在電力系統(tǒng)的各級電壓配電裝置中均設(shè)置有母線,母線的主要作用是匯集、分配和傳送電能。由于母線在運行中傳送巨大的電功率,通過很大的負荷電流,在短路時承受很大的發(fā)熱和電動力效應(yīng)。因此,對母線的材料、截面形狀、截面積大小、排列方式、連接固定方法等,都必須經(jīng)過嚴格的計算、分析、比較,合理選擇,符合安全經(jīng)濟運行的要求。
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1)在配電裝置中,廣泛采用的是鋁母線;在某些含有腐蝕性氣體或強烈地震地區(qū),由于技術(shù)上的要求可采用銅母線;在某些高電壓小電流的裝置中,需要機械強度高的部位,也可采用鋼母線。
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2)在35kV及以下的戶內(nèi)配電裝置中,大多采用矩形截面的鋁母線;110kV戶內(nèi)配電裝置中,一般采用管形母線;在35kV及以上的戶外配電裝置中,大多采用圓形截面的母線。
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3)采用矩形截面母線,是因為同樣截面積下,矩形截面比圓形截面周長長,散熱面積大,消耗金屬量少。為增強散熱條件和減小集膚效應(yīng)的影響,矩形截面厚度應(yīng)比較小,通常銅和鋁矩形截面母線邊長之比為1:5~1:12,最大截面積為10×120=1200(mm2)。當工作電流很大時,若最大截面的矩形母線還不能滿足要求,可用幾條矩形母線并列組成。
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4)對于大容量發(fā)電機母線,因工作電流很大,用單條矩形母線無法滿足要求時,一般采取下列措施:
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a.采用多條矩形母線并列。多條矩形母線并列,是將多條截面相同的矩形母線并列,并用金具固定在支柱絕緣子上,各條母線之間距離一般等于一條母線的厚度,以保證它們的散熱。由于各條母線相距很小,短路電流作用下的應(yīng)力可能很大,為了減小應(yīng)力,在同一相各條矩形母線之間每隔300~500mm需裝設(shè)一個墊片。
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矩形母線的排列方式和它們的特點如下:
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三相母線立放垂直排列,其優(yōu)點是散熱條件好,抗彎能力強;缺點是增加空間的高度。
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三相母線立放水平排列,其優(yōu)點是散熱條件好;缺點是抗彎能力差。
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三相母線平放水平排列,其優(yōu)點是抗彎能力強;缺點是散熱條件差。
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由于多條矩形截面并列的母線散熱條件差,所以,允許電流不與條數(shù)增加成正比。例如每相中有3條母線時,兩邊母線中電流各占相電流的40?而中間一條只占20?結(jié)果降低了金屬的利用率,因此,在交流電路中,每相矩形母線不超過2條,個別情況下不超過3條。
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b.采用槽形母線。槽形母線是由2條槽形大截面母線組成近似正方形的空心母線結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)散熱條件好,金屬利用率較高,工作電流可達10~12kA。
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5)采用水冷卻母線。水冷卻母線是利用水的導熱性能好的特點冷卻母線,一般采用圓形銅管作母線,管內(nèi)通水冷卻,母線的載流能力比普通圓形母線高好幾倍。它使用于水內(nèi)冷發(fā)電機組的發(fā)電廠中。其優(yōu)點是冷卻效率高;缺點是結(jié)構(gòu)復雜,對水質(zhì)要求高。