絕緣管型母線因具有載流能力強(qiáng)、機(jī)械強(qiáng)度高、電氣絕緣功用優(yōu)異、環(huán)境適應(yīng)性好、散熱條件好以及安排清楚、架構(gòu)簡明、占用空間小等優(yōu)勢而廣泛運(yùn)用于電力系統(tǒng)，尤其在變電站、發(fā)電站等復(fù)合電流大的場合作為進(jìn)出線和聯(lián)絡(luò)線得到很多運(yùn)用[1-3]。

　　由于絕緣管型母線在國內(nèi)運(yùn)用相對較晚，對其認(rèn)知程度不高，相關(guān)基礎(chǔ)性研討薄弱，加之并沒有針對這類電力設(shè)備的權(quán)威性規(guī)范及相關(guān)教訓(xùn)文件，使得國內(nèi)的絕緣管型母線存在產(chǎn)品種類繁復(fù)，資料選型、結(jié)構(gòu)規(guī)劃及生產(chǎn)工藝各異，產(chǎn)品質(zhì)量與安穩(wěn)性良莠不齊等突出問題[4-6]。因而有必要針對不同類型的絕緣管型母線進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)核算，以保證其產(chǎn)品質(zhì)量。

　　國外的絕緣管型母線產(chǎn)品首要為環(huán)氧樹脂澆注類，其運(yùn)用最早，技術(shù)也較為老練，產(chǎn)品質(zhì)量的可控性較強(qiáng)；在國內(nèi)首要呈現(xiàn)出環(huán)氧樹脂澆注類、聚酯薄膜或聚四氟乙烯絕緣帶繞包類、硅橡膠或三元乙丙橡膠擠包類三種型式絕緣管型母線產(chǎn)品共存的局勢。

　　澆注式絕緣管型母線本體絕緣首要選用絕緣、半導(dǎo)電（粘性）電工皺紋紙帶盤繞，并經(jīng)環(huán)氧樹脂真空浸漬，加溫固化，構(gòu)成一體化固體絕緣。

　　在端部，經(jīng)過半導(dǎo)電皺紋紙分層按必定規(guī)范盤繞主絕緣，構(gòu)成類似套管中的電容屏結(jié)構(gòu)，到達(dá)控制電場強(qiáng)度分布、削減電場強(qiáng)度會(huì)集的作用。澆注式絕緣管型母線接頭一般選用在導(dǎo)體聯(lián)接外部外罩絕緣屏蔽筒的方式。

　　屏蔽筒也具有類似電容屏結(jié)構(gòu)的絕緣筒裝結(jié)構(gòu)，內(nèi)屏與導(dǎo)體聯(lián)接等電位，外屏為接地導(dǎo)體。兩端與本體密封聯(lián)接，如圖1所示。

　　圖1澆注式絕緣管型母線中心接頭結(jié)構(gòu)

　　環(huán)氧樹脂澆注類絕緣管型母線的結(jié)構(gòu)參數(shù)核算

　　環(huán)氧浸漬紙絕緣選用的是絕緣紙與環(huán)氧樹脂的復(fù)合絕緣，導(dǎo)體、半導(dǎo)體層和絕緣紙經(jīng)加溫固化后，構(gòu)成細(xì)密、緊實(shí)的一體化結(jié)構(gòu)，因而既具有絕緣紙和環(huán)氧的超卓絕緣和介電功用[7]，又具有超卓力學(xué)特性。

　　本文以10kV/4 000A澆注類絕緣管型母線為實(shí)例，臚陳其導(dǎo)體截面的核算及選擇依據(jù)、絕緣管型母線絕緣厚度的供認(rèn)等核算進(jìn)程，并剖析了絕緣管型母線的導(dǎo)體內(nèi)徑、外徑（壁厚）、屏蔽厚度、絕緣厚度等要害規(guī)劃量的改動(dòng)對其導(dǎo)體外表溫升、最大電場強(qiáng)度、端部電場強(qiáng)度等要害控制參數(shù)的影響。

　　1絕緣管型母線的結(jié)構(gòu)規(guī)劃準(zhǔn)則

　　1.1管型導(dǎo)體的規(guī)劃準(zhǔn)則

　　絕緣管型母線管型導(dǎo)體的管徑及壁厚規(guī)劃應(yīng)遵循以下各因素的要求：電穩(wěn)態(tài)要求，工程長期承受額外電流；電暫態(tài)要求，工程要求能承受的短時(shí)過負(fù)荷和短路電流；機(jī)械強(qiáng)度要求，電動(dòng)力、機(jī)械力沖擊下的管型母線結(jié)構(gòu)機(jī)械強(qiáng)度；導(dǎo)體在不同絕緣結(jié)構(gòu)下的熱阻及已供認(rèn)條件下的導(dǎo)體及不同絕緣的容許作業(yè)溫度；結(jié)合有關(guān)“經(jīng)濟(jì)電流密度”的取值要求；針對不同電流等級(jí)的趨膚效應(yīng)的影響以及管型母線剛度及作業(yè)進(jìn)程中機(jī)械安穩(wěn)性的要求[8]。

　　在國家電網(wǎng)公司企業(yè)規(guī)范Q/GDW11646—2016中規(guī)則了絕緣管型母線的電穩(wěn)態(tài)要求，在正常作業(yè)下管型導(dǎo)體的安穩(wěn)溫度不該跨越所容許的最高容許作業(yè)溫度，一般取90℃；關(guān)于電暫態(tài)要求，在絕緣管型母線承受短時(shí)過負(fù)荷及短路電流時(shí)，其管型導(dǎo)體溫度為250℃。

　　關(guān)于機(jī)械強(qiáng)度要求，管型母線在遭受機(jī)械沖擊乃至短路電動(dòng)力時(shí)可以滿意動(dòng)安穩(wěn)性要求，即管型導(dǎo)體承受的最大應(yīng)力應(yīng)不跨越最大容許應(yīng)力；考慮到趨膚效應(yīng)的要求，依據(jù)工程電磁場理論，銅質(zhì)管型導(dǎo)體的電流透入深度為9.4mm；關(guān)于經(jīng)濟(jì)性要求，結(jié)合經(jīng)濟(jì)電流密度的要求，即在滿意電穩(wěn)態(tài)要求、電暫態(tài)要求等前提下，盡量保證經(jīng)濟(jì)性。

　　因而管型導(dǎo)體的核算首要包括：依據(jù)額外載流量及管型導(dǎo)體在正常作業(yè)情況下相關(guān)于周圍媒質(zhì)的容許溫升來供認(rèn)管型導(dǎo)體截面的開始規(guī)劃計(jì)劃，其首要觸及損耗、熱阻計(jì)算及熱平衡方程的求解等；然后經(jīng)過短時(shí)過負(fù)荷和短路電流、機(jī)械強(qiáng)度、趨膚效應(yīng)及經(jīng)濟(jì)電流密度等相關(guān)理論對管型導(dǎo)體截面進(jìn)行相應(yīng)核算[9]。

　　1.2絕緣厚度的規(guī)劃準(zhǔn)則

　　依據(jù)與絕緣管型母線產(chǎn)品具有類似結(jié)構(gòu)的電力電纜多年的規(guī)劃及作業(yè)閱歷可知，單從最大電場強(qiáng)度公式對絕緣管型母線絕緣厚度進(jìn)行規(guī)劃是不夠妥善的。絕緣管型母線絕緣厚度的規(guī)劃[10-12]，必需求歸納考慮其在實(shí)踐作業(yè)中所承受電壓類型及巨細(xì)、工藝束縛、機(jī)械強(qiáng)度要求以及所用絕緣資料的擊穿特性。

　　關(guān)于電壓類型，包括工頻電壓、操作沖擊過電壓及雷電沖擊過電壓；關(guān)于工藝束縛，對電壓等級(jí)很低的絕緣管型母線，由于絕緣層厚度太小，工藝條件所限導(dǎo)致很難滿意規(guī)劃要求；關(guān)于機(jī)械強(qiáng)度而言，絕緣管型母線在實(shí)踐制作及運(yùn)用進(jìn)程中，不可避免地受到機(jī)械力的作用，尤其是彎曲部分絕緣層資猜中存在應(yīng)力會(huì)集的情況，因而絕緣管型母線必須有必定的絕緣厚度以滿意機(jī)械力的要求；關(guān)于絕緣資料的擊穿特性，首要包括絕緣資料的長期工頻擊穿電場強(qiáng)度和沖擊擊穿電場強(qiáng)度，跟著電壓等級(jí)的進(jìn)步，絕緣資料的擊穿特性逐步成為決定絕緣層厚度的首要因素。

　　2絕緣管型母線的結(jié)構(gòu)核算實(shí)例（略）

　　本文以10kV/4 000A環(huán)氧樹脂澆注類絕緣管型母線為例，依據(jù)有限元法對絕緣管型母線的電場強(qiáng)度分布、溫度分布進(jìn)行仿真剖析，仿真所需資料參數(shù)見表1。

　　表1絕緣管型母線資料參數(shù)

　　環(huán)氧樹脂澆注類絕緣管型母線的結(jié)構(gòu)參數(shù)核算

　　依據(jù)絕緣管型母線的結(jié)構(gòu)特征，其長度與外徑比較，可以近似為無限長，故可疏忽端部的電場強(qiáng)度及溫度場。仿真研討中假定絕緣管型母線軸向方向上無溫度梯度，即只在徑向上存在暖流傳遞，且疏忽絕緣管型母線各組成部分的接觸電阻。

　　3要害規(guī)劃量對絕緣管型母線結(jié)構(gòu)規(guī)劃的影響（略）

　　絕緣管型母線的導(dǎo)體內(nèi)徑、外徑（壁厚）、屏蔽厚度、絕緣厚度等要害規(guī)劃量的改動(dòng)，均將影響絕緣管型母線的規(guī)劃準(zhǔn)則，如對導(dǎo)體外表溫升、最大電場強(qiáng)度、端部電場強(qiáng)度等的影響。

　　結(jié)論

　　本文首要針對環(huán)氧樹脂澆注類絕緣管型母線的結(jié)構(gòu)進(jìn)行核算，并以10kV/4 000A的絕緣管型母線為實(shí)例，分別剖析了其直線段、彎管部分及中心聯(lián)接頭的規(guī)劃準(zhǔn)則，并依據(jù)有限元法仿真剖析了導(dǎo)體內(nèi)徑、絕緣厚度等規(guī)劃量對絕緣管型母線結(jié)構(gòu)功用的影響聯(lián)系。首要得出以下結(jié)論：

　　1）絕緣管型母線的彎管處，其內(nèi)側(cè)電場強(qiáng)度略小于外側(cè)電場強(qiáng)度。

　　2）電場強(qiáng)度最大值隨屏蔽層數(shù)量的增多幾乎呈線性增大，最大電場強(qiáng)度的徑向重量也具有相同的改動(dòng)趨勢；而其軸向重量則隨屏蔽層數(shù)量的增多而逐步減小。