户内高低压成套开关柜母线设计教学教材

户内高、低压成套开关柜母线设计

1.前言

母线是指在成套开关柜中用来作为连接柜间以及柜内各电气设备进行汇集、分配和传送电能的导体。在发生短路故障时要承受短路电流造成的发热和电动力作用，是作为高低压成套电器中重要的一次元件。

2.母线的类型、颜色、布置及其载流量影响因素

2.1开关柜用母线按其截面分为：矩形、圆形（或双D形）和槽形三种。

当母线的横截面积相同时，矩形母线的周长要比圆形母线大，其散热效果好，冷却条件优。而且在一定允许加热温度下，矩形母线所通过的电流要比圆形母线大，圆形母线的集肤效应较强，而矩形母线比较均匀，因此，成套开关柜内一般都采用矩形母线。

2.2开关柜用母线的颜色和位置：

⑴开关柜母线相序位置与国际颜色对照见表：

⑵柜体接地母线：黄绿相间。

2.3柜内母线的布置：

⑴按垂直或水平“一”字形：如GG1A-12F、GBC-40.5型中的柜顶主母线

布置结构；

⑵按“品”字形：如KYN28-12、KYN10-40.5型中的主母线结构。

2.4载流量受影响的因素：

⑴布置方式：竖放或横放，竖放的动稳定电流值要比横放时大。⑵环境温

度：见表（表中的数值为裸母线承受的最高温度值）。

从表中可看出母线经过镀银、镀锡处理后其耐温性能有所提高。

⑶母线的材质：铜、铝、钢，铜的导电率最高，相同截面积时它的载流量

最大；

⑷母线的根数：多根母线并列布置使用时其散热条件比单根要差得多。

例如：LMY100X10的电流试验值：单根载流量是1728A/1（作基准）；双根布置时载流量是2558A/1.48；三根布置时载流量是3181A/1.84；四根布置时载流量是3622A/2.09。

⑸散热的条件：开启式开关柜中使用的母线要比封闭式开关柜中使用的母

线载流量大，带空调装置的变电所比非空调环境下散热要优越。

3.母线的绝缘

3.1绝缘母线作用

⑴防止由于受小动物接触而引起的相间或相对地的短路。

⑵防止污闪凝露闪的发生。

⑶防止人身伤亡事故。

⑷防止盐雾及有害化学气体对母线的直接腐蚀。

3.2母线绝缘方式

⑴热塑护套：可以提高母线间的绝缘水平，但护套有绝缘老化的问题，同

时母线的散热条件也会变差，也增加了成本。

⑵冷塑护套：操作简单，但成本较高，也存在绝缘老化及散热条件变差的

问题。

⑶硫化喷涂：生产工艺过程较为复杂，当出现碰伤无法补救，母线的连接

处不能作喷涂处理。

⑷SF6气体绝缘：在密封的主母线室和断路器室中充以0.04Mpa的SF6气

体，可以提高母线间的绝缘性能；主母线在全寿命周期内不用检修及维护，也不受外界环境的影响，可靠性较高，但生产工艺过程较为复杂。是目前柜式C-GIS充气柜主要的绝缘方式。

⑸加装隔板：当相间或相对地间净间距达不到安全距离时，可在相间或与

地间加装绝缘隔板。按国际要求加SMC绝缘隔板时，与带电体的最小距离要求是：12KV开关柜不小于30mm。

4.母线的规格、联接及要求：

4.1母线规格

标准书写格式为：根数+母线类型代号+窄边X宽边（如2-TMY10X100）；

经软化处理的铜母线用“TMR”表示，硬铜母线用“TMY”表示。

4.2联接方式

⑴通过螺栓直接连接或采用过渡片（铜、铝接头）间接联接。

⑵采用软连接。

⑶压接式联接。

4.3联接要求

母线接触面间的接触电阻要符合国际标准要求，而且要稳定。因此，在制作母线时要求母线的接触表面须经过压花、踏平、镀银或搪锡等表面处理，当母线用金具材料本身不能形成闭合的铁磁回路，即应采用不导磁材料。

5.母线设计

5.1相序设计

⑴主变架空进、出线柜方案中的母线相序要在技术要求中明确，要考虑到

母线是否需要换相。

⑵当联络母线空间较小时，也可能会出现相序的调整。

⑶相邻的两台高压开关柜用于控制一台高压电机正、反转时，柜中出线联

络侧母线相序要作调整。

⑷在架设对母线桥的两台开关柜中，有一台柜中的主母线需要调整相序。

⑸设计出口项目时，要注意出口国的母线相序的执行标准（某些国家）

⑹柜顶三相电压小母线的位置布置，也要按国际标准要求“远A、中B、

近C”的设计。

5.2绝缘设计

⑴对于“高海拔地区”、“主回路需要复合绝缘”、“采用绝缘母线”、“外绝

缘按海拔3000米考虑”等之类的要求，柜内主、支母线及搭接处均需用绝缘处理。

⑵对于运行环境条件严酷的地区（如:湿度及污秽等级高）的开关柜，柜内主、支母线要求用绝缘处理。

⑶在40.5KV开关柜内的主、支母线的绝缘也可以采用硫化喷涂工艺处理。

⑷在GZS1产品柜内的主、支母线及搭接处均需要绝缘处理。

5.3柜内电流互感器、隔离开关和断路器（或低压空开）的容量与柜内主母线和引下母线（或垂直母线）的载流量要相匹配。

5.4母线作产品附件时的注意事项：

⑴用作“户外母线”或“母线伸缩节”时的数量和要求。

⑵柜顶铜棒小母线的规格及数量。

⑶柜体主接地用或二次综保接地用母线的规格及数量。

5.5母线桥中的母线要采用金具固定，当母线较长时（如超过20米）要用温度补偿装置等措施来防止母线出现热胀冷缩产生的应力。

5.6附加功能设计

⑴母线桥中的母线或电缆出线柜的引下母线要求带“验电和接地”的功能设计。如：对母线桥的结构有“母线可挂接地线及验电”要求时，则可在桥身的下方或桥墩的后侧开一长方形缺口，并用活动盖板封闭（可挂锁），这样既可挂接地线也可以对母线进行验电。

⑵用于手车柜主母线接地用的接地手车。

⑶用于手车柜主母线验电用的验电手车。

⑷当柜体后封板或后门要求带“验电和接地”用结构设计。

5.7结构和参数设计

⑴根据成套设备的一次主接线系统图要求，母线的载流量应与母线根数及其规格相匹配，并要求做到产品的《投标文件》与《招标文件》保持一致。

⑵注意高、低压柜中的主母线、旁路母线、双母线系统或低压柜中的中性线长度计算的准确性。

⑶产品KYN61-40.5型中的主母线可以采用圆管形母线，要求母线图纸尺寸要准确。

⑷低压MNS电缆出线柜中垂直母线的额定电流为1000A，要注意“投标文件”及图纸对柜内垂直母线额定电流的要求。

⑸用户提供的一次主接线图上的主母线规格，有时考虑的电流裕度较大，不能任意减小母线规格。

⑹低压柜台主母线室与小母线室需要用隔板隔开，以减小隔室间的相互干预，提高其可靠性。

5.8母线的搭接设计

⑴母线桥中的母线跨度固定位置尺寸设计要符合国际标准要求：一般按每800mm长度上设计一个固定点。

⑵在改造工程中要考虑到新旧柜体主母线到现场拼接的工作量，同时还要确定旧柜体主母线的规格，当新旧柜体中的主母线由于柜体结构的原因而无法直接拼接时，也可以考虑采用母线过渡柜或母线桥实现母线对接。

⑶特别注意旁路母线桥和双母线柜中的母线桥的搭接结构、布置设计的合理性。

⑷注意低压架空进、出线母线桥的搭接方式（如：上进出、后进出、侧进

出类型）的设计。

⑸根据用户的要求，为了提高主母线运行的可靠性，对于主母线室相通的产品（如：XGN2-12、JYN2-12等型），要注意增加主母线的隔板和穿墙套管。

⑹对于低压电流互感器（如：LMZ1-0.66）内径规格有时不能穿过规定的引下母线时，在技术要求中加注所穿过母线的规格，特别是在进线柜、母联柜和电容器柜方案中常见。

⑺在设计主回路母线时要注意：三相主母线（穿墙式隔离开关）在穿过柜体隔板时要考虑到电流通过时的涡流感应，在结构上应采取隔断磁路的措施，例如：在钢板上加缺口、采用不锈钢板、SMC绝缘板材料。

⑻对于低压抽屉柜，当柜宽为800mm时，设计母线出线位置时，注意要留出接一次出线电缆的空间，在审核一次系统图或技术交底时要注意各出线回路主电缆的规格。

⑼根据柜体的宽度或深度尺寸，母线的规格和绝缘要求，要正确选用母线穿墙套管或母线夹的规格和开孔尺寸。

⑽柜内主、支母线都为铜母线而穿墙套管中的导体为铝材时，则应明确：“母线搭接处要搪锡处理”。

⑾手车柜触头盒设计时（特别是在大电流柜）要注意柜中的引下母线规格与触头盒规格相匹配，静触头的高度也要与引下母线规格匹配。

⑿在柜体主接地回路设计时，根据国际标准要求：接地母线以及与之相连接的导体截面按应能通过铭牌上“额定短路开断电流”的87%来考虑。

⒀对于同一工程中的低压柜、高压环网柜和外购变压器柜，在按同一列布置时，为了便于高压柜与变压器柜、变压器柜与低压柜间的主母线的联接，要注意变压器整柜的主母线位置尺寸应与环网柜和低压柜相配套。

5.9其它要求

⑴在柜内一次母线配置时要注意主、支母线“镀镍”的要求，此时母线的

制造工艺复杂，生产成本也较高。

⑵在柜体出线方案中，当柜体放置在楼板上，主变压器在一楼时，出线侧

引下母线要用穿墙套管而不用电缆连接，柜体出线方案要明确是电缆出线还是母排出线。

6.开关柜内各相导体（母线）相间与相对地净距的要求（海拔高度≤1000米）见表

注：

1.当海拔超过1000米时，第1、2项值应按每升高100米增大1%进行修

正。

2.第3、4项的值应分别增加第1、2项值修正值。

3.单纯以空气作为绝缘介质的开关柜，柜内各相导体的相间与对地净距必

须符合上表的距离要求。