110kV变电站室外10kV母线桥改造方案

一、概述

随着公司的发展，用电负荷不断增加，对电力设备安全运行和供电可靠性的要求也越来越高。变电站的一次设备的安全稳定运行直接影响到公司的生产和生活用电，确保一次设备安全运行，及时消除各类隐患和缺陷是确保安全供电的关键所在。110kV变电站10kV封闭式母线桥在高负荷运行下，往往会受到机械振动、电磁共振、环境、温度等影响，从而引发事故。2#主变2012年发生一起母线桥接地短路事故，今年4月19日1#主变也发生同样事故，两起事故给公司带来严重影响。为保证变电站设备安全运行，特提出母线桥整改方案。

二、现状分析

110kV变电站两台变压器低压侧母线采用矩形母线封闭（封闭母线），母线型号TMY-2(125×10)，设计满载电流3600A，使用铝合金封闭。单根母线长度约为18m（需实地测量），共6根母线。

现矩形母线由11个母线单元组成，各个单元通过螺栓连接，在大电流运行时连接处容易发热。

变电站位于3号主井上矿点正南面，东西两面临公路，粉尘大，同时粉尘中带有可导电的铁精粉微粒，设计封闭式之初是为了可以防粉尘，同时可以防小动物。

封闭母线与变压器接口处使用绝缘挡板封闭，在雨天、雾霾和高湿天气情况下潮气容易从绝缘挡板缝隙中进入封闭母线，使得内部温度高湿度大。

变电站自2009年运行以来，随着公司由基建转入生产，负荷逐渐增加，尤其2014年，最大负荷达到49000kW，在静止型动态无功补偿装置(SVC)的补偿下，最大运行电流可达3000A，母线将发热，密闭式母线内部热量无法排出，加之夏季强光直接照射封闭母线铝合金表面，内部温度很高。

二、改造必要性分析

1、主变在运行时产生的轻微震动经铜排传递到封闭式母线桥时，极易产生共振。封闭式母线桥会对轻微震动产生放大作用，敞开式母线桥则可降低振动。

2、母线单元之间的连接是否可靠，直接关系到整个供配电系统的安全运行。各单元连接处电阻较中间部位高，易发热，继而引起接头处氧化，电阻继续增加，形成恶性循环，对供电安全带来威胁。同时母线桥封闭后，很难了解内部情况，不能及时掌握内部情况变化。

3、封闭母线在高温情况下运行直接影响母线的载流量，同时温度过高将大大降低母线和绝缘热缩套管的使用寿命。

4、封闭式母线桥内部空气不流动，在遭遇恶劣天气极易潮气容易倾入，导致母线对地绝缘降低，及易发生接地击穿事故。

5、母线整体封闭使内部灰尘不便维修人员发现和清理。

三、改造整体思路

1、拆除室外现有封闭母线，将其改造为敞开式母线桥(只改动户外母线，户内封闭母线不变)。

2、户内外母线以穿墙瓷套管连接。

3、户内穿墙套管处使用软母线连接，长度为400mm，同时将单相两软母线安装时错位10度左右，相间错位10度左右，以进一步减小电磁震动。

4、管母绝缘材料采用环氧树脂浇筑；同时改造时支撑母线的支柱瓷瓶选用电压等级为35kV的防污型瓷瓶。

5、敞开式母线桥所有连接处两侧各增加1到2个增爬群，以降低爬电距离。

6、母线的改造尽量利用原有的基础支架，减少工程量和工程难度。

7、对2#主变在停运期间提前改造完成，为1#主变改造做准备。

8、合理安排好1#主变改造时间，在最短时间完成改造投入使用。

图1 改造前封闭母线

图2 改造后效果图

四、改造方案

目前变压器10kV出口所使用的母线有管型绝缘母线、矩形母线等。全国范围内大容量变压器10kV出口大部分采用的是管型绝缘母线(相当于空心电缆)和矩形母线，两种母线特点如下：

矩形母线为传统老站使用，载流量较大，使用普通热缩套管，绝缘性能差，散热较差，抗电气震动差，连接单元多等缺点。

而复合绝缘管型母线有矩形敞开式母线不具有的优点。

① 具有载流量大，超强散热能力，主导体为空芯铜管，电流分布均匀，最高额定电流可达12000A。

② 集肤效应低、功率损耗小。

③ 允许应力大、机械强度高，管型母线为矩形母线的4倍，单条母线跨距最长可达8米，无需中间连接或连接极少。

④ 电气绝缘性能强，主绝缘材料采用有“绝缘之王”美誉的聚四氟乙烯定向薄膜，可在-200℃-+250℃范围保持正常的绝缘性能。

⑤ 管型母线电缆导体内部无凝露，无相间接地短路因素，一次安装终身免维护。

综上可以看出绝缘管型母线在性能上具有绝对优势，且矩形敞开式母线桥和复合绝缘管型母线桥在施工方案上也有很大区别，矩形敞开式母线桥安装复杂，而复合绝缘管型母线安装较为简单，以下为两个安装方案对比。

方案一：矩形敞开式母线桥方案

1、拆除现有封闭母线。

2、改造现有母线桥桥架（支柱瓷瓶多）。

3、安装穿墙套管2套和36组支撑瓷瓶。

4、连接3相66块母线单元，两台变压器共计132块，使用480条螺栓连接（主变10kV侧使用双排，TMY-2(125×10)，单相单排由11各单元组成，单元间使用4条螺栓连接）。

5、连接变压器和室内封闭母线。

6、绝缘性能测试。

7、投运使用。

    方案二：复合绝缘管型母线桥方案

1、拆除现有封闭母线。

2、利用现有母线桥桥架稍加改动（支柱瓷瓶少）。

3、安装穿墙套管2套和8组支撑瓷瓶。

4、管母线无中间接头，整体直接安装，无需连接。

6、连接变压器和室内封闭母线。

7、绝缘性能测试。

8、投运使用。

表1 管型绝缘母线与矩形母线施工情况对照表

① 管型绝缘母线绝缘性能、机械强度、散热性能、抗电气震动和抗环境干扰等技术性能上具有绝对优势。

通过以上对比分析，长远发展看改造成管型绝缘母线桥较为实际。

五、结论

通过对110kV变电站现状分析，变电站在封闭母线下长期运行存在隐患，2012年和2014年两起事故就是典型例子，其危害性之大直接影响全公司井下排水、通风安全，对公司生产任务的完成也造成直接影响。所以110kV变电站10kV室外封闭母线桥改造已势在必行。

综合各项对比和分析，改造应采用管型绝缘母线桥（方案二，绝缘材料采用环氧树脂浇筑）。

安徽开发矿业提升动力部

                                      2014.6.28