絕緣管型母線現場安裝施工關鍵技術

趙 衛 平，徐 應 中

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

1 概 述

絕緣管型母線是一種新型母線型式，其實質是利用銅或鋁質管材作為導體，并在管材外表面外敷絕緣材料的一種母線產品。

絕緣管型母線由于其具有載流量大、機械強度高、外形尺寸小、電氣絕緣性能強的優點，安裝環境適應性較好，近年來在變電站、發電廠和大型光伏發電工程等領域內得到了越來越多的應用。中國水電十局公司已在尼日爾、老撾多個電站進行了絕緣管型母線的安裝施工，實踐證明：其現場安裝質量的控制直接影響到絕緣管型母線長期安全穩定的運行。

2 絕緣管型母線的結構與技術特點

目前，國內生產絕緣管型母線的廠家在生產工藝和結構形式上存在較大的差異，中國水電十局公司安裝過的絕緣管型母線就有澆注式絕緣管型母線、繞包式絕緣管型母線，其結構特點如下。

2.1 澆注式絕緣管型母線的結構

2.1.1 本體及其結構

如圖1所示，母線的構成從內到外依次為金屬管型母線導體、導體屏蔽層、絕緣層、絕緣屏蔽層、金屬屏蔽層及外護層。

金屬管型母線導體采用銅管或鋁合金管，導體屏蔽層和絕緣屏蔽層采用非金屬半導電材料，絕緣層采用環氧樹脂，金屬屏蔽層采用銅網，外護層采用熱縮套。

2.1.2 中間接頭

如圖2所示，導體采用銅帶軟連接，外部為預制的絕緣套筒，絕緣套筒包括環氧樹脂絕緣層、內外非金屬半導電屏蔽層、金屬屏蔽層和外護套。

1.金屬管形母線導體;2.導體屏蔽層;3.絕緣層;4.絕緣屏蔽層;5.金屬屏蔽層；6.外護套圖1 絕緣管型母線本體結構圖

2.2 繞包式絕緣管型母線

2.2.1 本體及其結構

如圖3所示，母線的構成從內到外依次為金屬管型母線導體、導體屏蔽絕緣層、金屬屏蔽層及外護層。

金屬管型母線導體采用銅管或鋁合金管，電容屏蔽絕緣層采用多層聚酯或聚四氟乙烯薄膜和一層鋁箔相間組成，金屬屏蔽層采用銅帶，外護層采用熱縮套。

2.2.2 中間接頭

中間接頭分為兩種：一種采用預制環氧樹脂筒，一種采用絕緣帶現場繞包。

2.3 主要技術特點

絕緣管型母線由于采用銅管或鋁管母線導體，其具有以下特點：

(1)載流量大。

圖2 絕緣管型母線中間接頭示意圖

1.金屬管型母線導體；2.電容屏蔽絕緣層;3.金屬屏蔽層;4.外護套圖3 繞包式絕緣管型母線本體示意圖

絕緣管型母線導體采用管型結構，其集膚效應低，單位截面導體的載流量大于同等截面其它形式的導體。如載流量為800 A的母線，銅管母線需采用φ32×3、電流密度為2.93 A/mm2的母線；而矩型銅母線則需采用60×6 mm2、電流密度為2.22 A/mm2的母線，管型母線的導體效率提高了約30%。

(2)表面場強低。

根據圓管母線表面的電場強度(E)與電壓(U)/半徑(R)成正比，同樣截面的銅管母線與矩形母線相比，管型母線表面的場強是矩形母線的1/10～1/15。因此，管型母線外敷絕緣承受的場強較低，因此其帶電運行較為安全可靠。

(3)機械強度大。

根據母線截面模量公式：

管型母線截面模量公式為：

W=π(D4-d4)/(16D)

式中D為管型母線外徑；d為管型母線內徑。

矩型母線截面模量公式為：

W=bh2/6

式中b為矩型母線寬度；h為矩型母線厚度。

對于同樣載流量的母線之抗彎截面模量，管型母線是矩型母線的5倍。管型母線具有較強的機械強度，可承受較大的短路電動力和較大跨距的抗彎和抗震能力。

(4)散熱條件好。

管型母線中間空、表面積大，具有良好的散熱條件，其該方面的性能大大優于矩型母線、電纜和其它母線。

除了以上特點外，絕緣管型母線一方面在導體外敷有絕緣層，具有很好的絕緣性能；另一方面其導體外敷有導體和絕緣屏蔽層，母線絕緣承受的電壓均勻，敷有金屬屏蔽層并接地，使得母線表面電位為零。另外，其具有外護套，對外部日照、風雨、機械、有害氣體等進行防護，絕緣管型母線在戶內外均可使用，既可以在一般的空間中使用，也可以在溝道、隧道內架設。

絕緣管型母線還具有安裝時不需要考慮安全距離、運行可靠性高、環境適應性強等特點。

綜上所述，絕緣管型母線的技術優點為：①載流量大；②表面電場強度低；③機械強度大；④散熱條件好；⑤絕緣性能好；⑥環境適應性強。

3 現場安裝施工之關鍵技術

3.1 施工準備

3.1.1 技術準備

按照規程、廠家安裝說明書、圖紙、設計要求編制施工措施，對施工人員進行技術交底。

3.1.2 人員組織

技術負責人、安裝負責人、安全質量負責人和技術工人。

3.1.3 機具的準備

按施工要求準備機具并對其性能及狀態進行檢查和維護。

3.1.4 施工材料的準備

絕緣管型母線、管母線固定金具、槽鋼、鋼板、螺栓、銅皮軟連接、角鐵、方管等。

3.2 母線支架的制作

由于母線的走向設計是根據現場的地形以及各設備的位置關系確定，所以其支吊架的形狀呈多樣化。母線支架制作前，先測量母線的總長度，確定固定金具的位置，以保證復合屏蔽絕緣管型母線受力合理且兩固定金具之間的間隔不大于6 m，安裝固定金具的位置距母線接頭的距離應不小于50 mm。支架所用鋼材的規格及尺寸按設計要求并根據現場實際對實際情況與圖紙不符合的部分進行完善，安全凈距必須符合規范要求，接地可靠、焊接及終接線端子的防護要符合要求。

焊接要求：(1)槽鋼和立柱的每個焊點必須有5 cm長，雙面進行焊接；(2)焊點光滑、無氣孔；(3)槽鋼與方鋼的焊接必須四面焊；(4)每個焊點必須除去焊渣，刷防銹漆。

3.3 母線固定金具的安裝

安裝前應檢查固定金具和金具固定板，安裝孔應對應，采用符合規格要求的熱鍍鋅螺栓并連接緊固，安裝在同一水平面的固定金具應位于同一平面上，直線段的固定金具的安裝中心線應在同一直線上，其中心誤差不超過10 mm。

3.4 穿墻套管的安裝

安裝前，檢查瓷件完好并經試驗檢驗合格，水平安裝時法蘭在外，安裝孔徑應比套管直徑大5 mm以上，1 500 A以上套管周圍不能形成閉合磁路，套管板應按規定進行接地。

當母線要進室內、墻上沒有穿墻套管時，可在穿墻部分管型母線外壁加裝10 mm厚的橡膠防護層和環氧防護筒并將其熱縮為一整體，避免與水泥墻體直接接觸，以起到緩沖的作用，既可以防止水泥的腐蝕，又達到了有效防護的目的。

3.5 母線軟連接及接頭的安裝

軟連接處的制作為先把軟連接的一端固定到母線或套管上(固定時不要忘記在搭接處涂導電膏)，然后根據軟連接中間銅編織帶處的長度截熱縮管，把熱縮管依照軟連接的形狀熱縮好。軟連接或套管與母線端部的連接處需要做可拆卸的護套以便檢修，其方法是：先截取足夠長的熱縮管，將熱縮管套到連接處，然后用一片足夠長的扁鐵放到熱縮管內，在熱縮管的外面放兩片一樣的扁鐵用大力鉗將扁鐵和熱縮管夾到一起，使其形成一個平面，放到連接處開始熱縮，待完全冷卻后拆開扁鐵、打孔、把熱縮管劃開，扣好扣子，確認其排水良好。根據施工圖紙安裝母線接頭和軟連接，安裝時要注意搭接處應平整，所有螺栓應擰緊。

應特別注意：熱縮管熱縮完不能有存水處，其應順暢，力求整齊美觀，如有碗狀開口，應把其碗狀口封死，防止鳥或其他小動物筑巢，所有管母連接部分，包括變壓器套管導電夾、穿墻套管導電夾等處不能有裸露的金屬。

3.6 母線接觸面的加工

母線搭接連接的尺寸、孔徑、螺栓規格應符合規范，要求母線接觸面的加工必須平整，無氧化膜并保證清潔。經加工后的銅管母線截面減少值不應超過原截面的3%。母線與母線、母線與分支線、母線與電器接線端子搭接時，其搭接面的處理應符合要求。

3.7 中間連接的絕緣處理方式

母線中間接頭包括導體連接與絕緣連接。絕緣連接是全絕緣母線系統的薄弱環節，90%以上的故障都發生的這個部位，施工時需特別注意。屏蔽筒的安裝方法：

(1)先把足夠大(即能穿到屏蔽筒上)的熱縮管劃成兩個400 mm和兩個600 mm的長度，并把它們穿到屏蔽筒上，然后用酒精或稀料把連接處的兩端擦洗干凈(注意要擦洗到兩端接地屏蔽處)，再把屏蔽筒穿在母線的一端。

(2)在母線的中間連接并裝好后，再用1.2 m長的銅絲繞成環形彈簧狀，繞成的彈簧要求其上下對稱，每個弧型均勻。

(3)從母線接頭處向兩邊分，各分屏蔽筒的一半并做好記號，將屏蔽筒放在兩記號的中間，即把屏蔽筒居中放在中間連接上面，尤其注意屏蔽筒內的鋁環一定要壓到連接板(或伸縮接頭板上的彈簧)。

(4)用酒精或稀料把屏蔽筒和其周圍的母線擦拭干凈，然后在屏蔽筒和母線搭界處的兩端打上密封膠，把400 mm長的熱縮管縮好，待其涼后在400 mm長的熱縮管兩端打好密封膠，再把600 mm長的熱縮管縮好；另一端同樣。

(5)接地線的制作。用一細棒將接地線纏繞成彈簧狀，然后將其連接到固定金具的其中一螺栓的根部，再旋緊螺栓。

3.8 母線的安裝

(1)連接螺栓應采用熱鍍鋅螺栓，螺栓連接的母線兩外側均應有平墊圈，相鄰螺栓墊圈間應有3 mm以上的凈距，螺母側應裝有彈簧墊圈或鎖緊螺母，螺栓應由下往上貫穿，長度宜露出螺母2～3扣。

(2)螺栓應受力均勻，不應使接線端子受到額外的應力，母線的接觸面應連接緊密，連接螺栓應用力矩扳手緊固，緊固力矩應符合規定力矩要求。

(3)管母線的搭接應符合要求，與變壓器套管接線板連接和穿墻套管接線端子的連接應采用銅皮軟連接且接頭應搪錫處理。

(4)母線的相序排列。當設計無規定時，應符合下列規定：

①上、下布置的交流母線由上到下排列為A、B、C相，直流母線正極在上，負極在下。

②水平布置的交流母線由盤后向盤面排列為A、B、C相，直流母線正極在后，負極在前。

③引下線的交流母線由左至右排列為A、B、C相，直流母線正極在左，負極在右。

4 結 語

絕緣管型母線的使用領域越來越廣，數量也越來越多。但是，絕緣管型母線也發生過許多故障，究其原因主要是接頭部位為其薄弱環節。各類絕緣母線的接頭基本類似，基本結構如圖2所示。絕緣母線的接頭內部裸露的導體部分采用空氣絕緣，其絕緣筒體兩端設置有密封法蘭(或使用密封膠)，密封法蘭通過O型密封圈和絕緣母線表面緊密接觸實現密封，法蘭和筒體側面通過密封墊進行密封。從實際運行效果看，由于絕緣母線表面并不十分規則，和O型圈之間的接觸可能存在微小氣隙，若安裝工藝稍微粗糙一些，密封效果就會不理想，在潮濕的環境中，接頭內部容易受潮甚至結露，此時極易發生霧閃或直接擊穿。為確保接頭部位的可靠運行，生產廠家需要從長期可靠運行的角度出發做好接頭部位的設計，以便于現場施工，確保密封可靠。對于空氣濕度較大的地區，應盡可能改善運行環境，降低空氣潮濕和凝露對絕緣母線的影響。