防爆高壓電機(jī)接線盒的設(shè)計(jì)

張 亮，閆 紅

(佳木斯電機(jī)股份有限公司，黑龍江佳木斯154002)

0 引言

高壓接線盒是將高壓三相電源引入電機(jī)的接線裝置，高壓接線盒是高壓供電電纜終端的接線裝置，也是生產(chǎn)運(yùn)行中多發(fā)事故的隱患部位。尤其在防爆產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)，必須嚴(yán)格依據(jù)GB 3836.1—2010、GB 3836.3—2010 及相關(guān)行業(yè)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，并參閱和借鑒國(guó)內(nèi)外現(xiàn)代防爆電機(jī)產(chǎn)品性能、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合電機(jī)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，才能設(shè)計(jì)出滿足用戶要求的高質(zhì)量可靠性產(chǎn)品。

接線盒根據(jù)內(nèi)部接線方式的不同可以將接線盒分為:直接引入的絕緣包扎式接線盒和懸垂瓷瓶絕緣子式接線盒。根據(jù)電機(jī)功率的不同，可以將接線盒分為:功率2000 kW 以下電機(jī)用接線盒;功率2000 ～5000 kW 電機(jī)用接線盒;5000 ～12400 kW 電機(jī)用接線盒。本文將接線盒分類并分別展述，以體現(xiàn)各類型接線盒的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。

1 接線盒不同內(nèi)部接線方式的設(shè)計(jì)

1.1 直接引入絕緣包扎式高壓接線盒

直接引入絕緣包扎式高壓接線盒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖1 所示。

圖1 直接引入絕緣包扎式高壓接線盒結(jié)構(gòu)示意圖

接線盒盒體全部采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)尺寸的確定，主要考慮高壓輸入電纜終端引接線連接后的電氣間隙和爬電距離，應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 3836.1—2010、GB 3836.3—2010 的規(guī)定。其次還要考慮便于樹脂澆注或具有“彈性記憶效應(yīng)”的熱收縮橡塑兩種電纜終端電纜頭的工藝處理，并留有適于高壓電纜彎曲半徑的所占有的空間位置。電纜引入的防爆密封設(shè)計(jì)采用壓盤式引入裝置，它是高壓接線裝置極重要的防爆密封部分。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是組合部件均采用螺栓連接并放置橡膠密封圈的聯(lián)通節(jié)，可與接線盒殼體分開為獨(dú)立的兩個(gè)部分。這樣在檢修設(shè)備時(shí)，可以使電纜終端的電纜頭保持完整無(wú)損的拆開，只要拆卸緊固螺栓，聯(lián)通節(jié)與接線盒殼體即可分開，就可將電動(dòng)機(jī)移走，從而避免了電纜終端電纜頭與防爆密封圈的拆卸而損壞其電纜終端絕緣性能和防爆密封性能。聯(lián)通節(jié)內(nèi)設(shè)置有防爆密封圈為多個(gè)不同直徑的同心槽式橡膠密封圈，是為了配合不同直徑的電纜，在防爆密封圈兩側(cè)分別設(shè)置金屬墊圈以使防爆密封圈兩側(cè)具有適當(dāng)?shù)慕佑|與壓緊面積。另外，在電纜引入口處設(shè)置一防止電纜拔脫裝置。

1.2 懸垂瓷瓶絕緣子式高壓接線盒

懸垂瓷瓶絕緣子式高壓接線盒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖2 所示。

圖2 懸垂瓷瓶絕緣子式高壓接線盒結(jié)構(gòu)示意圖

懸垂瓷瓶絕緣子式高壓接線盒的外形結(jié)構(gòu)尺寸及電纜引入結(jié)構(gòu)方式與直接引入絕緣包扎式高壓接線盒完全相同，只是內(nèi)部結(jié)構(gòu)有所不同。此種接線盒是采用高壓懸垂瓷瓶絕緣子支撐著電力電纜終端三相引接導(dǎo)線與電動(dòng)機(jī)三相引出導(dǎo)線相連接的接線端子。高壓懸垂瓷瓶?jī)啥寺菟ú捎?25 硅酸鹽水泥膠合劑澆注;一端緊固在焊接于接線盒上部角鋼支撐梁;另一端呈懸垂?fàn)罹o固接線端子導(dǎo)電銅排;電纜終端頭三相導(dǎo)線接線端子和電動(dòng)機(jī)三相引出線端子用螺栓分別連接在三個(gè)懸垂瓷瓶的導(dǎo)電銅排上。由于懸垂瓷瓶絕緣子式接線端子接線方便和可靠無(wú)故障，因而深受用戶的歡迎。

2 接線盒適用不同功率范圍電機(jī)的設(shè)計(jì)

2.1 功率2000kW 以下電機(jī)用接線盒

功率2000kW 以下電機(jī)用接線盒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖3 所示。

圖3 功率2000kW 以下電機(jī)用接線盒結(jié)構(gòu)示意圖

2000kW 以下電動(dòng)機(jī)設(shè)置一個(gè)主電源接線盒，接線盒采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，接線盒有三個(gè)接線螺栓和一個(gè)接地螺栓，三個(gè)接線螺栓分別為U、V、W 三相，接線盒殼體由接線盒座和接線盒蓋兩部分組成，將電機(jī)引出電纜與接線螺栓采用冷壓型式結(jié)合，通過螺母固定在絕緣子上，外部引入電纜可以采用冷壓端接頭固定或采用壓線板直接將引入電纜壓緊。

2.2 功率2000 ～5000kW 電機(jī)用接線盒

功率2000 ～5000kW 電動(dòng)機(jī)根據(jù)用戶要求可以設(shè)置一個(gè)接線盒，也可以設(shè)置兩個(gè)接線盒。當(dāng)設(shè)置一個(gè)接線盒時(shí)，接線盒內(nèi)有六個(gè)接線端子，標(biāo)志分別為U1、V1、W1、U2、V2、W2，根據(jù)用戶要求接線盒內(nèi)可安裝三個(gè)磁平衡電流互感器，磁平衡電流互感器用于電機(jī)的差動(dòng)保護(hù)，設(shè)單獨(dú)的差動(dòng)保護(hù)接線盒，接線盒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4 所示。

圖4 功率2000 ～5000 kW 電機(jī)用接線盒(帶磁平衡電流互感器)結(jié)構(gòu)示意圖

當(dāng)設(shè)置兩個(gè)接線盒時(shí)，在主接線盒的對(duì)面設(shè)置副接線盒(即從軸伸端看，左右各一個(gè)接線盒)，每個(gè)接線盒中有三組接線端子，定子繞組的星點(diǎn)不接在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部，而是引到副接線盒中，便于用戶接電流互感器，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行保護(hù)，接線盒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4-圖6 所示。

圖4 所示接線盒適用于用戶要求帶磁平衡電流互感器的電機(jī)，接線盒內(nèi)有六個(gè)接線端子，分別為U1、V1、W1、U2、V2、W2。電機(jī)的中性點(diǎn)在接線盒內(nèi)短接，用戶的進(jìn)線電纜需穿過磁平衡電流互感器的中心孔后，再接到電機(jī)的接線端子上。互感器的二次端子有單獨(dú)的接線盒，置于接線盒的側(cè)板上。接線盒有兩個(gè)接線斗，根據(jù)實(shí)際情況可以使用一個(gè)接線斗。當(dāng)使用兩個(gè)接線斗時(shí)，每個(gè)三芯電纜(或含接地線的四芯電纜)應(yīng)從一個(gè)接線斗進(jìn)入接線盒，再分別接到U、V、W 三個(gè)接線端子上。如果一相電纜從一個(gè)接線斗進(jìn)入接線盒，則會(huì)在接線斗和與之相連的接線盒座板上產(chǎn)生渦流。內(nèi)部設(shè)有三個(gè)磁平衡電流互感器，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的差動(dòng)保護(hù)，并設(shè)單獨(dú)的差動(dòng)保護(hù)接線盒。接線盒內(nèi)腔空間大，不但方便接線，而且通過增加導(dǎo)電體之間的放電間隙和爬電距離，使接線盒安全性更高。接線盒內(nèi)、外均設(shè)有單獨(dú)的接地端子，同時(shí)接線盒上設(shè)有泄壓板。

圖5 功率2000 ～5000 kW 電機(jī)用接線盒(無(wú)磁平衡電流互感器)結(jié)構(gòu)示意圖

圖5 所示接線盒適用于額定電流較大的電機(jī)，用接線板連接。接線盒內(nèi)有三個(gè)接線板和一個(gè)接地螺栓，三個(gè)接線板分別為U、V、W 三相，電源進(jìn)線電纜通過接線斗上的密封圈進(jìn)入接線盒內(nèi)部，進(jìn)線電纜用接線斗上的卡板固定。接線盒有兩個(gè)接線斗，根據(jù)實(shí)際情況可以使用一個(gè)接線斗。當(dāng)使用兩個(gè)接線斗時(shí)，每個(gè)三芯電纜(或含接地線的四芯電纜)應(yīng)從一個(gè)接線斗進(jìn)入接線盒，再分別接到U、V、W 三個(gè)接線板上。

2.3 5000 ～12400 kW 電機(jī)用接線盒

功率5000 ～12400 kW 電機(jī)用接線盒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖6 所示。

圖6 功率5000 ～12400 kW 電機(jī)用接線盒結(jié)構(gòu)示意圖

功率在5000kW 以上的電機(jī)，由于電機(jī)功率較大，采用常規(guī)的接線方法無(wú)法滿足熱容量的要求，根據(jù)工程設(shè)計(jì)需要由電機(jī)引出電纜采用多根電纜并聯(lián)的型式，將引出電纜引接到接線板上，由電機(jī)內(nèi)部引出的電纜通過接線盒上的同心圓式密封圈密封，保證電機(jī)內(nèi)腔與接線盒腔體的獨(dú)立性，接線盒內(nèi)設(shè)有三個(gè)磁平衡式電流互感器，電機(jī)中性點(diǎn)由電機(jī)內(nèi)部引出后，三相分別通過磁平衡電流互感器接在中性點(diǎn)匯流排上，外部引入電纜通過進(jìn)線斗進(jìn)入接線盒后，穿過磁平衡電流互感器接到接線板上，由于接線空間比較長(zhǎng)，十分方便用戶的操作。

3 結(jié)語(yǔ)

接線盒是電機(jī)能量傳遞的關(guān)鍵部件，關(guān)系著電機(jī)的能量輸入和輸出，因此保證接線盒的安全可靠尤為重要，接線盒的設(shè)計(jì)需要同時(shí)考慮接線工藝、接線可靠性、拆檢維護(hù)、防爆性能、防護(hù)等級(jí)等因素。作為電機(jī)的重要組成部分，應(yīng)在保證性能可靠無(wú)故障和安裝使用維護(hù)便利的前提下，使接線盒布局合理，整體美觀協(xié)調(diào)，并節(jié)約材料提高經(jīng)濟(jì)性和通用性。高壓接線盒的設(shè)計(jì)對(duì)大型電機(jī)的發(fā)展有著非凡的意義，掌握高壓接線盒的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，能夠?qū)?yōu)化和發(fā)展我國(guó)大電機(jī)的生產(chǎn)設(shè)計(jì)提供幫助。

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