全絕緣澆注母線在抽水蓄能電站工程的應用

呂騰瑞

（中國水利水電第十四工程局有限公司，云南 昆明650032）

1 電站概況

清遠抽水蓄能電站（以下簡稱清蓄電站）位于清遠市清新縣太平鎮境內，與廣州市的直線距離約75 km，屬國家“十一五”重點工程、廣東省重大能源保障項目。電站裝機4臺可逆式水輪發電機組，每臺機容量320 MW，總裝機容量1 280 MW，最高凈水頭502.7 m，額定轉速428.6 r/min。樞紐建筑物由上水庫、下水庫、輸水系統、地下廠房洞室群、開關站及永久公路等組成。機電設備安裝工程于2011年開工，首臺機于2015年11月30日投產發電，2016年8月30日，4臺機組全面投產發電。

2 清蓄電站選用全絕緣澆注母線原因

2.1 共箱母線的缺點

共箱母線采用空氣絕緣，為防止空氣濕度大引起的絕緣受損，常常加裝加熱器、小風扇等，但由于母線穿墻結構內外溫差較大以及停機或檢修時環境溫度冷熱交替，更容易出現空氣中水汽凝結，加熱、除濕裝置很難從根本上杜絕凝露現象。

惠州某電廠勵磁母線采用共箱母線，2007年9月，電廠運行人員在合1號機組勵磁開關后，DCS系統發出“接地”報警提示，觸發保護動作，致使勵磁開關跳閘。工作人員檢查后發現，勵磁母排大量結露，甚至存在積水，母排支撐絕緣子嚴重受潮，絕緣降低導致發生接地現象。

共箱母線單節長度有限，接頭數量一般較多，很難保證完好的密封性，停機或檢修時，接頭處特別容易受潮，進而出現絕緣降低，在雨季來臨時，這種現象會更為嚴重，給機組的安全運行帶來較大的隱患。

2.2 全絕緣澆注母線的優點

全絕緣澆注式母線（以下簡稱澆注母線）的絕緣材料由無機礦物質和環氧樹脂等材料混合而成，生產制作時，用澆注的辦法將各相母線包裹起來，澆注成直線段（4～6 m/段）、折線段及其他形狀的接頭部件，各部件之間用螺栓連接，在施工現場用澆注的方法將連接段進行澆注，使之成為同母線一樣的澆筑實體，成為一個完整的母線系統[1]。

圖1

澆注母線具有以下優點：

（1）絕緣性能好：澆注母線采用絕緣等級很高的復合材料整體澆注，連接段現場澆注，防護等級達IP68以上，可適用于環境濕度大、腐蝕環境中，而且能解決共箱母線容易出現凝露的問題。

（2）整體機械強度高：完全固化成型的澆注母線具有很高的機械強度，耐撞、耐磨，防撞等級通常可達IK10以上，無需任何的外殼保護附件，而且由于澆注材料的熱延展性與母線導體很接近，保證了母線在運行過程中不會因發熱而產生裂紋、鼓泡的現象。

（3）防火性能好：澆注母線絕緣材料采用不燃、難燃材料，非常適用于對消防等級要求高的場所。

（4）防腐蝕性能好：完全固化成型的澆注母線具有優良的耐酸、耐堿性，可適用于具有腐蝕性的環境中。

（5）占據空間小、便于布置：澆注母線的結構一般都比較緊湊，占據空間較小，整體占據空間只有傳統母線的30%左右，而且出廠前已按工程布置要求制作合適的直線段、折線段等，現場安裝布置極為方便。以電壓等級為10 kV的母線為例，澆注母線截面為360×225，而共箱母線的截面高達850×480，澆注母線具有極大的空間優勢。

（6）散熱性能好：澆筑母線的澆注材料中含有多種惰性無機礦物質，導熱系數較高，散熱性能極佳。

（7）運行維護方便：由于澆注母線的導電體完全澆筑在絕緣材料中，因此，不會發生絕緣電阻降低、導體表面氧化、連接段松動等現象，大大延長了使用壽命，一般使用壽命均在40年以上，基本實現零維護，很大程度的節約了運營成本。

基于上述原因，并充分考慮清蓄電站所在地氣候條件，清蓄電站選擇采用澆注母線做為電站的啟動母線。

3 全絕緣澆注母線安裝工藝

3.1 安裝流程（圖 2）

圖2 安裝流程圖

3.2 安裝注意事項

（1）安裝順序：先安裝水平段、再安裝垂直段；先安裝支撐結構段、再安裝吊裝結構段。

（2）倒運、吊裝注意事項：由于澆注母線自身重量比較重，而且表面比較光滑，因此在倒運、吊裝過程中要采取防護措施，建議采用木條進行支撐，尼龍繩進行固定或起吊，避免母線表面受損以及防止母線傾倒、墜落傷人。曾經在國內某抽水蓄能電站澆筑母線的安裝過程中，施工人員在倒運母線時，由于未對母線進行固定，在倒運過程中母線傾倒，導致母線絕緣受損和1人重傷，造成安全事故及經濟損失。

（3）安裝難度：母線安裝的難度在于各段母線連接處母排之間的相對距離很難控制，規范要求兩接頭母排之間的距離應控制在10 mm之內。為確保澆注母線安裝的精度，澆注母線兩端與設備的連接需采用軟連接，以保證有合適的調整空間；母線就位后，應先安裝母排與設備之間的軟連接，再調整、安裝段間的母排連接，所有母排連接前，均應使用酒精等清潔劑將母排清洗干凈。

（4）其他注意事項：澆注母線的安裝必須嚴格按照設計圖紙進行施工，直角段與換相段外觀尺寸很相似，必須做好標記，分類保管，防止混用；各連接部位使用的螺栓、墊片、彈片等均有不同的規格型號，安裝時必須根據設計圖紙進行使用，嚴禁根據經驗隨便使用，避免造成部分零配件被挪用后其他部位無零配件可用的現象。而且不同零配件的材料、機械強度均不同，隨意使用會造成安裝強度不夠及載流量不足的問題，導致連接部位在運行時產生絕緣降低、過熱等安全隱患。

3.3 試驗要求

（1）段間接觸電阻測試：由于母線段間連接部分是在現場澆注完成的，因此，接頭位置也是容易發生故障的地方。若現場施工時澆注材料配比控制不好或澆注工藝不規范，便會導致接觸電阻過大，運行時在接頭處便會產生過熱現象，長時間運行將會導致絕緣受損，甚至母線炸裂的后果。所以在接頭澆注完畢并完全固化后，要進行接觸電阻測試，測量值符合規程及制造廠家要求后，方可進行下一步的工作。

清蓄電站15.75 kV母線段間的接觸電阻均在0.8～1.0 μΩ，符合規程及制造廠家要求。

（2）絕緣電阻測量：清蓄電站15.75 kV澆注母線絕緣電阻均在15 000 MΩ以上（表1）。

（3）耐壓試驗：耐壓試驗按照GB/T16927.1、GB/T16927.2中的要求進行試驗，耐受電壓值按照規定耐壓值的75%進行，試驗結果符合規范要求且無放電現象。

4 結論

全絕緣澆注母線具有絕緣性能高、無振動、無凝露、占用空間小、安裝快捷等優點，對安裝空間小、環境濕度較大的工程十分實用。

清蓄電站15.75 kV澆注母線自2015年11月投入使用至今，運行穩定，避免了潮濕環境中母線產生凝露的安全隱患，基本實現零維護、零隱患的運行要求，并成為行業爭相效仿的典范。