封閉母線

封閉母線(Enclosed busbars或者Closed busbars)是由金屬板（鋼板或鋁板）為保護外殼、導電排、絕緣材料及有關附屬檔案組成的母線系統。

包括離相封閉母線、共箱（含共相隔相）封閉母線和電纜母線，廣泛用於發電廠、變電所、工業和民用電源的引線。

基本介紹

• 中文名：封閉母線
• 外文名：Enclosed busbars
• 英文別稱：Closed busbars
• 屬性：電力行業
• 包含：電纜母線等
• 用途：發電廠等

組成

主要由母線導體、支持絕緣子和防護禁止外殼三部分組成。導體和外殼均採用鋁管結構。另封閉母線採用了微正壓裝置，防止絕緣子結露受潮，提高了運行的安全可靠性。

離相封閉

用途

離相封閉母線是廣泛套用於50MW 及以上發電機引出線迴路及廠用分支迴路的一種大電流傳輸裝置

特點

離相封閉母線導體和外殼均採用鋁板卷制焊接而成具有以下特點：

1.減少接地故障避免相間短路離相封閉母線因有外殼保護可消除外界潮氣灰塵以及外物引起的接地故障母線採用分相封閉也杜絕相間短路的發生

2 消除鋼結構發熱離相封閉母線採用外殼禁止可從根本上解決鋼結構感應發熱的問題

3 減少相間短路電動力由於外殼上渦流和環流的雙重禁止作用使相間導體所受的短路電動力大為降低

4 提高運行的安全可靠性該廠的盆式絕緣子採用SMC壓制而成母線封閉後從而防止絕緣子結露同時採用測氫和測溫等裝置其測量信號可就地顯示或傳至DCS系統提高運行的安全可靠性母線封閉後也為採用通風冷卻創造了條件

5 封閉母線由工廠成套生產質量有保證運行維護工作量小施工安裝簡便而且不需設定網欄簡化了對土建的要求

6 外殼在同一相內包括分支迴路採用電氣全連式並採用多點接地使外殼基本處於等電位接地方式大為簡化並杜絕人身觸電危險。

存在危險

封閉母線在運行過程中，經常面臨機組的抖動、母線內外溫差的變化、土建基礎的位移、密封膠老化等諸多因素影響，導致封閉母線原有的密封結構遭到破壞，母線內外的空氣自由流通置換，外界空氣中的灰塵、雜質、帶電粒子、水霧等就會侵入到母線內部，對母線內部造成污染。

共相封閉

用途

共箱封閉母線包括不隔相共箱封閉母線、隔相共箱封閉母線及交直流勵磁共箱母線，廣泛用於100MW 以下發電機引出線與主變壓器低壓側之間或75MW 及以上機組廠用變壓器低壓側與高壓配電裝置之間的電流傳輸。共箱封閉母線也可用於發電機交直流勵磁迴路、變電所用電引入母線或其它工業民用設施的電源引線。

特點

共箱封閉母線導體採用銅鋁母排或槽鋁槽銅，結構緊湊，安裝方便，運行維護工作量小，防護等級為IP54， 可基本消除外界潮氣灰塵以及外物引起的接地故障。外殼採用鋁板製成，防腐性能良好，並且避免了鋼製外殼所引起的附加渦流損耗，外殼電氣上全部連通並多點接地，杜絕人身觸電危險並且不需設定網欄，簡化了對土建的要求，根據用戶需要可在母排上套熱縮套管在箱體內安裝加熱器及呼吸器等以加強絕緣。

分相封閉

分相封閉母線在大型發電廠中的使用範圍為：從發電機出線端子開始，到主變壓器低壓側引出端子的主迴路母線，自主迴路母線引出至廠用高壓變壓器和電壓互感器、避雷器等設備櫃的各分支線。

分相封閉母線主要用於大型發電機組，對200MW及以上發電機引出線迴路中採用分相封閉母線的目的是：

（1）減少接地故障，避免相間短路。大容量發電機出口的短路電流很大，給斷路器的製造帶來極大困難，發電機也承受不了出口短路的衝擊。封閉母線因有外殼保護，可基本消除外界潮氣。灰塵以及外物引起的接地故障，提高發電機運行的連續性。母線需要分相封閉，也基本杜絕相間短路的發生。

（2）消除鋼構發熱。敝漏的大電流母線使得周圍鋼構和鋼筋在電磁感應下產生渦流和環流，發熱溫度高、損耗大，降低構築物強度。封閉母線採用外殼禁止可以根本上解決鋼構感應發熱問題。

（3）減少相間短路電動力。當發生短路很大的短路電流流過母線時，由於外殼的禁止作用，使相間導體所受的短路電動力大為降低。

（4）母線封閉後，便有可能採用微正壓運行方式，防止絕緣子結露，提高運行安全可靠性，為母線採用通風冷卻方式創造了條件。

（5）封閉母線由工廠成套生產，質量較有保證，運行維護工作量小，施工安裝簡便，而且不需設定網欄，簡化了結構，也簡化了對土建結構的要求。

在200MW及以上發電機引出線迴路中，採用分相封閉母線的優點是：由於母線封閉在外殼內，不受環境和污穢影響，防止相間短路和消除外界潮氣、灰塵引起的接地故障，同時由於外殼多點接地，保證人觸及時的安全；由於外殼渦流和環流的禁止作用，使殼內的磁場大為減弱，外部短路時，母線間的電動力大大降低；當電流通過母線時，外殼感應出來的環流也禁止了殼外磁場，解決了附近鋼構的發熱問題；外殼可作為強制冷卻的通道，提高了母線的載流量；安裝維護工作量小。不過也有些缺點，主要是：由於環流和渦流的存在，外殼將產生損耗；有色金屬消耗量大；母線散熱條件差。

分相封閉母線按外殼電氣連線方式的不同，可分為：分段絕緣式、全連式和帶限流電抗器的全連式共三種。其中第三種在我國尚未採用。

常見問題

分析及處理

1、原因分析

(1) 有資料表明，由於全連式封閉母線外殼環流的集膚效應與鄰近效應，三相併排布置圓管載流導體的中相附加電阻與三相平均附加電阻之比接近2倍，因此中相封閉母線外殼的溫升都高於邊相。

(2) 發電機封閉母線伸縮節處內藏12片截面120mm×10mm的跨接鋁排（均勻分布），鑒於圓導體的集膚效損耗係數Kf=r/r0≈1(式中：r 是交流電阻，r0是直流電阻)，可認為封閉母線外殼迴路由於電磁感應而產生的環流也是均勻分布的，即正常情況下每片跨接鋁排通過的環流約為發電機負荷電流的1/12。

(3) 該伸縮節處的跨接鋁排雖為內藏式，但可初步判斷過熱處的內藏跨接鋁排有接觸不良現象。根據全連式封閉母線外殼環流損耗的計算公式Pc=I2krkoKf.式中Ik為外殼環流；rko為外殼直流電阻；Kf為外殼的集膚效應損耗係數，在厚度不大於8mm時可取為1。

顯見，隨著過熱處內藏跨接鋁排的接觸不良，該部位的直流電阻rko將同步上升，引起該處的環流損耗Pc成正比例上升，勢必引起局部過熱。且隨著機組負荷的變化，外殼環流Ik相應變化，環流損耗Pc與外殼環流（有效值）的平方成正比，溫升必然隨之相應變化。

2、處理方法

2.1運行中處理方案的似定

(1)缺陷未處理前，聯繫省中調適當降低5號發電機有功、無功負荷，電氣運行值班員加強巡檢，做好連續測溫工作，安裝一台臨時排風扇，外部吹風降溫，儘量控制過熱處的溫度。

(2)伸縮節兩端軟接箱外側每側法蘭均有24顆固定螺栓，擬在每對螺栓間逐一加裝連線小鋁排，以期對內藏式跨接鋁排實施分流，從而降低發熱。

由於封閉母線外殼是三相短路並接地的，鋁外殼上感應的軸向電動勢與大地間無電位差，故可在不停機的條件下實施。

2.2　停機後處理過程

(1)解體伸縮節橡膠套，經查各跨接鋁排的固定螺栓雖無嚴重的鬆動現象。但部分緊固螺絲有明顯的電化腐蝕造成接觸不良而導致過熱的痕跡，特別是過熱處所對應的固定螺絲狀況尤甚。解開12塊跨接過渡鋁排，對過熱、電化腐蝕部位進行打磨後塗抹增強導電性和防氧化性的電力脂，以消除接觸電阻大造成的發熱。

(2)考慮到5號發電機組已運行多年（1981年投運），為增強B相封閉母線伸縮節連線處的載流量，仍按上述處理方案，在B相伸縮節兩端軟接箱外法蘭間加裝24根截面50mm×5mm連線小鋁排，以期對12塊內藏式跨接鋁排進行分流，同時增大表面散熱能力、處理情況如圖1所示。

3、效果檢測

(1)發電機組運行帶200MW負荷時，用遠紅外測溫儀測得封閉母線B相原過熱處的溫度為50℃，同法蘭其它部位的溫度也降至50℃以下。夏季高溫天氣帶210MW時，B相封閉母線伸縮節法蘭處溫度也在65℃以下，降溫效果明顯，5號發電機組圓滿完成了迎峰度夏任務。

(2)210MW負荷時，用鉗型電流表測得新加裝的B?相封閉母線伸縮節處連線小鋁排每根通過的電流均在25A左右，達到了預期的分流目的。

4、結束語

通過以上200MW發電機組封閉母線伸縮節軟接箱外側法蘭局部過熱的發現、分析與處理，建議有大型機組的發電廠應重視以下事項：

(1)遠紅外測溫儀用於電氣專業運行現場的巡檢是非常必要和重要的；

(2)應將發電機的封閉母線伸縮節列入電氣專業巡檢設備，將發熱作為重要巡檢內容；

(3)一旦發現伸縮節外法蘭處有超溫現象，在短期無停機的機會時，可採用運行中處理方案，減少機組的非計畫停運；

(4)機組檢修時，應針對發電機封閉母線運行中溫升高的具體情況，認真檢查並修復伸縮節處內藏跨接鋁排的接口，以充分保障發電機組的可用性。