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什么是母线系统?

所属分类:新闻资讯    发布时间: 2021-10-08    作者:秦西盟
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大家好!陕西秦西盟实业有限公司小编又和大家见面了,现在给大家了解的是什么是母线系统?

母线槽

母线系统的应用不是起始于风电行业,在其他的很多行业都有应用,如:变压器输出端和低压配电柜之间的电气连接,由于电流大,一般4000A左右,受空间限制,无法用较小导体截面积的电缆完成,因此应用铝制或铜制的母线排。

1 母线系统的分类

(1)空气绝缘型母线排

把裸露母线用瓷绝缘端子或绝缘夹板固定,裸母线之间保持一定的电气距离,母线间靠空气绝缘,再用金属壳体把母线连同母线的绝缘体全部保护成一体,即为空气绝缘母线排。

由于空气绝缘母线排的散热是靠空气对流辐射来完成的,为了..散热,对大电流规格的母线系统的防护等级一般.高能做到IP54,即金属外壳上要有散热孔,让壳体内的热空气向上散发。由于空气绝缘母线体积大、外壳防护等级低,加上空气不是优良的绝缘体,使用环境湿度也不能太高,耐压只能做到2500V左右,因此大容量的空气绝缘母线系统不能得到很好的发展。

(2)密集型绝缘母线

针对空气绝缘母线系统耐压绝缘性能较差、体积大、散热差等缺点,人们研究出密集绝缘型母线系统。

所谓密集绝缘母线系统,就是用固体绝缘材料把每根母线包裹后紧密合成一体,再用金属外壳防护,金属外壳和和母线是紧贴的。

由于密集绝缘母线靠传导散热,散热效果与空气绝缘母线排相比大大提高了,不仅体积缩小了,而且电流等级也可以做到铝母线为4000A,铜母线为6000A。

优良的绝缘材料在密集型绝缘母线系统上的应用,是母线的耐压等级可达到3800V,甚至更高。

随着母线排应用的日渐广泛,散热不是依靠空气散热,密集型母线排的防护等级.高可做到IP66,可以适应更加苛刻的环境尤其是风电行业等恶劣环境的应用。

然而,密集型母线排的缺点是:

(1)密集型母线排对母线外层的绝缘要求很高,绝缘除了可以满足母线的耐压等级,耐热外,绝缘还应采用不含卤素等有毒物质环保材料。有的母线生产商用聚四氟乙烯作为母线导体的绝缘材料,这样做的缺点是当母线系统发生过载或短路时,温度可达到270°左右,这时绝缘材料就会分解出有毒气体,因此,不能采用聚四氟乙烯作为母线导体的绝缘材料。

(2)绝缘的老化与摩擦破损也是密集型母线在风电行业应用的故障隐患。在近百米高的塔筒中(大功率的机组塔筒甚至超过100米)垂直敷设的母线排会随着塔筒一起摆晃,从而导致密集型母线排之间有相互的摩擦,如果绝缘材料选择不当,在机组20年的使用寿命中,母线排间的绝缘层很容易磨破,加上母线绝缘会有相对的老化与变脆,导致母线相间短路。而空气型母线排则没有此故障隐患。

2 母线排的物理特性

1) 母线系统的优点

(1)在系统结构上,母线排系统由多种长度(根据需求灵活变化)的直线段单元连接而成。

(2)显著的降低从变流器经母线排到发电机的高次谐波电压, 对690V的风电系统,经母线排到达发电机的电压为1450V左右。

(3)母线排的电磁干扰较低, 它取决于钢铁外壳和导体外型,对其他控制设备和传感器的干扰小。

(4)母线排的安装方便,重量轻,机械强度高。一般只有同规格电缆重量的1/3左右。

(5)母线排基本免维护, 由于安装简便,维护费用低,线路能耗低,整个寿命周期的费用更经济,如果母线排有损坏只要更换其中损坏的一部分即可,维修后性能可达到原有的水平。

(6)母线排使用寿命较长,一般为50年。

(7)再大电流的系统中(1000A以上),母线相对于其他传输方式所占用的空间较小。

(8)过载能力强,绝缘材料工作温度可在130度以上,并且散热能力较好。

(9)外壳由钢板或铝合金制成,不会燃烧,绝缘材料阻燃,耐高温可有效阻燃。

(10)随着..铜价一路高涨,风电行业成本竞争压力越来越大,而铝材较铜材价格低很多,所以主要材料为铝材的母线排越来越多的被风电整机公司所青睐。

2)母线排的缺点

在风电行业,虽然母线排相对于普通动力电缆的优势越来越明显,但是随着时间的推移和应用的范围的扩大,运用实践表明母线排本身存在着诸多缺陷也越来多被人们所了解,主要表现在以下几方面:

(1)风电机组用母线排主体在塔筒厂安装完成,到现场主要安装母线连接件与终端的电缆部分,安装时要避免对母线进行较剧烈的碰撞、敲击,特别是连接螺栓紧固力矩,要严格按照母线排紧固要求进行紧固,由于母线排安装的要求比较严格,安装母线排的操作人员素质参差不齐,很容易放松对母线安装的要求,影响母线排的..使用和使用寿命。建议安装母线排的操作人员要接受过专业的母线安装培训并拥有丰富的安装经验。

(2)母线排在使用时接头部位.易发热,因此在对风电机组选择合适的母线排时要充分计算母线的载流量、过载能力是否满足机组的使用要求,并考虑所应用的环境温度的影响,留有足够的裕量。

(3)再选则母线排时很容易选择到质量不过关的产品。随着母线排的应用越来愈广泛,母线排的生产厂家也越来越多,但是产品的质量、性能和工艺水平却参差不齐,母线排..的生产工艺还是掌握在施耐德、西门子等少数大型母线排生产商手中,很多母线排生产商的制作工艺还停留在手工操作上。

3 母线排的电气防护等级

电气防护等级一般分为四种,不同的电气防护等级要求母线排的防护等级不同,

(1)一级污染等级,即无污染或干燥的非导电性污染。

(2) 二级污染等级,只有非导电性污染,但是也应考虑到偶然或由凝露造成的导电性。

(3)三级污染等级,存在导电性,或由于凝露使干燥的非导电性污染变为导电性污染。

(4)四级污染等级,造成持久性的导电性污染,例如由于导电尘埃或雨雪造成的污染。

对于不同的环境要求,对母线排防护等级要求不同,风电领域内,陆地型机组一般按三级污染等级考核,沿海或海上机组按四级污染等级考核。

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