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配电柜上的母排高温后载流量有影响(一)
油井低压配电柜母排异常发热原因分析
油井低压配电柜母排异常发热原因分析
【摘要】一口利用电潜泵机采油井，运行中发现井口配电柜母排严重发热，通过对电泵的工作原理、母排载流量、谐波分析，最终查出母排发热的原因，并采取了针对性措施，使得温度回归正常，发热问题得以解决。
【关键词】低压母排；异常发热；谐波；趋肤效应
引言
2012年5月27日晚21时某油井井口低压配电柜有冒烟现象，电气人员赶到现场后发现配电柜内刀熔式隔离开关三相熔断器中C相熔断，另外，开关A、B相上静触头与A、B相熔断器接触地方均有高温发热留下的痕迹，母排低压热缩套融化，各部位温度测量结果见表1：
从中可以看出发热源为母排，另外发热点均由母排发热传导热量造成发热，技术人员更换刀熔开关坚固所有联接点后，配电柜温度高的情况依然存在。
1、原因查找分析
1.1井口电气设备配置简介
井口电气配置为井口10KV配电变压器、井口低压配电柜、潜油电泵变压器、连接电缆、电潜泵及配套变频器。接线图和设备参数见图1
井口配电箱柜内0.4kV低压母排截面积是30×3mm。
1.2工作原理
井口配电变压器将10kV降压为0.4kV，通过变频器变频后由潜油电泵变压器升压至2.2kV直接拖动潜油电泵，变频作用为调节电泵转速以达到调整抽液量的目的。
1.3母排异常发热原因分析
1.3.1疑似母排截面积小
首先，怀疑母排截面小载流量不足造成发热。母排载流量分析：
低压母排：截面积是30×3mm铜排，经查手册在25℃时载流量是350A左右；
负载电流：潜油电泵功率为168kW，额定电流为303A，实测当时运行电流为285A；
配电柜上的母排高温后载流量有影响(二)
母排载流量
母排载流量
配电柜上的母排高温后载流量有影响(三)
铜母排载流量
铜母排-TMY载流量【配电柜上的母排高温后载流量有影响】
1600，2000KVA变压器低压侧各用多大的铜母排
1600的变压器低压侧每相的电流是1600除以0.4除以0.732=2309A，这是指变压器在全部运用的情况下的电流值，考虑变压器选择时一般会比实际容量大一些，就按实际容量的1.3考虑吧，加上变压器所带所有负荷按0.8的同时系数考虑，我认为实际电流值应该大约在2309除以1.3乘以0.8=1421因此母排选择100*8的就可以了。 2000的变压器同样考虑的话电流值是1776，母排选择100*10就可以了。
从电源引入端开始向配出端顺序看： 1、SCB10-2000 10/0.4 D/Yn11
干式变压器，10KV/0.4KV，容量2000KVA，高压侧三角形接法，低压侧为星形接法，连接组别为D/Yn11（星三角11点接法）； 2、TMY-3[2*(125*10)]+1*(125*10)
低压进线柜主母线或低压水平母线规格，125*10硬铜排，3条相线为双排，PEN为单排； 3、MT40H1/3P MIC5.0 I=3200A
低压总进线自动（万能）断路器，施耐德品牌,电流规格4000A，整定电流（长延时）3200A，性能要求查厂家样本； 4、4000/5A【配电柜上的母排高温后载流量有影响】
进线侧电流互感器变比，4000/5 5、NS100H/3P I=100A GPU3-60II
浪涌保护辅助回路，配施耐德NS100H/3P开关、GPU3-60II浪涌吸收保护器； 6、D1:MNS 1000*1000*2200
低压柜编号、型号，MNS系列，进线柜尺寸为1000宽、1000深、2200高； 7、D2、D3:无功功率补偿 电容补偿柜
8、GLR-1250/3P,ZWK ARC-12/J
带熔断器隔离开关1250A/3P,无功功率自动补偿控制器（安科瑞品牌）12路； 9、FYS-0.22
浪涌吸收保护（避雷器）； 10、NT100-100A 熔断器，100A； 11、LC1-DPK12M7C
施耐德产接触器，需要查产品样本（略），用于自动切换电容器组； 12、FK-Dr30/440/7
电容器组回路串接电抗器，防止瞬间切换过电流； 13、10*MKPg0.44-30-3
10组电容器，MKPg0.44型号，30KVar、三相； 14、D7，含4套NS系列断路器【配电柜上的母排高温后载流量有影响】
低压出线柜，NS400N/3P 200A表示施耐德NS400N断路器，400A框架，整定电流为200A； 15、112KW WDZA-YJY-4*185+E95
该出线回路为112KW负荷，出线电缆为无卤低烟A级阻燃（交联聚乙烯绝缘、交联聚乙烯护套），规格为4*185+E95，E95表示PE线规格95； 16、ACR220E、300/5
安科瑞品牌仪表（出线回路电流表），配300/5电流互感器； 17、D9，含MT25H1/3P MIC5.0 I=1600A及2000/5A
低压母联柜，断路器为MT25H1/3P MIC5.0，整定电流1600A，配2000/5A电流互感器。 18、标注：3-7-N3之类
不同的设计人员有不同的习惯，这里表示第3套变配电系统（对应变压器T3）、第7面低压柜、第3条出线回路（该柜内的第3个抽屉）； 19、补充
MNS系列低压配电柜标准垂直母线的规格是1000A，即每个柜可以提供1000A以内的配电负荷能力，超出1000A时（如需要1600A）要采用双垂直母线，可以做到2000A，这些参数要查不同系列低压柜的本。
（没有具体的图纸，只好对照我手中的图来举例） 配电系统图上的符号
系统图中某线路上标有:ZR-YJV-4*25+1*16-CT-SC80-ACC ZR 表示阻燃
YJV--交联聚乙烯绝缘低卤、阻燃、耐火型电力电缆 4*25+1*16是线的平方数 SC是表示水煤气钢管 CT是表示电缆桥架敷设
80说的是公称直径 既不是外径也不是内径 ACC是表示：暗敷设在不能进人的吊顶内 BV(2*6+E6)SC20-C： BV：是聚氯乙烯绝缘电线
2*6+E6)：是表示两根6平方毫米的电源线，加一根6平方毫米的接地保护线 SC20-C ：是说明使用DN20的水煤气管做穿线管，暗敷 “LGJ185/25”
LGJ是钢芯铝绞线的意思， 185是指导线的截面积，
25是指的是钢芯的截面积，这种型号应该是用于110KV的输电线路 在插座中：L----火线、N----零线、G---地线、插座内部有此符号标识。 颜色也有区分,通常红色是火线,蓝色是零线,双色为地线。 转换开关型号 ：
转换开关 LW5-16 YH3/3 字母和数字分别表示的是: LW--万能转换开关的"万能"的反拼音; 5--设计序号;
16--开关触头能承受的额定电流; Y--电压;
H--转换的"换"的拼音首字母;
3--三相; 3--三节.
LW5-16 YH3/3 的意思就是用于电压指示转换相间电压的万能转换开关. 电流互感器型号 ：
电流互感器 LMZJ1-0.66 150/5 的字母和数字分别表示： L--电流互感器;
配电柜上的母排高温后载流量有影响(四)
温度湿度对电气自动化设备的影响
【摘要】近年来由于温室效应，气温逐年上升，大气环境因素逐步变差，诸如 高温，高湿等多变气候，使室内配电设施面临的威胁越来越明显。在电气自动化运行时空气的温湿度对电气自动化设备安全运行就会产生很多的影响。 【关键词】温度；电气自动化；影响
一、温湿度产生的现象
产生以上现象的主要原因是湿度与温度：首先让我们回顾一下空气的物理性质。我们知道，上海地区属于暖温区。温度范围： -5℃～+35℃，日温差 ： 10℃，相对湿度： 相对环境温度20±5℃，月平均值： ≤75%，海拔高度： ≤5m。空气的吸湿能力随温度的变化而改变的。温度越高，空气的吸湿能力越大；温度越低，空气的吸湿能力越弱。所以，由于白天温度升高，空气吸收水分；到夜间，由于温度降低，空气释放水分，使得空气的相对湿度增大。例如夏季，当地气象台预报，一天内的相对湿度，多为65%-95%以上。空气的最大湿度应当发生在夜间温度最低的时候。然而，我们又知道，电器设备要求的相对湿度不能超过90%（25℃及以下）。由此可见，在夜里设备发生事故，湿度过高是产生设备事故的主要因素。过去，很多人认为是由于深夜，负载减轻，电压升高的缘故，现在看来是不成立的。因为现代电力系统的自动化程度很高，电压总是稳定的。 所以在电气自动化工程中，当相对湿度大于80%时，则称为高湿。
二、温湿度对电气自动化设备的影响
1、湿度过高，降低电气自动化设备的绝缘强度。一方面湿度过高，使空气的绝缘性能降低，开关设备中很多地方是靠空气间隙绝缘的。另一方面空气中的水分附着在绝缘材料表面，使电气自动化设备的绝缘电阻降低，特别是使用年限较长的设备，由于内部有积尘吸附水分，潮湿程度将更严重，绝缘电阻更低。设备的泄露电流大大增加，甚至造成绝缘击穿，产生事故 。
2、湿度与霉菌：潮湿的空气有利于霉菌的生长。实践表明当温度为25-30度， 相对湿度为75%～95%时，是霉菌生长的良好条件。所以，如果通风不好将会加快霉菌的生长速度。霉菌中含有大量的水分，使设备的绝缘性能将大大降低。对一些多孔的绝缘材料，霉菌根部还能深入到材料的内部，造成绝缘击穿。霉菌的代谢过程中所分泌出的酸性物质与绝缘材料
相互作用， 使设备绝缘性能下降。
3、湿度与金属锈蚀：潮湿空气将使电力设备中的导电金属，导磁硅钢片，以及金属外壳锈蚀。将降低设备的性能和使用寿命，甚至造成电气自动化故障。
4、温度过高的影响：设备由于内部损耗使设备具有一定的温度。如果周围环境温度过高，或空气流动性差，使设备的热量不能及时散开，将会使设备由于过热跳闸，甚至烧坏设备。配电箱内的电子产品如剩余电流动作保护器、电子型计量表，在高温下运行时就会严重影响到产品的使用寿命，还会影响到保护器性能的稳定性和动作的可靠性以及计量的准确性。在高温下运行的无功补偿电容器、熔断器也会缩短寿命。
5、对导体材料的影响：温度升高，金属材料软化，机械强度将明显下降。如铜金属材料长期工作温度超过200℃时，机械强度明显下降。铝金属材料的机械强度也与温度密切相关，通常铝的长期工作温度不宜超过90℃，短时工作温度不宜超过120℃。温度过高，有机绝缘材料将会变脆老化，绝缘性能下降，甚至击穿。
6、对电接触的影响：电接触不良是导致许多电气自动化设备故障的重要原因，而电接触部分的温度对电接触的良好性影响极大。温度过高，电接触两导体表面会剧烈氧化，接触电阻明显增加，造成导体及其附件（零部件）温度升高，甚至可能使触头发生熔焊。由弹簧压紧的触头，在温度升高后，弹簧压力降低，电接触的稳定性变差，容易造成电气自动化故障。
7、另外，计算机网络设备在工作时对空气中的湿度要求为45%左右，一旦空气中的湿度标准超过这个数值时，网络设备的工作状态可能就会变得不是很稳定，并且网络设备还可能面临随时被毁坏的危险。
比方说在雨水充足的季节，网络设备所处的环境湿度往往都会大于50%，在如此潮湿的工作环境下，空气中的湿气就会直接附着在网络设备主板表面上，时间一长之后，主板表面会汇聚越来越多的湿气，这些湿气不但会降低网络设备内部主板的绝缘性，而且在突然通电的条件下网络设备中的电子元件会面临烧毁或电子线路被击穿的可能，最终会造成网络设备无法正常进行工作。
此外，将网络设备长时间地放置在过度潮湿的空气中时，网络设备中的不少电子元自身也容易出现被腐蚀现象，如此一来就容易造成电子元件内部线路由于接触不良而不能稳定工作的现象，甚至还可能发生某些电子元件产生漏电事故。
三、针对温湿度对电气自动化设备的影响采取的措施
运行人员应对气候状态加以重视，并采用相应措施避免或减少室内湿度。比如在春季开启空调机抽湿，没有空调机根据情况开窗关窗。关窗以减少湿空气进入室内，开窗则在室外空气干燥时使室内空气流通，带走湿空气。夏季要开启空凋机降温抽湿，或开启抽风机对室内换气。降低室内温湿度保证电气自动化设备安全运行。
第一、要学会释放自身身体上静电。我们在进行网络设备连接或检查操作时，要是身上穿着羊毛衫这样的毛料衣服时，人身上就可能存在静电现象，这些静电要是不及时被释放掉的话，可能会在不经意间影响网络设备的安全。释放人体身上的感应静电时，我们只要用手直接触摸一下周围的接地金属物，比方说自来水管道或金属窗户边框等。
第二、适当放大配电箱尺寸，以便增加各分路出线之间、出线与箱体外壳的电气自动化安全距离，这样有利于电工的操作维护和更换熔件，同时对散热也有好处。严格把好低压电器选型和进货验收关，认真选好交流接触器。认真选用保护器：剩余电流动作保护器不但是配电箱可靠
运行的重要器件，也是防止触电伤亡事故的主要技术措施，因此决不可以价选型，而应该以质论价、择优选用。另外，配电箱内的联接导线放有余量，例如30kVA、50kVA变压器的配电箱的进线不小于35mm2导线，分路出线不小于25mm2导线；80kVA、100kVA变压器的配电箱的进线不小于50mm2导线，分路出线不小于35mm2导线。总之因为环境温度、湿度不同，导线载流量的余量要比室内配电箱额定电流留得多。
参考文献：
[1] 孙继平.煤矿电气自动化安全关键技术研究[J]. 工矿自动化. 2015（01）
[2] 陈建行.温度对电子设备的干扰影响及抑制方法[J]. 电子科技. 2014（08）
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[5] 钱俊锋，章云峰，郑荣良，张荣标. 基于热分析的电子元器件可靠性探讨[J]. 微计算机信息. 2014（22）
配电柜上的母排高温后载流量有影响(五)
浅谈全屏蔽多重复合绝缘管型母线与其他母线类型的比较
【摘要】中压母线（10kV、20kV、35kV）在220kV及以下的电力系统中占有不可或缺的位置，为电力设备间的大电流输送提供了安全可靠的输送通道。随着科技的发展，中压母线的类型也越来越多，全屏蔽多重复合绝缘管型母线也逐渐在中压母线市场占据着越来越重要的市场份额。 【关键词】全屏蔽多重复合绝缘管型母线；母线；电力系统；比较
中压母线主要针对的是220kV及以下的电力系统，主要用于变压器低压侧接线端子至中压开关设备或中压开关设备之间的分支连线，电压等级为10kV、20kV、35kV，中压母线分为敞开式母线和封闭母线，封闭母线现在有4种类型，分别是电缆母线、共箱封闭母线、紧密离相封闭母线、全屏蔽多重复合绝缘管型母线，现就全屏蔽多重复合绝缘管型母线与其他几种母线类型进行比较。
一、电缆母线
电缆母线主要是由单根或者多根单芯电缆组成，平行排列，布置于箱体内，外观整洁，相间距离紧凑，占用空间小，常用于中压母线或发电机至主变回路中。
但采用电缆母线造价较高，且电缆转弯半径大，在敷设中，布置直角转弯时较为困难，因此现在很少采用。
二、共箱封闭母线
共箱封闭母线是现在电力安装中常用的母线型式，共箱封闭母线由三组铜（铝）排组成三相导体，外包金属外壳，导体用绝缘子支撑。共箱封闭母线主要用于变压器低压侧至高压配电装置之间的连接以及高压配电装置之间的连接线。
共箱封闭母线散热性能好，价格实惠，可以满足现在电力设计中的基本需求，但应用中也存在不少问题：
（1）具有一定厚度的多根铜排并列分布时，受集肤效应、临近效应等多重影响，铜排截面上电流分布不均，同相（组）并联铜排电流大小不一，同组某一铜排温升高于其他铜排，综合交流电阻（阻抗）高，影响输电效果。
（2）绝缘子固定螺栓形成突出部位加上母排边拐曲率大，电荷集中，形成多处电应力集中点，易造成尖端放电，成为绝缘的薄弱环节之一。
（3）较为庞大的箱体易共振，易变形，外壳顶部可能积水，绝缘子检修盖多，无法保证可靠密封，潮湿污秽条件下增加发生绝缘闪络的可能，由此引发的单相或多相短路故障造成的事故常有耳闻。
三、紧密离相封闭母线
紧密离相封闭母线较共箱封闭母线有较大的改进，结构相对紧凑许多，外壳
密闭比共箱母线好，检修孔少，导体采用圆管结构，集肤效应影响大大减轻。作为三相隔离母线，即使发生短路，也仅是单相对地短路，基本消除了危害大的相间短路故障，作为气密性产品减小了运行维护工作量小，提高了防护等级，运行的可靠性得到增强。选用铝材作为导体，造价相对低。但作为空气绝缘产品体积依然较大，安装空间的要求大于管型母线。
四、全屏蔽多重复合绝缘管型母线
全屏蔽多重复合绝缘管型母线采用多层复合绝缘方式，聚四氟乙烯定向膜是
主绝缘材料，附加半导电层、不同性能的交联热缩套管绝缘层及耐辐射交联绝缘热缩层、屏蔽接地层等多层次绝缘防护，使产品的综合性能及可靠性显著提高，详细特点如下：
（1）体积小、安全距离小、重量轻、绝缘强度高
以10（12）kV，3150A的全屏蔽多重复合绝缘管型母线为例，由于采用聚四氟乙烯为主绝缘材料，临界场强为200～300kV/mm，绝缘性能是空气的10倍，对空间要求大大缩小，外径只有136mm，次外层采用半导、铝、铜复合的全屏蔽或分段屏蔽接地层，母线表面电位为零，相间中心距一般推荐为300mm，最小净间距可以为零，单相每米重量26Kg，绝缘技术指标大幅提高。
（2）载流量大
封闭母线一般仅可满足4000A以下的载流量要求，且铜排或铝排需要多拼，安装困难。而全屏蔽多重复合绝缘管型母线材料可按用户要求采用铜或铝，适用电流范围630A-40000A，远远大于封闭母线的载流量。
（3）自身功耗低，节省能源
导体采取管状结构，壁厚控制在相应材料集肤深度的2/3以下，基本消除了集肤效应影响，使导体内电流分布均匀，交流阻抗低；并通过合理选取电流密度，使导体能耗显著降低。据来自国家中低压输配电设备质量监督试验中心的检测报告折算，两种同规格的母线通过3150A电流时，铜管母线比共箱封闭母线节电45%，每十米一年减少损耗143080kWh。
（4）运行温升低
管型母线因自身功耗低，在额定电流下产生的热量就少，加上表面积大，散热条件好，各种规格管型母线在额定电流下运行的温升均不超过35K，相对国标GB/T 8349-2000规定母线温升不超过50K的要求有相当大的富余量，有助于绝缘材料使用寿命延长及在更高的环境温度运行。
（5）电气绝缘性能优异、更安全可靠
管型母线耐压水平更高，大幅度提高了管型母线额定雷电冲击电压，通过配置合适的避雷器，可确保母线耐受各种雷击，安全使用。
GB/T 8349-2000对局放没有做出规定，我们对局放指标同样严格把关，将各电压等级的全屏蔽与分段屏蔽管型母线的局放指标都控制在10pC以下。
（6）允许使用温度高
管型母线使用的绝缘材料允许使用温度大多不低于125?C，主绝缘材料聚四氟乙烯更超过260?C，半导电层材料的允许使用温度成为制约管母线使用温度的关键，使用优质半导电材料可使绝缘管型母线的最高允许工作温度达到120?C，这样管型母线允许使用的环境温度大幅提高。按母线温升≤40K计算，理论上使用的环境温度款达近80°C。
（7）允许应力大、跨距大、机械强度高、抗震动能力强
从相应手册可知，铜管的应力为294MPa，抗拉强度为320MPa，足足是矩形铜排母线的4倍，从而使得管型母线可承受短路电动力远远大于矩形母线。铜管母线跨距最大能达到9米，如果采用斜拉支撑，其跨距最大能达到14米，采用横梁更可将跨距延长至20米。全屏蔽复合多重绝缘管型母线，可直接进入高压室与开关柜或电抗器连接，减少了常规母线所需的支柱绝缘子、母线金具及土建工程。加上母线采用钢架结构支撑，从而具有较强的抗震动能力。
（8）适用环境宽，不怕雨雪冰霜、凝露与日晒、可靠性高
全屏蔽多重复合绝缘管型母线表面电位为零，外层的抗辐射交联热塑套管具有良好的耐候性，接头缝隙用专用硅胶填实密封，使全屏蔽多重复合绝缘管型母线不怕雨雪冰霜与日晒，使用中因温升使母线温度高于环境温度，加上密闭的绝缘方式，管型母线内外都不会有凝露产生，其他绝缘形式的管型母线外层与接头缝隙的处理方法和全屏蔽母线相同，也是采用密闭绝缘，具有相同的耐候与防潮性能。有效防止了外界潮气、灰尘及外物所引起的接地和相间短路故障，运行具有高度的可靠性。
结语：
全屏蔽多重复合绝缘管型母线在绝缘性能、动、热稳定性能，使用环境温度，体积和重量，安装空间要求上均明显优于电缆母线、紧密离相封闭母线或共箱封闭母线，随着全屏蔽多重复合绝缘管型母线技术的成熟，越来越多的电力工程中已开始采用全屏蔽多重复合绝缘管型母线作为高压设备的连接线。
参考文献：
[1] 刘锦江，支峰. 试论全绝缘屏蔽铜管母线在变电站中的应用[J].// 太原大学学报.2012，（03）：138-140.
[2] 黄瑜灵. 变电站绝缘式铜管母线的应用[J].科技资讯，2005，（27）：43-44.
[3] 郭非. 复合绝缘铜管型母线在水电站的应用[J] 《云南电力技术》2013年 第2期（下半月）：93-95.
[4] 水利水电部西北电力设计院 《电力工程电气设计手册电气一次部分》.北京：水利水电出版社，1994.
本文来源：http://www.zhuodaoren.com/shenghuo366933/
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