吳木根，施曉春，沈承東，顧菊觀

（1.浙江泰侖電力集團(tuán)有限責(zé)任公司配電工程分公司，浙江湖州 313000；2.湖州師范學(xué)院理學(xué)院，浙江湖州 313000）

0 引言

隨著近年來高層建筑大量增加，用戶對(duì)用電質(zhì)量的要求和負(fù)荷也隨之增加。井道母線技術(shù)逐步成熟，在性能和安全性方面的優(yōu)勢(shì)顯著，已經(jīng)逐漸替代了原來的分支電纜等供電方式，到目前為止全國(guó)已經(jīng)建成并投入運(yùn)行了相當(dāng)大數(shù)量和規(guī)模的井道母線。

在井道封閉母線的大量應(yīng)用中，其故障概率也逐步增加。文獻(xiàn)［1］分析了低壓母線槽故障的直接原因是母線槽發(fā)生局部形變、連接器內(nèi)保護(hù)螺桿的絕緣材料破損引起電氣間隙和爬電距離不足導(dǎo)致的相間短路。提出應(yīng)從項(xiàng)目設(shè)計(jì)、材料采購、工程施工以及后期的日常維護(hù)等環(huán)節(jié)入手，加強(qiáng)科學(xué)規(guī)范管理。

文獻(xiàn)［2］研究發(fā)現(xiàn)母線槽故障點(diǎn)發(fā)生在母線接頭處的情況，分析造成母線放炮故障的原因。應(yīng)根據(jù)使用場(chǎng)所和所需容量等條件正確選擇母線槽的類型、載流能力和防護(hù)等級(jí)，施工過程中應(yīng)根據(jù)母線槽安裝標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范施工，嚴(yán)格把控施工環(huán)節(jié)，避免因施工缺陷造成安全隱患。

文獻(xiàn)［3］分析研究了目前市場(chǎng)上母線槽插座結(jié)構(gòu)裝置存在的問題，以及影響插座裝置性能的主要因素，主要從減小接觸電阻、增大插入點(diǎn)間安全距離、插件互換性、插接單元推進(jìn)、定位、固定等方面綜合考慮，對(duì)插座裝置的各零部件進(jìn)行合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)，制造了具有彈性壓力，可實(shí)現(xiàn)線性接觸，能獨(dú)立安裝相線插件的母線槽插座結(jié)構(gòu)裝置，解決了插座裝置在使用過程中因發(fā)熱、松動(dòng)、短路而引發(fā)的安全事故，使插座結(jié)構(gòu)裝置更加經(jīng)濟(jì)、安全、可靠。

文獻(xiàn)［4］主要對(duì)某企業(yè)的母線槽直線段單元發(fā)生擊穿事故，通過對(duì)樣品母線槽直線段單元進(jìn)行勘查和試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)有液態(tài)物質(zhì)進(jìn)入母線槽，母線槽單元兩端的銅排之間對(duì)液體的防護(hù)性能差，液態(tài)物質(zhì)在母線槽內(nèi)存在時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)，影響母線槽的絕緣性能，導(dǎo)致嚴(yán)重的擊穿事故。建議銅排的絕緣包裹層應(yīng)采用符合要求的絕緣材料按照規(guī)定制造，達(dá)到IPX5 等級(jí)的防護(hù)效果。對(duì)母線槽的安裝環(huán)境要求，必須清除和采取防范 措施防止?jié)B漏、灰塵、熱源對(duì)母線槽的侵蝕。

文獻(xiàn)［5］介紹了220 kV 微機(jī)型母線面將CSC150A 母線差動(dòng)保護(hù)裝置與傳統(tǒng)電磁型RADSS 母線差動(dòng)保護(hù)裝置進(jìn)行了詳細(xì)對(duì)比和分保護(hù)裝置CSC150A 在220 kV 變電站的應(yīng)用情況，并從保護(hù)配置、回路設(shè)計(jì)及運(yùn)行操作注意等方析，指出微機(jī)型母線保護(hù)裝置的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。本文通過對(duì)電力井道密集型母線事故和故障成因分析，設(shè)計(jì)采用了相關(guān)新型裝置很好地解決預(yù)防和減少類似事故的發(fā)生。

1 故障現(xiàn)象

2021 年，某供電公司配電搶修小組接到故障報(bào)修電話：小區(qū)某幢某單元故障停電。搶修人員趕赴故障現(xiàn)場(chǎng)，檢查后發(fā)現(xiàn)該母線建成投運(yùn)于2014 年，使用電流為630 A，事故現(xiàn)場(chǎng)有燒灼短路痕跡。經(jīng)拆卸發(fā)現(xiàn)在母線連接處有短路熔渣，在兩段母線的連接處發(fā)現(xiàn)有比較嚴(yán)重的銹蝕（圖1a））。觀察母線使用環(huán)境，發(fā)現(xiàn)母線經(jīng)過區(qū)域比較潮濕（圖1b）），在母線頂端防火封堵部位有大量凝露并不時(shí)流淌滴落（圖1c））。

圖1 故障現(xiàn)象

2 故障原因

基于上述現(xiàn)場(chǎng)情況，從母線槽本體狀態(tài)來看，判斷是母線槽故障點(diǎn)有潮氣或水汽進(jìn)入母線槽內(nèi)部，形成局部、長(zhǎng)期的放電現(xiàn)象，造成局部絕緣材料性能下降（圖2a）），在高濕度或有少量水汽進(jìn)入到故障點(diǎn)位置時(shí)誘發(fā)形成導(dǎo)電通道造成單相擊穿（圖2b））。在部分母線槽段的連接點(diǎn)位置由于水汽的進(jìn)入造成連接件的局部潮濕從而在母線運(yùn)行負(fù)荷變化時(shí)造成局部空間凝露引起絕緣下降的放電現(xiàn)象（圖2c）），并在到達(dá)水汽臨界點(diǎn)時(shí)形成水滴，引起相間短路，瞬間的短路電流形成了短路熔渣（圖2d））。

從近年供電運(yùn)維班對(duì)于井道母線的故障報(bào)修情況來看，井道母線受季節(jié)性天氣潮濕影響及偶發(fā)外部因素而造成的線路故障逐漸增多。從季節(jié)維度來看，在江浙地區(qū)的春、夏季節(jié)，特別是梅雨季節(jié)是井道母線故障的高發(fā)時(shí)段，占比達(dá)全年故障的80%以上。針對(duì)故障高發(fā)季節(jié)的現(xiàn)場(chǎng)故障情況，分析有以下故障原因：井道母線外殼一般采用鋼板彎制成型或采用鋁合金型材，這兩種外殼在段和段之間的連接點(diǎn)目前沒有較好的防水措施，在春、夏季節(jié)，特別是梅雨季節(jié)由于空氣濕度大，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，在密閉的井道中墻體和母線槽外殼長(zhǎng)時(shí)間處于相對(duì)潮濕的狀態(tài)，容易造成母線短路。相關(guān)影響因素有：

（1）建筑樓層間的母線井道相對(duì)潮濕，母線運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量加速了潮濕空氣的熱蒸騰，而建筑物隔層頂部溫度相對(duì)較低，從而形成類似澡堂頂部的水汽凝露。

（2）母線井道開孔處的防火封堵材料在溫差較大時(shí)容易在表面形成凝露。

（3）工程安裝、房屋裝修及部分居民的不良生活習(xí)慣等，如工程安裝、房屋裝修用水隨意傾倒造成的滲水。

（4）母線在不同的時(shí)間段承載的用電量變化較大，用電量負(fù)荷的變化使母線槽殼體的表面溫度也發(fā)生變化，溫度差也隨之變化，會(huì)形成在潮濕空氣下母線表面的水汽凝聚。

受上述因素影響，凝水達(dá)到臨界點(diǎn)后會(huì)形成水流順著母線槽本體流淌，在母線槽與插接箱、母線槽段與段的連接接頭、插接箱卡爪等位置匯集和滯留。在連接處由于長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)的小水流經(jīng)過，在水的浸潤(rùn)下極易形成虹吸通道造成滲水，容易造成帶電部位導(dǎo)通，引起母線連接點(diǎn)及插接箱連接點(diǎn)漏電（圖3a）），嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致接地或短路等電氣事故（圖3b））。

圖3 故障分析

3 防滲方案

通過上述觀察、分析，如何采取一種既經(jīng)濟(jì)又切實(shí)有效的防水、阻水措施，消除故障隱患成了當(dāng)務(wù)之急。開發(fā)一種在母線槽本體上阻止并切斷水的流淌、匯集，把產(chǎn)生的水流分散和引導(dǎo)，避免水進(jìn)入母線槽的裝置，解決井道母線防滲水阻隔裝置和母線槽連接部位的嵌合及密封問題。

裝置對(duì)的密封部分的選料和安裝工藝要求較高，材料要求耐火、阻水、耐高溫、防老化，并具有一定的彈性和強(qiáng)度，最終產(chǎn)品要能現(xiàn)場(chǎng)快速安裝以滿足技改要求。技術(shù)部相關(guān)人員根據(jù)母線槽實(shí)物現(xiàn)狀，通過對(duì)比和試驗(yàn)進(jìn)行選材，在排除了硅膠、環(huán)氧樹脂、塑料、陶瓷、玻璃等材料后，最終選用橡膠基材（圖4a））。

圖4 防滲水裝置設(shè)計(jì)及安裝實(shí)物

對(duì)母線槽外殼進(jìn)行采模后，設(shè)計(jì)了兩瓣嵌合式傘裙的外形（圖4b）），并通過阻燃型防水自流平材料對(duì)兩瓣嵌合部位以及傘裙同母線槽本體的結(jié)合部位進(jìn)行防水填充，使得本體與傘裙的結(jié)合更加緊密，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水滴流的更好阻隔效果。傘裙形裝置在設(shè)計(jì)時(shí)增加了錐度，使得產(chǎn)生的水流向外分散，遠(yuǎn)離母線外殼。裝置在設(shè)計(jì)時(shí)借鑒建筑工程中屋檐滴水的原理，增加了檐形設(shè)計(jì)，使裝置隔斷的水流不會(huì)向內(nèi)流淌，而是慢慢向四周分散或蒸發(fā)（圖4c））。

母線槽在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生高溫，考慮到安裝的便捷性等綜合因素，傘裙形裝置填充材料的選用也是很大的問題。通過對(duì)比不同材料的特性，最終選用了專門開發(fā)的防火型發(fā)泡密封專用材料，該材料具有絕緣、耐火、憎水、耐高溫、抗老化的特性，在填充時(shí)具有膨脹性，能滲入結(jié)合部分的縫隙中，在膨脹凝固后定型，可以達(dá)到很好的密封性，滿足裝置的設(shè)計(jì)要求。

4 測(cè)試效果

井道母線防滲水阻隔裝置在試用過程中對(duì)裝置進(jìn)行了防滲水測(cè)試和滲水分散測(cè)試。防滲水測(cè)試主要通過人工模擬在母線上不間斷產(chǎn)生有色水量（圖5a）），用吸水紙觀察裝置24 h、48 h、72 h 下端的滲水情況。滲水分散測(cè)試時(shí)，主要通過人工模擬在母線上不間斷產(chǎn)生水量，觀察裝置對(duì)滲水的分散情況（圖5b））。經(jīng)過反復(fù)多次測(cè)試，沿母線槽內(nèi)邊無滲漏情況（圖5c）），有積留滲水沿檐形設(shè)計(jì)周邊分散，完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求（圖5d）），解決了井道母線因各種情況造成的滲水問題。

圖5 裝置防滲水測(cè)試

5 結(jié)束語

井道母線防滲水阻隔裝置申請(qǐng)了發(fā)明專利和實(shí)用新型專利。項(xiàng)目成果推廣后，極大地減少，甚至杜絕了井道母線因各種因素造成的滲水，避免了滲水引起的母線連接點(diǎn)及插接箱連接點(diǎn)等部位的電氣事故，降低了井道母線的故障率，提升用電可靠性，降低運(yùn)維成本，減輕運(yùn)維人員的工作負(fù)擔(dān)，避免因電氣事故引起的停電搶修造成用戶生活的不便以及因此造成的客戶投訴，提升了客戶的用電滿意度。有力支撐國(guó)網(wǎng)打造“安全可靠、優(yōu)質(zhì)高效、綠色低碳、智能互動(dòng)”的新時(shí)代一流現(xiàn)代化配電網(wǎng)的堅(jiān)強(qiáng)保障，為城市發(fā)展的電力“引擎”提供技術(shù)保障。