关于电力母排伸缩接头的应用探讨

【摘　要】电力母排是目前中低压配电网中传输电能的主要媒介，母排与母排、母排与各变压器套管与电缆等各引出线点都会有接合，其接合处的接触好坏直接影响着电能传输的质量以及设备运行的可靠性。现结合传统母排接合工艺，介绍一种新的方法，并对此方法展开进一步分析。

【关键词】母排；接头；膨胀应力：电动力；伸缩接头

电力母排是承载和分配负荷电流的关键设备。尤其在变电站内对于35kV及以下电压等级的设备，用到母排连接(敞开布置)的情况比较多，如变压器引出套管与母排连接、母排与母排相连、母排与电缆头相连等等。由于母排接头处本身存在一定的接触电阻，而且接头工艺的不同使其接触电阻大小也不同，当通过一定的运行电流时，将引起接头处发热，同时其物理膨胀应力使母排接头产生一定的形变，进而使其接触电阻增大，从而导致接头处进一步发热。如此恶性循环，特别是夏、冬两季，电力负荷节节攀高的情况下，母排承载和分配通过的电流大，发热量更加高，很可能使母排接头处发生缺陷乃至故障，导致载流量下降或停电的严重后果。

1.传统母排接头工艺

以35 kV母排为例，通常宽度为80mln、厚度为10turn，而10kv母排的常规规格为100mm、厚度为10IDAll，其材质为紫铜或铝。将母排接头处用砂纸打磨，磨去上层的清漆，露出材质本色，并经过高温搪锡处理，这样做可以增加母排与连接体的接触面，而且通过锡这一导电性能良好的媒介，有效地提高了母排连接处的导电性能，降低了导电连接体间的接触电阻，并通过接触面上的4个螺栓直接与目标导体相连。

2.传统母排接头工艺产生的问题分析

通过母排与母排、母排与套管直接相连，接头清晰明了，工艺简单，不需要做复杂的处理。但是母排通过电流时接头会发热，由于母排本身是紫铜或铝材料制作的，有一定的膨胀系数，再加上通过电流时产生的电动应力和振动，会使母排接头处产生一种拉力，使得接头结合部位松动，这时接触电阻进一步增大，也就导致通过电流后发热量进一步增大，如此恶性循环最终使接头处发热熔毁。此外，如变压器引出套管，穿墙套管等都是由比较脆弱的陶瓷材料制作的，当母排发热膨胀应力加上电动力产生的应力一直拉伸到套管，最终致使套管断裂、破碎。严重时，当变压器套管断裂时，炽热的变压器油不断往外喷涌，产生的后果是非常严重的。

3.母排接头工艺改进方法介绍

3.1通过弯排技术克服应力

由于母线热效应加上电动力的作用会产生拉伸的力，为了克服此应力，我们设想如果在接头处给母排留出一个拉伸的裕量，这样即使产生拉伸的力，也不会破坏连接处，就像弹簧那样。通过改进，我们先将母排提升一个角度，让母排张角大于90°，这样做可以使母排增加向上预张的量，如图1所示。再通过进一步改进方法，通过弯排技术让母排连接处呈现一个“小三角”形状即像弹簧一样，再次增大了母线预张的量，如图2所示。

3.2技术比较

我们将传统母排接头工艺和改进后的母排接头工艺进行了比较、分析，如表1所示。

图1 母排一次弯曲且张角大于90° 图2 母排多次弯曲形成“小三角”

通过技术分析，我们发现3种接头方式，各有其利弊，对于多弯接头，虽然解决了母线拉伸张力的问题，但是由于弯排技术相对比较复杂，对于母排直接相连的可能要安装多个支撑绝缘子，增加了安装的难度和成本，也给今后的检修维护带来了不便。由于多弯技术考虑到母排的特性，很可能要增加接头数，在运行中降低了电动力对母排接头的影响，但接触电阻由于接头数量的增加而增大，给长期运行带来了一定的隐患。

而且我们还发现，诸如弯排技术对于母排与母排相连并不能很好地解决其接头问题，在安装时候要多安装支撑绝缘子反而会带来一定的困难。

4.母排伸缩接头

4.1伸缩接头介绍

为有效解决因热胀冷缩的变化使母排和支持绝缘子受到过大的应力而损坏，我们发现一种新的技术，能在保证可靠运行的前提下节约成本，同时降低施工难度。母排伸缩接头，是由一片片薄至0．05～0．08nlln的铜片层叠，两端经焊接而成，这样做既增加了母排的柔韧性，加大了母排拉伸的预量，又增加了母排接头的散热性，而且在导电性方面也不失水准，可谓一举多得。

基于上述特点，使得母排伸缩接头不仅给了母排一个很大的预张量，而且对于在平时因为现场设备与母排位置安排不合理而导致母排安装时需要增加“七弯八拐”接头的问题也迎刃而解。

4.2母排伸缩接头技术在我公司的应用情况

目前在我公司范围内，在变压器35kV以及10kV侧母排设备改造中，均已全部加装母排伸缩接头代替了原来的硬母排接头。

通过配电变压器加装伸缩接头的改造，我们发现变压器套管改由母线伸缩接头连接后，运行中的接头发热和渗漏油缺陷发生率明显下降，每当夏季高峰用电负荷来临时变压器和母排通过高负荷电流，伸缩接头完全能够承受住母排的拉伸力并且大大降低了变压器套管由于电动力所造成的渗漏油现象。

4.3母排伸缩接头运行分析

改造后通过实际运行，我们利用红外热成像仪，对改造前后的变压器套管与母线接头进行温度测试，如图3、图4所示。

图3　改造前变压器母线接头处红外影像

图4　采用伸缩接头变压器母线接头处红外影像为了取得数据的准确性，我们尽可能在同一环境，同一外界条件下(变J玉器运行一定时问)进行测试，由此发现，改造前母排接头处最高温度达到了53．8℃，改造后只有39-3℃，而接头处的平均温度下降了8℃左右。

采用伸缩接头，使接头处的接触电阻也有所降低，而且由于母排热应力产生的接头松动现象也明显得到了改善，在运行方面达到了理想的效果。

5.总结与展望

对于以上的论述，我们发现母排伸缩接头具有柔韧性高、散热好、安装方便等优点，对于安装难度高的地点，更显出其独特的优势，在运行中其显现的高抗拉伸性也是非常惊人的，所以对于目前35kV和10kV的母排连接也在广泛推广中。但是，由于伸缩接头中的薄铜片比较脆弱，在搬运过程中由于提拿方式错误容易导致薄铜片断裂和靠近接头处的铜片脱开。在运行过程中，伸缩接头的连接与母排多出一个接头，如果在检修或者安装过程中忽略，接头没有按标准紧固，会增加出线缺陷和故障的概率。我们需提出对接头技术进～ 步进行改进，以寻找更加合理、经济、方便、高效的接头技术，使得整个电力系统的运行可靠性不断增强。