母线槽在风电行业的运用

母线槽在风电行业的运用

汪双林 夏洪斌 李柯

湖南五凌电力工程有限公司 湖南长沙 410004

摘要：风电专用的母线槽主要就是应用于风电系统中的电流传输和风力发电机塔筒内部的大电流输出。但是在实际的应用过程中还存在一些问题，而本文通过对风电专用母线槽的绝缘方法、安装方式等一些主要的技术进行分析和研究，希望能使风电专用母线槽的应用效果达到最佳。

关键词：风电专用；母线槽；技术探讨；分析研究

现阶段在我国工程用途当中的母线槽大都是偏密集型的母线槽，这类母线槽很容易潮湿、绝缘薄膜也会出现经常磨损的情况，这一系列的弊端，会使密集型母线槽的实用性不高。因此在对母线的创新选择上，风电专用的母线槽是现阶段的首选。

1、风电专用母线槽发展的前景概述

从我国风能协会发布的数据来看，我国现阶段风力发电厂的总装机容量已经能够达到3000兆瓦啊，预计到2020年，我国在风电装机容量上要能够保三万冲五万，而这时风电的成本已经能够和传统发电方式相接近。风电也即将成为我国最重要的清洁能源，而这一形势也会广泛应用于工业和其他领域上，使我国电力供应成为现阶段支柱性的产业之一。通过上述的前景分析，现阶段我国国内主要采用就是风力发电机组设备与之相配套的设备，当然其中必不可少的就是风电专用母线槽，由此也能看出风电专用母线槽的重要性。

2、在应用过程中需要注意的问题和相关的措施

2.1绝缘方面的问题和措施

1）绝缘方面的问题

通常情况下，风电企业会选用空气加强绝缘型的方式，因为在许多建筑工程方面所采用的母线槽大多采用密集型母线槽，但是要将这种密集型的母线槽应用在风电的领域上，会在绝缘方面存在很大的安全隐患问题：首先，在实际的应用过程中，如果风电企业在温差和湿度相对比较大的地区，就是会使水汽很容易在母排的表面和绝缘薄膜的附产生凝露的现象，这种情况下，就是使绝缘体受潮甚至劣化的现象；其次，机组的塔筒运行的过程难免会产生晃动的情况，而这就会使，密集型母线母排之间的磨擦越来越激烈，在时间的作用下，绝缘薄膜磨损很容易就会引发出击穿现象，造成许多无法挽回的灾难。

2）绝缘方面的措施

风电专用母线槽的采用的是双重绝缘措施，也就是在母排表面绝缘和空气附加绝缘，这种情况下，就能保证绝缘的可靠性绝。但是需要注意的是母排与母排之间通过绝缘垫电气之间的间隙一定要≤14毫米。风电专用母线槽在实际的过程中，对环境也有要求，最低温度不能低于-50摄氏度，绝缘材料的绝缘等级达到要达到大于等于B级。风电专用母线槽结构截面的构成（从上到下）：盖板、侧板、夹紧螺杆、母排、绝缘层、绝缘垫块。

2.2振动方面的问题和措施

1）振动方面的问题

风电专用的母线槽需要在风电机组塔筒内部进行安装，所以一定要将其固定在塔筒的内壁上，但是塔筒还会受到恶劣天气的影响，使原本固定在塔筒内壁的风电专用母线槽也会随着塔筒产生不同程度的振动。风电专用的母线槽长时间在这样的环境下，就会使和风电专用母线槽相关联的一些连接器、安装螺钉出现松动的情况，那么出现故障的现象就会大大提高，而正常输电就无法得到保障。

2）振动方面的措施

为了能够解决上述的振动问题，就需要从风电专用母线槽的整体的系统进行研究和分析，也就是说要将整体的安装附件设计成弹性支架的支撑方式，在具体的设计过程中，从上到下要素的构成为：角钢支架、夹紧卡子、调节螺母、弹簧、紧锁螺母、支撑螺杆、缓冲橡胶块、固定螺栓、槽钢支架。通过这样的设计，能使风电专用母线在不同方位受到的振源，都能起到缓冲的作用，从而使抗震的效果达到最佳。除此之外，在螺母的安装上，一定要慎重的选择，最好是选择特种的防松螺母，通过特种防松螺母能使风电专用母线槽在实际的运行过程当中，发生螺母松动的现象大大降低，这也是降低维修频率的有效方法之一，为企业节约了一部分不必要的资金浪费。

2.3整体强度设计上的问题和措施

1）整体强度设计上的问题

通常情况下，在风电专用的母线槽的强度设计上，还有存在不全面的现象，这样一来就没有保证整体的强度达到一致，而这就不利于企业的发展。

2）整体强度设计上的措施

一般来说，在风电专用母线槽的外壳上大多都会采用2.5毫米的冷轧优质钢板弯形和压筋的工艺，而后通过喷涂耐候性环氧粉末静电，能使风电专用母线槽的强度和防腐蚀的能力不断提高。而在内部采用的是将绝缘垫块装入到U型槽当中，而后通过夹紧螺杆，将在各个位置与之相对应的绝缘垫块不断拉紧，再利用挡板，将螺栓与外壳进行固定。在风电专用母线槽的整体结构的设计上，从上到下分为为：母排、侧板、挡板、盖板、绝缘垫块、夹紧螺杆。通过这样的设计能使整体的强度得到提高，还能直接解决由于母线槽系统的安装高度超过70米和90米之间，而产生的重力累积，有效解决母排与外壳脱落和下坠的问题。

2.4安装方式上的问题和措施

1）安装方式上的问题

以往所采用的传统母线槽，由于安装顺序上不够科学、合理，会使安装的质量和速度没有办法得到保证。

2）安装方式上的措施

因为风电专用的母线槽是要在风电机组的塔筒内部进行安装，所以就要严格的按照相关的工程图纸和一些技术要求，将风电专用母线槽分别在下、中、上塔筒进行顺序安装，而在每段的中间还要做好预留段的设计，这一部分的工作主要是在塔筒的制造厂来进行。而后将预先安装好的塔筒运输到风电场，等到风电场组装好风电机组之后，再将之前预留出来的母线槽进行安装。通过这样的方式，能使每一个部分的工作效率都能得到保障，而安装的质量还能保持较高，这对于企业来讲一定是既经济有便利的最好安装方式。

3、风电专用母线槽和电力电缆相比之下的优势

下面是风电专用母线槽和交联聚乙烯绝缘电力电缆（以下简称电力电缆）在一些主要性能上的比较：

3.1在载流能力上：风电专用母线槽的单根载流量就能达到五千A，而电力电缆的载流量最高都不会超过650A。也就是说风电专用母线槽的载流量是电力电缆的7.69倍。

3.2在绝缘能力上：风电专用母线槽的绝缘层还有外壳保护，这样既能缓解老化的速度，还能不保证绝缘的性能；而电力电缆的绝缘层很容易出现老化，温差上的变化，也会使绝缘层出现开裂的现象。

3.3在机械的强度上：风电专用母线槽的外壳材料是冷轧钢板，强度上≥300Mpa；而电力电缆所采用的是橡胶的材质的护套，可想而知在一定摩擦力的作用下，就会使这种护套被破坏。

3.4在接地性能上：风电专用母线槽的外壳和每个支架，都能直接接地；而电力电缆却没有单独地线，和会使在远距离的输电过程中，存在接地故障的安全隐患问题。

3.5在使用寿命上：风电专用母线槽的使用寿命＞40a；而电力电缆的使用寿命则在10a-15a之间。由此可见风电专用母线槽的使用寿命使电力电缆使用寿命的2.6-4倍。

3.6在机组的根数上：风电专用母线槽中，机组的根数和机组的大小无关，只要是单台电机组，就只需要两根就可以；而电力电缆的根数却比较多，以3MW的风电机组来说，就需要30根以上185平方毫米的电缆。除了上述的几点优势之外，在价格、安装的附件和难易程度上，风电专用母线槽都占有较大的优势，也正是因为这些优势，使风电专用母线槽的应用范围不断扩大。

4、结束语
  综上所述，风电专用母线槽和其它电力电缆相比较具有很多的优势，但是还需要注意一些在设计、安装等方面的问题，只用通过全面、仔细的分析风电专用母线槽在各个方面的问题，才能使风电专用母线槽在实际的应用中发挥出更大的价值。

参考文献：

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[2]童浚昱，张华昕. 母线槽在风电行业的应用[J]. 建筑电气，2011（10）

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