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        火山巖絕緣澆鑄母線

        2021-03-24 06:34:20毛德海
        農(nóng)村電氣化 2021年3期
        關(guān)鍵詞:配電室火山巖溫升

        毛德海

        (北京鑄安精電科技有限公司,北京 朝陽100023)

        在電力系統(tǒng)中,母線將配電裝置中各個(gè)載流分支回路連接在一起,承擔(dān)匯集、分配和傳送電能重要作用。母線按外形結(jié)構(gòu)可分為:硬母線(包括矩形、槽型、管型母線)、軟母線(包括銅、鋁絞線等)、封閉母線(包括共箱、密集母線等)、澆鑄母線?;鹕綆r是經(jīng)過1200 ℃高溫焙燒的天然無機(jī)料,科學(xué)提煉研磨加工后,與添加劑攪拌成粥狀澆鑄料;將銅或鋁母排按照技術(shù)要求在模具內(nèi)排列好,倒入澆鑄料并常溫固化后形成火山巖澆鑄絕緣母線。

        火山巖絕緣澆鑄母線構(gòu)成:99.9%電解銅+火山巖顆粒+環(huán)氧樹脂(少量)+固化劑(少量)等,常溫4 h固化。

        本文介紹以火山巖作為主要材料的澆鑄母線-火山巖絕緣澆鑄母線。在我國的實(shí)際應(yīng)用中,也取得了優(yōu)良的運(yùn)行業(yè)績,完全彌補(bǔ)了傳統(tǒng)母線和電纜在運(yùn)行時(shí)的各種缺憾。同時(shí),以我們對此母線的理解,在民用配電應(yīng)用領(lǐng)域,將會有更加顯著的安全運(yùn)行前景和節(jié)能環(huán)保效果。使民用配電系統(tǒng)提升到一個(gè)新高度,實(shí)現(xiàn)配電免維護(hù)運(yùn)行。

        1 材料性能分析

        火山巖為天然無機(jī)料,具備環(huán)保特性。經(jīng)過研磨顆粒、分離金屬,與環(huán)氧樹脂和固化劑攪拌后成為復(fù)合澆鑄材料進(jìn)行澆鑄。具有絕緣、環(huán)保特性(從生產(chǎn)到運(yùn)行,不產(chǎn)生有害垃圾或氣體)不自燃、不助燃、自熄性。

        火山巖顆粒與少量環(huán)氧樹脂固化后,呈絲網(wǎng)狀黏結(jié)結(jié)構(gòu),透氣并富有彈性,可吸收澆鑄層與銅鋁排熱膨脹系數(shù)差異,長年在任何氣候條件下運(yùn)行,其整體性完好如初,不會產(chǎn)生裂縫;澆鑄層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成無數(shù)微孔,具有天然煙囪效應(yīng),將導(dǎo)體運(yùn)行產(chǎn)生的熱量迅速導(dǎo)出,節(jié)能降損性能優(yōu)越。

        火山巖穩(wěn)定性強(qiáng),防水、防污染性能優(yōu)越,在石化企業(yè)、高鹽霧地區(qū)(海港、造船廠、海濱城市)或在水(海水)下長期安全運(yùn)行。

        火山巖天然絕緣性能和復(fù)合材料抗外力能力優(yōu)于同類火山巖絕緣澆鑄母線。

        2 火山巖絕緣澆鑄母線和配件及敷設(shè)環(huán)境

        火山巖絕緣澆鑄母線接頭工藝多種接頭均采用壓接緊固+澆鑄緊固雙重固鎖,如圖1所示,澆鑄料固化后,固定了壓接螺絲(母),使其永不松動,保證接頭的長期牢固。也是永久免維護(hù)的根本所在。

        圖1 火山巖絕緣澆鑄母線接頭工藝

        火山巖絕緣澆鑄母線有直接頭組件、轉(zhuǎn)角接頭組件、T 接頭組件(T 接頭)、變?nèi)萁M件(不同載流量導(dǎo)體對接)、換相組件、出牙組件(與電纜對接)、插接電源箱。根據(jù)現(xiàn)場敷設(shè)環(huán)境量身定制。

        敷設(shè)環(huán)境簡單,安裝方便,轉(zhuǎn)彎半徑為0;在任何環(huán)境中均可敷設(shè);可與各種市政管線(水、暖、污等)并行交叉敷設(shè),無安裝距離要求;配電室占用空間面積大大降低,無須建造夾層,地面或懸吊敷設(shè)均可(如圖2 所示);室內(nèi)外敷設(shè)無特殊要求。環(huán)保澆鑄層與土壤接觸會降解,故不能直埋敷設(shè)。

        圖2 中壓火山巖絕緣澆鑄母線室內(nèi)懸吊式敷設(shè)方式

        3 澆鑄母線與傳統(tǒng)母線、電纜性能對比

        從表1以看出,火山巖澆鑄母線與密集母線和電纜相比在各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)中,均占有優(yōu)勢,從長期運(yùn)行成本上比較,更為顯著。以下分別介紹10 kV和1 kV火山巖絕緣澆鑄母線。

        表1 火山巖澆鑄母線與密集母線和電纜相比在各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)

        3.1 10 kV火山巖絕緣澆鑄母線主要技術(shù)指標(biāo)認(rèn)證

        中壓火山巖絕緣澆鑄母線符合IEC 60694、IEC 62271-200、IEC 62271-201、IEC 62271-202、IEEE C37.23之規(guī)定。

        體積小、安裝容易,不會排放有毒氣體。

        銅導(dǎo)體成分99.9%,導(dǎo)電率98%IACS以上。

        壓降值低、耐短路電流值高,20%過載2 h。

        火山巖絕緣澆鑄母線防護(hù)等級依據(jù)IEC 60529達(dá)IP68,且耐撞擊達(dá)IK10最高等級。

        穿墻防火阻隔等級符合IEC 60332-3 達(dá)S120,符合NBN 713-020 Add.3。

        垂直管道間防火阻隔符合IEC 60332-3。

        防爆認(rèn)證符合EN50028編號:EEx mⅡ。

        具有優(yōu)良絕緣及散熱特性。在平均調(diào)溫35 ℃,日最高溫40 ℃時(shí),其內(nèi)部導(dǎo)體及接續(xù)處之額定電流溫升低于50 K。

        具低電磁干擾特性。

        絕緣材料等級CLASS B 180 ℃。

        火山巖絕緣澆鑄母線優(yōu)良實(shí)績已超過40 年以上,且火山巖絕緣澆鑄母線經(jīng)公證試驗(yàn)機(jī)構(gòu)耐老化試驗(yàn)可達(dá)60年以上仍可安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

        永久免維護(hù)保養(yǎng)。

        火山巖絕緣澆鑄母線具CE及UL認(rèn)證。

        3.1.1 火山巖絕緣澆鑄母線描述

        10 kV 澆鑄母線專為3.6~24 kV 電力系統(tǒng)開發(fā)火山巖澆鑄母線,具有安全與節(jié)省空間等特點(diǎn),其設(shè)計(jì)采用絕緣材料對銅導(dǎo)體直接進(jìn)行模鑄密封,該絕緣材料主要為火山巖等無機(jī)礦物質(zhì),具有良好的絕緣特性及耐機(jī)械強(qiáng)度性能、防潮、不易燃燒與具自熄性。

        3.1.2 使用條件

        10 kV澆鑄母線系統(tǒng)是由直線元件、彎頭元件、T 接元件、盤接頭元件、伸縮元件等組成,經(jīng)專用接頭(junction unit)連接后,再進(jìn)行絕緣模鑄材料之現(xiàn)場模鑄作業(yè)所完成之中壓匯流排,本火山巖絕緣澆鑄母線之使用條件:

        海拔2000 m以下之屋內(nèi)外場所。

        環(huán)境適溫:-45~65 ℃。

        環(huán)境濕度:0~100%。

        3.1.3 技術(shù)規(guī)格

        絕緣耐壓特性:最高50 kV/1 min。

        部分放電特性:pC值≤20pC。

        溫升特性:在平均調(diào)溫35 ℃、最高溫40 ℃時(shí),匯流排導(dǎo)體溫升≤50 K。

        防護(hù)等級特性:符合IEC 60529 IP68之規(guī)定。

        機(jī)械強(qiáng)度特性:符合IEC 62262 IK10等級之規(guī)定。

        3.1.4 應(yīng)用范圍

        各類發(fā)電廠自發(fā)電機(jī)出口至升壓站之間10 kV母線。

        變電站10 kV 變壓器至開關(guān)柜之間10 kV 母線,室外變電站露天敷設(shè)時(shí)優(yōu)勢更明顯。

        客戶配電室10 kV開關(guān)柜至變壓器之間10 kV母線、總配電室至分配電室之間10 kV母線。

        3.2 1 kV火山巖絕緣澆鑄母線主要技術(shù)指標(biāo)認(rèn)證

        低壓火山巖絕緣澆鑄母線符合IEC 61439-6之規(guī)定。

        體積小、安裝容易,不會排放有毒氣體。銅導(dǎo)體成分99.9%,導(dǎo)電率98%IACS以上。

        壓降值低、供電距離長、耐短路電流值高,20%過載2 h。

        火山巖絕緣澆鑄母線防護(hù)等級依據(jù)IEC 60529,達(dá)IP68,可長期浸泡水中、強(qiáng)腐蝕性環(huán)境(液體)中送電運(yùn)轉(zhuǎn),且耐撞擊達(dá)IK10最高等級。

        具有防火特性,符合IEC 60331-21 950 ℃3 h。

        防爆認(rèn)證符合EN50028編號:EEx mⅡ。

        利用火山巖無機(jī)礦物質(zhì)等優(yōu)良材質(zhì)與少量樹脂混合模鑄而成,具有優(yōu)良絕緣及散熱特性。在平均周溫35 ℃,日最高溫40 ℃時(shí),其匯流排溫升低于55 K。

        具低電磁干擾特性。

        絕緣材料等級CLASS B 180 ℃。

        火山巖絕緣澆鑄母線優(yōu)良實(shí)績已超過40 年以上,且火山巖絕緣澆鑄母線經(jīng)公證試驗(yàn)機(jī)構(gòu)耐老化試驗(yàn)可達(dá)60年以上仍可安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

        免維護(hù)保養(yǎng)。

        火山巖絕緣澆鑄母線具CE及UL認(rèn)證。

        3.2.1 低壓1 kV火山巖絕緣澆鑄母線簡介

        專為1 kV電力系統(tǒng)開發(fā)澆鑄母線,具有安全與節(jié)省空間等特點(diǎn),其設(shè)計(jì)采用絕緣材料對銅(鋁)導(dǎo)體直接進(jìn)行模鑄密封,該絕緣材料為火山巖無機(jī)礦物質(zhì)等優(yōu)良材質(zhì)與少量樹脂模鑄而成,具有良好的絕緣特性及耐機(jī)械強(qiáng)度性能、防潮、不易燃燒與具自熄性。

        依據(jù)IEC 61439-1、IEC 61439-6、CNS 14286 等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)制造而成,它由下列元件組成:直線元件、彎頭元件、幾何形狀元件、換相元件、伸縮元件、變?nèi)菰?、具分接裝置元件、盤接頭元件。

        分支箱:可分為固定式分電箱(tap-off box)及插入式分支箱(plug-in box)。

        3.2.2 使用條件

        海拔2000 m以下之屋內(nèi)外場所。

        環(huán)境適溫:-45~65 ℃。

        環(huán)境濕度:0~100%。

        3.2.3 技術(shù)規(guī)格

        絕緣耐壓特性:對每相導(dǎo)體間可耐受AC 5 kV/1 min。

        對每相導(dǎo)體間絕緣電阻值為≥DC 1 kV 2 GΩ。

        溫升特性:在平均調(diào)溫35 ℃、最高溫40 ℃時(shí),Busway溫升≤55 K。

        防火特性:符合IEC 60331-21 950 ℃3 h 之規(guī)定。

        防護(hù)等級特性:符合IEC 60529 IP68之規(guī)定。機(jī)械強(qiáng)度特性:符合IEC 60068-2-75 IK10 等級之規(guī)定。

        接地特性:1 kV澆鑄母線系統(tǒng),采用內(nèi)部接地導(dǎo)體,屬于系統(tǒng)接地,其優(yōu)點(diǎn)可以穩(wěn)定對地電壓及減少工安事故。

        3.2.4 低壓1 kV火山巖絕緣澆鑄母線應(yīng)用范圍

        適用于配電系統(tǒng)新建或改造(可免建配電室夾層)、城鄉(xiāng)煤改電工程、高鐵、地鐵、高速公路(長距離公路隧道)、大型城市地下管網(wǎng)、電力主網(wǎng)隧道等交直流低壓系統(tǒng),可滿足大電流長距離供電。且敷設(shè)簡單、易分支,安全可靠,降低投資。

        低線損和永久免維護(hù)所產(chǎn)生的效益,短期可收回澆鑄母線投資。

        適用于高污染、高腐蝕、高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境,如石化行業(yè)、冶煉行業(yè)、礦山、沿海高鹽霧地區(qū)(海濱城市、港口)等,取代大電流低壓電纜和母線,安全可靠。

        直流火山巖絕緣澆鑄母線適用于數(shù)據(jù)中心、結(jié)算中心、銀行、大型商業(yè)中心、醫(yī)院、科研機(jī)構(gòu)、超高層建筑等對供電可靠性、低電磁干擾、供電可靠性和消防安全要求很高的特殊配電場所。對大負(fù)荷客戶來講,線損節(jié)約費(fèi)用非??捎^。

        4 結(jié)束語

        使用火山巖澆鑄母線火山巖絕緣澆鑄母線替代傳統(tǒng)母線和大電流電纜,可降低配電投資,縮小配電室占地面積、減少配電室數(shù)量、降低運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用、減少線損,提高供電可靠性,所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。

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