管型母线在220kV变电站应用的探讨
Discussion of Appl ication of Tube2sha ped Busbar in 220 k V Substation
郭 莉
()南京电力设计研究院 ,江苏 南京 210013
摘 要 :由于价格因素的影响 ,虽然管型母线配电装置在国外应用已经十分普遍 ,但在国内的应用却较有限 。随着综合
国力的提高 ,以及变电站征地费用的增加 ,目前管型母线在生产建设中的应用正在逐年增加 ,并将在今后的配电装置选
型中占主导地位 。结合 220 kV 古柏变电站母线选型 ,通过对古柏变电站配电装置的特点分析和大量的比较 ,提出了使
用管型母线的可行性 ,并就软母线与管型母线的应用在母线选材 、载流量 、强度与挠度计算 、金具选择及防微风振动的措
施等方面进行了比较 。
关键词 :变电站 ;配电装置 ;管型母线 ;探讨
() 文章编号 :1009 - 0665 200403 - 0058 - 02 中图分类号 : TM642 . 3 文献标识码 :B
户外配电装置采用管型母线具有美观 、占地面积 ,绝缘子串数量增 母线构架尺寸与软母线构架差不多
() 加 1 倍 如图 1 所示。小 、构架简明 、布置清晰 、通流量大 、起晕电压高等特
点 ,在国外得到了较普遍的应用 。国内某些地区电网
中 ,户外配电装置已开始采用管型母线 。南京电网中 ,
除了东善桥变电站在 500 kV 户外配电装置中采用管
型母线外 ,在户外布置的 110 kV 、220 kV 配电装置中
均未使用管型母线 。
1 选用管形母线的可能性分析
1 . 1 220 kV 配电装置
目前 ,南京电网中 220 kV 配电装置的电气接线多 采用双母线带旁路接线 ,配电装置布置全部采用软母 图 1 V 型倾斜悬挂式 图 2 V 型垂直悬挂式 线中型 、软母线半高型或高型布置 3 种形式 。由于在
配电装置的一侧需布置变压器等设备 ,另一侧留作出 悬挂式管型母线的另一种方式是垂直 V 型绝缘 线 ,所以配电装置多按双列布置考虑 。 子悬挂 。在门型母线构架平面内将铝管母线垂直悬吊 配电装置采用管型母线后 ,母线相间距离可不必 起来 ,V 型绝缘子串相当于软母线的悬垂绝缘子串 ,没 如软母线需考虑弧垂风偏 、短路摇摆等因素 ,相间距离 有水平张力 ,只受垂直力的作用 ,一跨母线中 2 个悬挂 可等于最小相间净距 A = 2 m 值 ,加铝管直径 D 再 2 点之间的距离等于母线跨距 ,因此母线跨距大 ,管母线 加适当裕度后取整数值 。考虑母线维修时需保持有适 截面积需选得较大 ,布置形式如图 2 所示 。 当的空间 ,故母线相间距离可取 3 m 。 2 种管型母线的悬挂方式 ,对母线构架的荷重及 采用 220 kV 三柱式隔离开关后 ,设备相间距离可 母线的高度要求基本相同 ,倾斜悬挂式的管型母线截 取 3 m ,考虑到母线绝缘子及固定金具等带电检修 、维 面积选择可小些 ,节约材料 ,挠度也小 ,但绝缘子串数 护需有适当的空间裕度 ,设计中一般对设备至构架中 量多 ,相应维护工作量增加 ; 垂直悬挂式恰好相反 ,铝 心的距离取 3 . 5 m 。这样采用管型母线后的 220 kV 管截面积大 ,耗铝量大 ,挠度也大 ,绝缘子串可少些 。 配电装置间隔宽度可取 13 m 。选用管形母线可大大 由于管型母线的刚度与长度成反比 ,管型母线长 则施减少变电站的占地面积 。 工时容易产生弯曲变形 ,施工难度较大 ,热胀冷缩 目前管型母线布置形式主要有悬挂式和支持式中 也会造成铝管的弯曲变形 。所以根据本工程电气接 型布置 2 种形式 。 线 ,220 kV 管母采用连续两跨 ,每跨 13 m 的布置方式 () 1悬挂式管型母线 。绝缘子串采用 V 型斜挂 , 较合适 。
震 、抗微风振动性不如前者 。国产支柱瓷瓶的抗弯强 感应过电压对人员和设备的危害 。 度分散性较大 ,为减少运行中母线支柱瓷瓶的清扫维 根据以上分析 ,设计
中推荐 110 kV 配电装置 护工作 ,需选用耐污秽产品 ,或在支柱瓷瓶表面涂有机 采用软母线半高型布置 ,主要优点是方便运行维修 。 硅的方法 。支柱瓷瓶更换时母线需停电 ,带电作业难 悬挂式管型母线的特殊要求2 度较大 。
采用管型母线后 ,配电装置线路侧各出线间隔宽度 软母线的计算较简单 ,而管型母线的计算较为复 由 15 m 缩小到 13 m ,这对一般工程来讲 ,可能会对线路 杂 ,项目较多 ,对于古柏变电站主要有以下几方面的特 出线终端杆塔排列增加困难 ,而对于古柏变电站 ,220 殊要求 。
kV 进 、出线回路数少 ,近期只有 2 回进线 ,远景也不超 2 . 1 母线选材
过 4 回路 ,所以不增加线路进 、出线布置的困难 。 目前 ,国产可用作铝管母线的铝合金主要有铝锰
经过技术经济比较分析 ,管型母线中型布置 ,双母 合金和铝镁合金两种 ,纯铝管强度低 ,采用不多 ,成型
线带旁路接线配电装置占地面积可等同于高型布置配 方法均采用冷拔工艺 。详见表 2 。电装置 ,而其母线构架比后者大为简化 ,同时也无高型 表 2 铝锰 、铝镁合金的性能比较
布置时母线 、设备重叠布置而给运行维护带来的不便 。 比较项目 纯铝 铝锰合金 铝镁合金 虽然采用管型母线后设备费用有所增加 ,但土建费 ( )相对电导率/ % 100 71 59 用却可降低 。所以在 220 kV 古柏变电站设计方案中推 抗拉强度/ M Pa 9,140 160 200 荐选择管型悬挂式中型布置作为首选方案 。详见表 1 。 焊接性能 可焊 可焊 不易焊 表 1 220 kV 配电装置母线选型经济比较
管型母线 软母线 从表 2 可知 ,铝镁合金的强度虽高 ,但导电率下降 悬挂式 支持式 比较项目 较大 ;而铝锰合金的导电率下降不大 ,同时强度有所提 近期 远景 近期 远景 近期 远景 高 ,又易焊接 ,故选用铝锰合金管型母线 。 ( )14 ×XWP - 7 24 48 绝缘子串/ 串2 . 2 强度与挠度计算 : ZS - 220 W/ 800 () 1自振频率计算 母线自振频率关系到短路电动9 18 支柱绝缘子/ 只 力的大小及微风振 L F21 - Y130/ 116 ø80 160 80 160 动的影响 。自振频率受跨距 、跨数 、截面 、材料刚度 、支 管型母线长度/ m
220 kV 配电装置 撑安装形式等因素影响 ,详细计算复杂 ,由于实际工程 2523 5 249 2 523 5 249 2 806 5 490 2占地面积/ m 应用中分散因素较多 ,一般可用简化公式计算 。 母线及母线安装费 43 580 87 160 54 817 109 634 28 168 56 336 / 元对微风振动的影响 ,在 DL GJ 14 - 86 中规定 ,要求
先求出母线的各阶自振频率 ,然后校验微风振动的风 1 . 载 流 量 的 计 母线计算工作量 1 . 载流量的计算 算 2 . 短路电动力的计算速 ;再根据地形特点分析是否会发生微风振动 ;当计算 2 . 导 线 张 力 计 3 . 绝缘子串悬挂尺寸的计算 算 4 . 管型母线位移及拉力计算风速小于 6 m/ s 时 ,需采取消除微风振动措施 。本工 3 . 配 电 装 置 最 5 . 管型母线挠度及静应力计算程根据高淳县气象站提供的 1959 - 1997 年统计资料 , 小安 全 净 距 校 6 . 配电装置最小安全净距校验 验 7 . 母线接地及安装间距计算历年平均风速为 2 . 9 m/ s ,故需在工程施工设计中对 8 . 电晕控制计算 9 . 短路电流热温升计算管型母线采取阻尼措施 ,而不需改变其他条件 。
() 2强度校验
强度校验根据要求的载荷组合条件 ,计算各种条 1 . 2 110 kV 配电装置
件下管型母线的内应力 ,然后根据要求的安全系数校 古柏变电站 110 kV 配电装置为双母线接线 ,采用
验强度 。由计算所得的受力参数 ,也为土建构架设计 管型母线后 ,与软母线相比 ,母线相间距离可由 2 . 2 m
提供了依据 。载荷组合条件根据 SD GJ 14 - 86 确定 。 减少到 1 . 4 m 。在配电装置形式均为半高型布置 、出
计算时 ,根据载荷组合条件 ,求出各状态下的导体 线间隔宽度均为 8 米的相同条件下 ,每个间隔的占地
2 2 水平及垂直弯距 ,考虑安全系数 ,进行强度校验 。 安面积由 8 ×34 = 272 m降到 8 ×19 . 5 = 156 m,即每个 间
2 全系数取值 :长期作用载荷时为 2 . 0 ;短时作用 隔可节约用地面积 116 m。但从运行维护的角度
载荷时为 1 . 67 。看 ,管型母线因相间距离小 , 带电作业没有软母线方
地震力计算复杂 ,计算时一般取导体自重的二分便 ,即使母线停电 ,也不能母线上人 ;正 、副母线互相平
()下转第 62 页 之一作为地震力产生的水平力 。 行距离小 ,长度有 96 m ,所以还需采取措施防止电磁
集中器通过低压载波收集采集终端上传的电能 ,要开发或定义稳定可靠的系统是有一 得的成果表明
) ) ( ( 量 ,同时通过 P T 电压互感器和 C T 电压互感器测 定困难的 ,然而取得进步也是巨大的 。虽然 PL C 技术 量配电变压器低压侧的各个遥测量 ,并将所有收集的 目前还受到一些制约 ,与其他媒体通信方式相比 ,要为 电能量和遥测量通过 10 kV 耦合设备耦合到 10 kV 的 用户提供全方位集成通信系统 , PL C 仍然是首选的通 中压线上 。 信方式之一 。
变电站侧系统连接如图 2 所示 , 10 kV 母线耦合 整个远程抄表系统通信网络如图 3 所示 。
() 相同样为 B 相 中间相,中压载波数字量通过耦合设
备进入变电站内的数据收集子站 ,然后由 RS232 串口
传送到通信处理机 CSE 型转发单元 。CSE 将数据按
电力远动 DN P3 . 0 规约通过光纤通道转发到配电中心
的抄表后台接口 ,从而实现由后台到采集终端的整个
远程抄表通信 。整个通信通道都是全双工通道 ,后台
召唤下送报文和采集终端主动上送报文可同时进行 。
图 3 远程抄表系统通信 图 2 变电站侧系统连接
结束语:参考文献 4 1 DL / T698 - 1999 低压电力用户集中抄表系统技术条件 S . 尽管电力线存在阻抗变化而引起的困难 ,与其他
方式相比 ,仍然具有极大的吸引力 ,主要是现有的入户
线路 ,为通信提供了操作平台 。过去 PL C 传输速率仅 作者简介 :
( ) 梁怡帆 1976 - ,女 ,北京人 ,助理工程师 ,从事电能表及远程抄表系统 为 1 kbit / s ,现在可以达到 20 kbit / s ,如果采用更先进
的技术开发工作 。 的信号处理技术 ,传输速率可以达到更高 。目前已取
()上接第 59 页 母线自振频率计算时 ,应注意集中载荷的影响 ,母
() 3挠度计算 线 T 型线夹及引下线均有较强的阻尼效果 ,应注意区
别对待 。 在母线载流容量不大的变电站中 ,母线挠度往往
成为管型母线选材的首要控制条件 。母线挠度太大 , 结束语3 不但影响美观 ,而且易使母线结构受力不正常 。本工
程按我国 SD GJ 14 - 86 规定 ,在正常状态下的挠度不 虽然 220 kV 古柏变电站最终因为工程造价等多 大于 0 . 5 D 。 方面因素的影响并未采用管形母线 ,但通过工程设计
() 4管型母线金具中所做的大量技术经济比较分析 ,为今后管形母线在
管型母线金具应选用质量小 、便于安装 、通流大 、 220 kV 户外变电站中的应用积累了丰富的经验 。
抗震性能好的产品 ,考虑到综合造价等经济因素 ,本工 管型母线配电装置在华东地区的应用起步较晚 ,
程尽量选用国产优质
产品 。在很多方面与国内外先进水平的差距较大 。工程中实
2 . 4 防止微风振动的措施际应用 ,还需进行大量慎重的调研及设计收资工作 。
由上述可知 ,220 kV 古柏变电站在选用管型母线 目前对管型母线的计算分析 ,只进行静态计算 ,计算结时需考虑微风振动的影响 ,并采取相应措施消除 。在 果较粗 ,应尽快进行动态分析计算研究 ,以使管型母线
工程中拟选用 3 条措施 。的设计达到一个更完善成熟的水平 。
() 1在管内加装阻尼线 。
() 2加装动力消谐器 。作者简介 :
( )
file:///D|/新建 Microsoft Word 文档.txt
df机及ov及ojxlkvjlkxcmvkmxclkjlk;jsdfljklem,.xmv/.,mzxlkjvolfdjiojvkldf
file:///D|/新建 Microsoft Word 文档.txt2012/8/2 16:09:56