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摘 要：分析电站原母线情况，进行母线设计选型，技术方案综合比较，最终确定母线类型为全浇注母线，通过计算选择具体规格，介绍母线的型式试验、出厂试验、现场施工，介绍母线的投运、运维检修情况。从实际效益出发说明母线改造的结果
关键词：母线改造 全浇注 安全可靠性
一、引言
某水电站1987年建成投产，高水头引水式电站，地下厂房，装机容量4×40MW，发电机与主变连接方式为两机一变扩大单元。发电机出口引出母线为敞开式矩形铝母线，发电机至主变低压侧连接母线为敞开式双槽铝母线。
电站的敞开式铝母线在上世纪八十年代投运，运行过程中存在诸多问题。（1）运行可靠性差，母线老化，绝缘性能下降。防小动物及防腐蚀性能差，母线接头处易发热，周围钢结构产生涡流和环流，降低构筑物强度，母线运行缺陷多，发生过短路接地事故;（2）安全隔离性差，带电导体裸露在外，与人员没有可靠隔离，依靠外部隔离网、复杂的防误装置、人员工作自我约束进行预防，存在人员触电的严重安全隐患。（3）占地空间大，美观性差。母线作用是汇集、分配和传送电能，是发电厂的重要电气元件。母线一旦发生事故，会使连接在母线上的所有元件停電，包括机组和厂用电，后果十分严重。敞开式铝母线已成为电站安全运行的短板，因此更换先进的母线势在必行。
二、母线选型
从目前市场上选择电力系统主要应用的三种母线形式，即电缆母线、箱式封闭母线、全浇注式母线，从各方面进行比较分析。
1.三种母线简述：
（1）电缆母线：用电缆作为载流母线，通过专用接头与设备相连。
（2）箱式封闭母线：用金属外壳（非磁性）将导体和绝缘封闭起来，导体用绝缘子支撑，外壳采用槽钢抱箍固定在基础构架上，按结构主要分为分相封闭母线及共箱封闭母线，
（3）全浇注式母线：导体为高导电率铜排，导体外面用复合绝缘材料浇注，三相浇注成一体。
2.技术方案比较：
（1）安全可靠性方面比较
电缆母线、箱式封闭母线、全浇注式母线这三种母线，带电导体与人员完全隔离，有效防止人员触电。
电缆母线设备寿命周期短，受外部环境影响大。外护套容易发生机械损伤;容易受到小动物破坏;防潮性能差，由电缆头密封不良导致进水受潮，由绝缘层逐步受潮生成电化树枝和水树枝，导致绝缘降低甚至击穿。电缆母线在线监测方法有限，故障点难已及时发现。电缆修复技术复杂，恢复投运所需时间长，造成发电量损失大。
箱式封闭母线防潮防尘性能弱，密封性容易遭到损坏，造成母线结露、闪络、水侵入等隐患，引发母线事故。导体散热条件较差，外壳温升较高。母线桡性较差，抗震能力较弱。
全浇注式母线机械强度高，防护等级高，绝缘性能稳定，防火、防潮、防尘、防腐蚀，抗震能力强。全浇注式母线存在故障点不易发现、母线损坏后修复处理困难的问题。
（2）空间方面比较：
电站为地下厂房，母线层空间狭窄，层高4.25m，风洞边墙至厂房上游墙壁间距3.2m，还需留有巡检通道。发电机出口开关设备由敞开式开关改为金属铠装封闭固定式开关柜，开关柜高度2.5m，母线只能设置在开关柜上方，因此留给母线的空间很小。
箱式封闭母线横截面（带铝制外壳）约为1200×700mm，还需要较大的施工焊接工作空间，需现场空间最大。全浇注式母线断面尺寸约为600×400mm，尺寸为箱式封闭母线一半，施工空间要求不高。电缆母线尺寸和要求施工空间最小。
三、母线安装
1.母线组成部分：
（1）4套15kV三相一体浇注式封闭母线（PH10EC3-1000），为发电机出口至开关柜、电压互感器之连接。每套包括：发电机出口处母排接头及封罩、水平母线、异形弯头、开关柜接头、螺栓及连接件、安装支架、专用器具和备品备件。
（2） 2套15kV三相一体浇注式封闭母线（PH20EC3-3000），为发电机开关柜至1号（2号）主变压器之连接。每套包括：直线段母线、与发电机开关柜连接的分支、水平90°弯头、垂直90°弯头、母线伸缩接头、螺栓及连接件、安装支架、专用器具和备品备件。
2.型式试验：
（1） 温升试验
按《高压开关设备和控制设备标准的公用技术要求》规定，周围温度35℃，最高温度40℃，全浇注母线通以额定电流，待其温度稳定后，各部温升不超过最高允许温升（导体最高允许温升为50℃，螺栓连接的导体镀银接触面最高允许温升为65℃）。封闭母线试验段应是三相，最小长度5米，每相至少有一个螺栓连接点，外壳两端应封闭并同时要便于母线引出。
（2） 动、热稳定试验
按《高压开关设备和控制设备标准的公用技术要求》的规定进行动、热稳定试验，结果符合产品规格要求。
（3） 绝缘电阻测量
用2500V兆欧表测量导体对外壳的导体与导体绝缘电阻，其值大于1000MΩ。
4.母线施工
（1） 拆除设备原母线，包括：原有4段发电机出口母线、两段发电机至主变低压侧母线、安全防护网、母线支架、构架。
（2） 业主方对到货母线各单元逐项清点接收，核对规格、数量、图纸资料、试验报告。
（3） 母线吊装
a） 确定基准点，画出母线走向的中心线，搭设脚手架。脚手架应满足起吊重物的要求，吊点位置加装剪刀架保护。
b） 使用手动葫芦，将分段母线拉至安装位置。根据中心线打孔，使用电钻，打内牙式膨胀螺栓，安装Φ12全牙螺杆，固定吊杆和绝缘支撑座。所有吊架的安装必须便于调整高度。吊架的间距不大于1.5m。
（4） 分段连接。
a） 对接板铜排以及母线铜排进行清洁处理。紧固连接螺栓，铜排与搭接片之间接触紧密，使用力矩扳手进行初次紧固和最终紧固，各螺栓扭力力矩不小于74牛·米。
b） 测量母线铜排结合处每相接触电阻。接触电阻小于5μΩ。
c） 重点工序：现场环境要求，温度5℃以上，湿度85%以下，组立接头浇筑模具，安装在两端母线上，每边至少超过30mm以上。橡皮封口套与浇筑模具接合紧密，螺栓紧固，避免灌注时原料从缝隙泄漏。将浇筑原料与注塑混合剂按比例混合，使用搅拌机和真空泵进行真空搅拌。浇注须从模具的一侧倒入，并用手或橡胶锤轻轻拍击模具侧面和底部，使浇注料均匀充满，气泡迅速排出。用刮刀修护灌注面，使其外表面水平。
d） 当原料凝固后，拆掉模具加强板处的固定螺栓，用橡胶锤轻轻敲击模具侧面，使其脱离，清理模具内侧以及橡胶条上的模注料。
（5） 浇筑完成24小时后，进行接触电阻及绝缘电阻测试。
（6） 用软连接与发电机出口开关柜及主变相连。
（7） 将母线支撑结构的金属部分与厂房接地网可靠连接。
（8） 两段母线分段依次施工，工期各为40天。
五、结论
将敞开式母线改造为三相一体全浇注母线。母线投运至今，零缺陷，未发生母线故障及事故。母线运行可靠性大大提高，避免了外部环境对母线带来的不良影响，消除了人员工作的安全隐患，提高电站整体设备安全水平。减轻电站运维检修工作量，减少电量损失，提高了电站经济效益。
参考文献：
[1] 电力设备预防性试验规程， DL/T 596—1996， 中华人民共和国电力工业部，1996。
[2] 金属封闭母线， GB/T8349-2000， 国家质量技术监督局，2000。
[3] 高压开关设备和控制设备标准的公用技术要求，GB/T 11022-2011，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，2012。
关键词：母线改造 全浇注 安全可靠性
一、引言
某水电站1987年建成投产，高水头引水式电站，地下厂房，装机容量4×40MW，发电机与主变连接方式为两机一变扩大单元。发电机出口引出母线为敞开式矩形铝母线，发电机至主变低压侧连接母线为敞开式双槽铝母线。
电站的敞开式铝母线在上世纪八十年代投运，运行过程中存在诸多问题。（1）运行可靠性差，母线老化，绝缘性能下降。防小动物及防腐蚀性能差，母线接头处易发热，周围钢结构产生涡流和环流，降低构筑物强度，母线运行缺陷多，发生过短路接地事故;（2）安全隔离性差，带电导体裸露在外，与人员没有可靠隔离，依靠外部隔离网、复杂的防误装置、人员工作自我约束进行预防，存在人员触电的严重安全隐患。（3）占地空间大，美观性差。母线作用是汇集、分配和传送电能，是发电厂的重要电气元件。母线一旦发生事故，会使连接在母线上的所有元件停電，包括机组和厂用电，后果十分严重。敞开式铝母线已成为电站安全运行的短板，因此更换先进的母线势在必行。
二、母线选型
从目前市场上选择电力系统主要应用的三种母线形式，即电缆母线、箱式封闭母线、全浇注式母线，从各方面进行比较分析。
1.三种母线简述：
（1）电缆母线：用电缆作为载流母线，通过专用接头与设备相连。
（2）箱式封闭母线：用金属外壳（非磁性）将导体和绝缘封闭起来，导体用绝缘子支撑，外壳采用槽钢抱箍固定在基础构架上，按结构主要分为分相封闭母线及共箱封闭母线，
（3）全浇注式母线：导体为高导电率铜排，导体外面用复合绝缘材料浇注，三相浇注成一体。
2.技术方案比较：
（1）安全可靠性方面比较
电缆母线、箱式封闭母线、全浇注式母线这三种母线，带电导体与人员完全隔离，有效防止人员触电。
电缆母线设备寿命周期短，受外部环境影响大。外护套容易发生机械损伤;容易受到小动物破坏;防潮性能差，由电缆头密封不良导致进水受潮，由绝缘层逐步受潮生成电化树枝和水树枝，导致绝缘降低甚至击穿。电缆母线在线监测方法有限，故障点难已及时发现。电缆修复技术复杂，恢复投运所需时间长，造成发电量损失大。
箱式封闭母线防潮防尘性能弱，密封性容易遭到损坏，造成母线结露、闪络、水侵入等隐患，引发母线事故。导体散热条件较差，外壳温升较高。母线桡性较差，抗震能力较弱。
全浇注式母线机械强度高，防护等级高，绝缘性能稳定，防火、防潮、防尘、防腐蚀，抗震能力强。全浇注式母线存在故障点不易发现、母线损坏后修复处理困难的问题。
（2）空间方面比较：
电站为地下厂房，母线层空间狭窄，层高4.25m，风洞边墙至厂房上游墙壁间距3.2m，还需留有巡检通道。发电机出口开关设备由敞开式开关改为金属铠装封闭固定式开关柜，开关柜高度2.5m，母线只能设置在开关柜上方，因此留给母线的空间很小。
箱式封闭母线横截面（带铝制外壳）约为1200×700mm，还需要较大的施工焊接工作空间，需现场空间最大。全浇注式母线断面尺寸约为600×400mm，尺寸为箱式封闭母线一半，施工空间要求不高。电缆母线尺寸和要求施工空间最小。
三、母线安装
1.母线组成部分：
（1）4套15kV三相一体浇注式封闭母线（PH10EC3-1000），为发电机出口至开关柜、电压互感器之连接。每套包括：发电机出口处母排接头及封罩、水平母线、异形弯头、开关柜接头、螺栓及连接件、安装支架、专用器具和备品备件。
（2） 2套15kV三相一体浇注式封闭母线（PH20EC3-3000），为发电机开关柜至1号（2号）主变压器之连接。每套包括：直线段母线、与发电机开关柜连接的分支、水平90°弯头、垂直90°弯头、母线伸缩接头、螺栓及连接件、安装支架、专用器具和备品备件。
2.型式试验：
（1） 温升试验
按《高压开关设备和控制设备标准的公用技术要求》规定，周围温度35℃，最高温度40℃，全浇注母线通以额定电流，待其温度稳定后，各部温升不超过最高允许温升（导体最高允许温升为50℃，螺栓连接的导体镀银接触面最高允许温升为65℃）。封闭母线试验段应是三相，最小长度5米，每相至少有一个螺栓连接点，外壳两端应封闭并同时要便于母线引出。
（2） 动、热稳定试验
按《高压开关设备和控制设备标准的公用技术要求》的规定进行动、热稳定试验，结果符合产品规格要求。
（3） 绝缘电阻测量
用2500V兆欧表测量导体对外壳的导体与导体绝缘电阻，其值大于1000MΩ。
4.母线施工
（1） 拆除设备原母线，包括：原有4段发电机出口母线、两段发电机至主变低压侧母线、安全防护网、母线支架、构架。
（2） 业主方对到货母线各单元逐项清点接收，核对规格、数量、图纸资料、试验报告。
（3） 母线吊装
a） 确定基准点，画出母线走向的中心线，搭设脚手架。脚手架应满足起吊重物的要求，吊点位置加装剪刀架保护。
b） 使用手动葫芦，将分段母线拉至安装位置。根据中心线打孔，使用电钻，打内牙式膨胀螺栓，安装Φ12全牙螺杆，固定吊杆和绝缘支撑座。所有吊架的安装必须便于调整高度。吊架的间距不大于1.5m。
（4） 分段连接。
a） 对接板铜排以及母线铜排进行清洁处理。紧固连接螺栓，铜排与搭接片之间接触紧密，使用力矩扳手进行初次紧固和最终紧固，各螺栓扭力力矩不小于74牛·米。
b） 测量母线铜排结合处每相接触电阻。接触电阻小于5μΩ。
c） 重点工序：现场环境要求，温度5℃以上，湿度85%以下，组立接头浇筑模具，安装在两端母线上，每边至少超过30mm以上。橡皮封口套与浇筑模具接合紧密，螺栓紧固，避免灌注时原料从缝隙泄漏。将浇筑原料与注塑混合剂按比例混合，使用搅拌机和真空泵进行真空搅拌。浇注须从模具的一侧倒入，并用手或橡胶锤轻轻拍击模具侧面和底部，使浇注料均匀充满，气泡迅速排出。用刮刀修护灌注面，使其外表面水平。
d） 当原料凝固后，拆掉模具加强板处的固定螺栓，用橡胶锤轻轻敲击模具侧面，使其脱离，清理模具内侧以及橡胶条上的模注料。
（5） 浇筑完成24小时后，进行接触电阻及绝缘电阻测试。
（6） 用软连接与发电机出口开关柜及主变相连。
（7） 将母线支撑结构的金属部分与厂房接地网可靠连接。
（8） 两段母线分段依次施工，工期各为40天。
五、结论
将敞开式母线改造为三相一体全浇注母线。母线投运至今，零缺陷，未发生母线故障及事故。母线运行可靠性大大提高，避免了外部环境对母线带来的不良影响，消除了人员工作的安全隐患，提高电站整体设备安全水平。减轻电站运维检修工作量，减少电量损失，提高了电站经济效益。
参考文献：
[1] 电力设备预防性试验规程， DL/T 596—1996， 中华人民共和国电力工业部，1996。
[2] 金属封闭母线， GB/T8349-2000， 国家质量技术监督局，2000。
[3] 高压开关设备和控制设备标准的公用技术要求，GB/T 11022-2011，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，2012。