部出線板。用戶電纜線引出口，一般在出線底板上用戶鉆孔后將電纜接入接線盒，考慮到渦流效應，出線板用不銹鋼或層壓板制成，出線板和接線盒之間需墊一層密封墊。

2.4.11 緊固件。除安裝緊固件外，涉及導電的緊固件必須用銅螺栓、銅螺母和鍍銀墊圈。

2.4.12 接線盒的包裝。主、中性點接線盒發貨時一般都要從電機上拆下來單獨包裝。一般采用木箱包裝，每個接線盒一個包裝箱，接線盒在包裝箱內牢固，四周塞滿彈性緩沖物，不允許在運輸過程中晃動，以免造成接線盒的損傷。典型的主接線盒（圖1）和中性點接線盒（圖2）示意圖見下：

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以上簡要介紹了國內中小型三相同步電機用自制主接線盒和中性點接線盒最基本的設計原則，各企業可結合各自的實際情況參考設計。

參考文獻：

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作者簡介：李志強（1983-），男，山西太原人，助理工程師，大學本科，2007年畢業于太原理工大學電氣工程及其自動化專業電機與電器方向，主要從事發電機設計工作。