變電站絕緣管型母線的技術特點及運行維護

李誠誠 陳建寶 劉書磊 黎笑寒

摘要：介紹了目前國內應用比較廣泛的絕緣管型母線的結構型式及技術特點，從工藝流程、制作要點對樹脂澆注式、橡膠擠包式、絕緣帶繞包式進行了分析，并結合一起絕緣管型母線典型故障，對絕緣管型母線的運行維護提出了建議。

關鍵詞：絕緣管型母線；典型故障；運行維護

背景

隨著社會經濟的發展，我國電力行業也在巡視發展，變電站容量不斷擴大，變電站母線的電流也不斷增大。傳統的裸露母線漸漸成為變電站容量提升的瓶頸，新型的絕緣管型母線以絕緣性能好、載流量大優點在近年來得到了廣泛的應用。本文對目前國內應用較多的絕緣管型母線的結構型式及工藝流程進行了分析，并結合變電站絕緣管型母線在實際運行中出現過的一些問題提出了一些運行維護措施。

1絕緣管型母線的結構型式及技術特點

我國最早是在2002年引進引進德國PBP公司的技術，經研究開發后開始生產真空澆注類絕緣管型母線；之后，逐漸研發采用繞包制作工藝制作的絕緣管型母線。目前，我國主要采用的絕緣管型母線主要有樹脂澆注式、橡膠擠包式、絕緣帶繞包式三種型式的絕緣管型母線。

1.1樹脂澆注式絕緣管型母線

樹脂澆注式絕緣管型母線的絕緣材料為環氧樹脂，采用抽真空后壓力澆注浸漬的生產工藝。樹脂澆注式絕緣管型母線的金屬導電管母采用銅或鋁管，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材料，金屬屏蔽層采用銅絲網，外護套采用熱縮管和不銹鋼。

絕緣管型母線中間接頭中，導體連接采用銅帶軟連接，外部是預制的絕緣套筒，絕緣套筒有環氧樹脂絕緣層，內外非金屬半導電屏蔽層，金屬屏蔽層和外護套。

樹脂澆注式絕緣管型母線采用環氧浸漬紙絕緣，即在導體表面纏繞絕緣皺紋紙帶，再通過抽真空的方式使液態環氧充分浸入皺紋紙的氣體空隙中，最后固化形成絕緣。這種包繞式制備工藝決定了澆注式絕緣管型母線的端部適合采用電容屏的均壓形式；而由于抽真空需要在本體兩端加裝法蘭盤，因此中間接頭處絕緣宜采用屏蔽筒結構。因此，澆注類絕緣管型母線絕緣設計通常采用的結構是，本體兩端導體表面纏繞半導電紙層，端部絕緣紙層中纏入一定尺寸的多層電容屏結構，最后外部纏繞半導電層并敷接地導體，在最外層的護套層內，整體環氧浸漬，中間連接頭采用含反應力錐電容屏的環氧浸漬套筒形式。其設計的重、難點是根據材料場強確定電容屏的尺寸、位置。

1.2 橡膠擠包式絕緣管型母線

橡膠擠包式絕緣管型母線采用橡塑材料，如三元乙丙橡膠、硅橡膠或聚乙烯類材料作為主絕緣，擠包到導體表面后固化形成絕緣。擠包類絕緣管型母線端部均壓一般采用外部附加應力錐結構以均勻電壓，型式類似電力電纜終端；另外，目前擠包工藝難以在彎曲的導體表面擠出絕緣，擠包類絕緣管型母線的彎曲段均采用先在直段擠出絕緣，成型后導體連同絕緣一起彎曲的形式制造，因此，彎管部分的絕緣也是擠包類管型母線的設計要點之一。所以，橡膠擠包式絕緣管型母線絕緣設計時通常采用的結構是，本體為導體屏蔽層、絕緣層和絕緣屏蔽層構成的三層結構，端部無特殊均壓結構，但須與含有兩側應力錐、接地層均壓結構、導體連接處屏蔽層的預制式中間接頭向配合，構成完整的端部和連接處均壓結構。

橡膠擠包式絕緣管型母線絕緣結構設計的要點，一是絕緣和半導電材料的選擇，需要滿足擠出、固化過程中流動受控以保障絕緣偏心度控制在合理范圍內，本體彎管、套裝中間接頭時具有足夠的彈性和機械強度、不致損壞，且半導電材料和導電材料滿足一定過盈要求，彎曲時二者不致分離以形成氣隙；二是設計合理的應力錐結構均勻場強；三是須充分考慮彎曲段絕緣層厚度變薄以及機械應力作用下絕緣強度下降的影響。

1.3 絕緣帶繞包式絕緣管型母線

絕緣帶繞包式絕緣管型母線的生產技術是主要是借鑒干式互感器、穿墻套管、中壓單芯電纜和共箱封閉母線的生產技術發展而來的，其絕緣為聚酯薄膜或聚四氟乙烯帶表面涂硅油有機復合絕緣材料，采用絕緣帶繞包的生產工藝。絕緣帶繞包類絕緣管型母線由內而外依次為金屬導電管母、電容屏蔽絕緣層、金屬屏蔽層、外護套。電容屏蔽絕緣層由多層聚酯薄膜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，外護套采用熱縮管。

絕緣帶繞包式絕緣管型母線的中間接頭分為兩種，一種是半絕緣，導體連接為軟連接，絕緣為熱縮管；另一種是全絕緣，有的采用預制環氧樹脂筒，有的采用絕緣帶現場繞包。

絕緣帶繞包式絕緣管型母線采用絕緣帶（通常是聚四氟乙烯或聚脂薄膜）纏繞形成絕緣。在這種工藝條件下，繞包類絕緣管型母線一般采用多層電容屏均壓的方式均勻場強，而連接處絕緣結構設計較為靈活。如果導體采用等外徑連接方式，接頭處可采用半導電分層接續形成恢復接頭處絕緣至本體狀態，也可采用含有半導電屏蔽層的預制繞包類屏蔽筒結構。其設計的要點一是繞包類絕緣是多層絕緣復合結構，絕緣強度受工藝水平影響極大，且沿復合材料界面的法向和切向強度不同，不同搭接方式下絕緣結構強度不同，必須考慮這些條件的影響以設計各處絕緣場強許用值，據此配置合適的絕緣厚度；二是合理設計電容屏尺寸和位置，以保障端部和中間連接處場強均勻合理。

2 絕緣管型母線的運行維護

2.1 典型故障分析

2017年10月，某變電站110kV主變低壓側35kV母線發生接地告警，現場檢查發現低壓側絕緣管母A、C相擊穿。故障絕緣母線主絕緣采用聚四氟乙烯帶纏繞，含有多層鋁制電容屏結構。分析認為該絕緣管母聚四氟乙烯帶層間未能緊密纏繞，在運行過程中隨著水分的擴散逐步降低了絕緣管母的軸向及徑向絕緣強度，導致絕緣管母在運行過程中產生局部放電，逐步形成連續性放電通道。

2.2運行維護建議

為保證變電站絕緣管型母線的安全穩定運行，避免發生類似故障，對絕緣管型母線的運行維護提出以下建議：

（1）加強設備安裝和驗收階段的技術監督和管理，保證工藝和工序滿足要求，確保各項試驗參數滿足標準。

（2）在設備運行過程中應采用超聲波局部放電帶電檢測手段，并結合紅外測溫檢測溫度，對絕緣管型母線運行狀況進行綜合分析判斷。同時，要密切關注變電站高壓配電室的環境，合理控制溫濕度，及時消除設備受潮、絕緣表面污穢等問題，防止發生絕緣管型母線受潮降低絕緣引發的放電事故。

3 結語

本文淺談了變電站絕緣管型母線的技術特點，分析了一起絕緣管型母線典型故障，并對絕緣管型母線的運行維護提出了針對性的建議。希望本文可以為變電站絕緣管型母線的安全穩定運行提供一定的參考意義。

參考文獻：

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作者簡介：

李誠誠（1985-），女，工程師，主要從事變電運維管理工作。