[发明专利]一种绝缘管型母线结构设计方法

说明书

本发明提供一种绝缘管型母线结构设计方法，包括明确实际工程对绝缘管型母线所要满足电压及电流等级的设计要求；根据绝缘管型母线实际工程中的电流等级设计要求及所应用实际环境因素综合选定绝缘管型母线铜管导体的管径；根据绝缘管型母线实际工程中所要求正常工作条件下的电压等级要求，基于最大场强公式对主绝缘层进行结构设计，也即确定主绝缘层的厚度；根据绝缘管型母线实际工程中所要求正常工作条件的电流等级要求，基于等效热阻法对铜管导体进行结构设计，也即确定在特定管径下的铜管导体壁厚。本发明为绝缘管型母线样品设计方案成品定型并进一步开展样品试验验证提供参考，填补了目前这一行业的技术空白。

技术领域

本发明涉及输配电设备技术领域，具体是一种绝缘管型母线结构设计方法。

背景技术

随着国民经济的高速发展，整个社会对电力的需求日益增大，变电站主变容量不断加大，变压器低压进线侧的额定电流也在不断加大，以及变电站结构日趋紧凑化的背景下，传统矩形母线、槽型母线及电缆母线在技术上和结构上越来越难满足母线发热和短路电动力的要求，绝缘管型母线作为一种替代常规矩形母线的新型输电设备，因其具有载流量大、机械强度高、电气绝缘性能强、节省占地空间等显著技术优势而在变电站和大型发电厂等工程领域获得越来越多的应用。

由于目前并没有针对绝缘管型母线的国家、国际标准，且绝缘管型母线在我国的应用相对较晚，对其认知程度也相当有限，加之受制于技术研发能力、绝缘材料性能等因素的制约，当前，该行业在国内存在产品种类繁多、材料选型、结构设计及生产工艺各异、产品质量与稳定性参差不齐等突出问题。近年来绝缘管型母线设备故障已遍及湖北、广东、新疆等近十个省份的数十座变电站，对电网安全稳定运行及供电可靠性造成了极为恶劣的影响，其主要原因在于目前针对绝缘管型母线的基础性研究相对薄弱，在结构设计、材料选型、生产、运输、安装及运行等各环节缺乏必要的指导规范，尤其在结构设计方面存在严重的盲目设计问题。在一定的电压及电流等级设计要求下，目前绝缘管型母线产品普遍存在绝缘厚度偏厚、载流导体截面积偏大的问题，一方面造成了大量资源的浪费；另一方面由于盲目增加绝缘厚度可能导致产品的安全性和可靠性不增反减。因此，非常有必要针对绝缘管型母线这类输变电辅助类电力设备的结构设计方法进行研究，这对于制造厂家具有非常重要的现实指导意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种绝缘管型母线结构设计方法，一方面可用以指导新产品的设计研发；另一方面可用以现有典型结构的核算及改进优化。

为了达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种绝缘管型母线的结构设计方法，主要涉及在已知电压及电流等级设计要求的前提下，设计载流导体截面尺寸和主绝缘层厚度，也即铜管导体的管径、壁厚和主绝缘层厚度。所述绝缘管型母线结构设计方法，主要包括以下步骤：

(1)根据绝缘管型母线实际工程中的电流等级设计要求及所应用实际环境因素综合选定绝缘管型母线铜管导体的管径；

(2)根据绝缘管型母线实际工程中所要求正常工作条件下的电压等级要求，基于最大场强公式确定主绝缘层的厚度；

(3)根据绝缘管型母线实际工程中所要求正常工作条件的电流等级要求，基于等效热阻法确定在特定管径下的铜管导体壁厚；

(4)基于步骤(1)-(3)得到的铜管导体的管径、主绝缘层的厚度及铜管导体壁厚进行绝缘管型母线结构设计。

进一步的，所述步骤(1)中所涉及绝缘管型母线铜管导体管径的选定标准如下：

进一步的，对于电流等级为2000A的，铜管管径选定为55-65mm；对于电流等级为4000A的，铜管管径选定为85-95mm；对于电流等级为6000A的，铜管管径选定为135-145mm。