第一章电气主接线系统
电气主接线主要是指在发电厂、变电所、电力系统中，为满足预定的功率传送方式和运行等要求而设计的、表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路。电路中的高压电气设备包括发电机、变压器、母线、断路器、隔离开关、线路等。它们的连接方式，对供电可靠性、运行灵活性及经济合理性等起着决定性作用。
第三节分相封闭母线
对600MW机组而言，其发电机出口电流达20000A左右，那么母线附近就存在强大的交变磁场，位于其中的钢构件由于涡流和磁滞损耗而发热。如果钢构件形成较大尺寸的闭合回路，还会感应产生环流，引起很大的功率损耗和发热。这个发热决不能忽视。钢构件温度升高，可能使材料产生热应力而引起变形或使接触连接损坏。由于钢构件中的集肤效应十分显著，使钢构中的涡流都集中在钢构表面的薄层内，在薄层中呈现很大的电阻，使涡流损耗发热成为钢构发热的主要原因，而磁滞损耗只占发热的很小部分。
钢构中的损耗和发热与钢构表面的磁场强度有关。在实际母线装置中，钢构的形状、大小和布置方式是多种多样的，而且互有影响（屏蔽作用），因此，磁场分布、损耗和发热情况有很大差别。在发电厂中，为了减少钢构损耗和发热，常采用一些措施，例如：加大钢构和载流导体之间的距离、断开载流导体附近的闭合钢构回路并加上绝缘垫、采用铜或铝作短路环进行屏蔽，还有，采用分相封闭母线，即每相母线分别用铝质外壳包住，外壳上的涡流和环流能起双重屏蔽作用，使壳内和壳外磁场均大大降低，从而使附近钢构发热显著减低。
另外，在电厂中，发电机至变压器的连接母线如果采用敞露式母线，也存在很多缺点，主要是绝缘子表面容易被灰尘污染，尤其是母线布置在屋外时，受气候变化影响及污染更为严重，很容易造成绝缘子闪络及由于外物所致造成母线短路故障。随着单机容量的增大，对其出口母线运行的可靠性提出了更高的要求。采用封闭母线（用外壳将母线封闭起来）是一种较好的解决方法。
一、封闭母线的分类
按外壳材料可分塑料外壳和金属外壳。按外壳与母线间的结构型式可分为如下的几种型式：
（1）不隔相（亦称共相）式封闭母线。三相母线设在没有相间隔板的金属（或塑料）公共外壳内。
（2）隔相式封闭母线。三相母线布置在相间有金属（或绝缘）隔板的金属外壳内。
（3）分相（离相）封闭母线。其每相导体分别用单独的铝制圆形外壳封闭。分相封闭母线，根据金属外壳各段的连接方法，又可分为分段绝缘式和全连式（段间焊接）两种。
不隔相的封闭母线只能起防止绝缘子免受污染和外物所造成的母线短路，而不能消除相间短路的可能性，也不能减小母线相间电动力和减少钢构的发热。隔相式封闭母线虽然可较好地防止相间故障，在一定程度上能减小母线电动力和减少母线周围钢构的发热，但是仍然发生过因单相接地而烧穿相间隔板造成相间短路的事例，因此，可靠性还不是很高。一般，不隔相或隔相封闭母线只用于大容量机组的厂用电系统或容量较小但污染比较严重的场所。
二、全连式分相封闭母线
600MW机组出口回路母线都普遍采用全连式分相封闭母线。分相封闭母线主要由母线导体、支持绝缘子和防护屏蔽外壳组成，导体和外壳均采用铝管结构。如下图所示：
全连式分相封闭母线的特点是：沿母线全长度方向的外壳在同一相内（包括各分支回路）全部各段间通过焊接连通。在封闭母线的各个终端，通过短路板，将各相的外壳连接成电气通路。从工程安装方便等原因考虑，在上述全连式的基础上再将从发电机至主变压器之间的封闭外壳分为2～3大段，在每段两端装置短路板，称为分段全连式。
全连式分相封闭母线，其三相的外壳在端部通过短路板连通形成闭合回路，这就构成了类似以母线导体为一次侧、外壳为二次侧的三相1∶1的空心变压器。由于三相外壳回路短接（即二次侧处于短路），而且铝壳电阻很小，所以在外壳上感应产生与母线电流大小相近而方向相反的环流。由于环流的屏蔽作用（环流产生的磁场与母线导体的磁场方向相反，即环流产生反磁场），使全连式外壳的壳外磁场减小到敞露母线的10％以下，因此，壳外钢构的发热大大减轻，可略而不计。此外，当母线通过三相短路电流时，由一相（例如A相）电流所产生的磁场，经过其外壳环流屏蔽削弱后所剩余的磁场，再进入另一相（如B或C相）外壳时，还将受到该相（B或C相）外壳涡流的屏蔽作用。由于先后二次屏蔽作用的结果，使进入该相外壳内的磁场已非常小，故该相母线导体所受的电动力大大减小，一般可减小到敞露式母线电动力的1／4左右。外壳之间，由于其中磁场己削弱，故电动力也随着减小很多。
全连式封闭母线的外壳，一般情况下采用多点接地方式。多点接地除在各个短路板处接地外，在封闭母线各支持点或悬挂点与其支吊钢构间都不要求加装对地绝缘部件。多点接地时，外壳与地构成了回路，但由外壳磁场产生的接地电流很小，且具有结构简单、安装方便的优点。在实际应用中，也有采用整个封闭母线外壳只有一个接地点的，其目的是防止某一接地处接触不良时由于对地电流造成外壳局部过热。
全连式封闭母线与敞露式母线相比有以下优点：
（1）运行可靠性高。封闭母线防尘，不受自然环境和外物的影响，且各相间的外壳又相互分开，因而减低了相间短路的可能性。一般采用外壳多点接地，可保障人体接触时的安全。
（2）外壳环流的屏蔽作用，显著减小了母线附近钢构中的损耗和发热，可不用考虑附近钢构的发热问题。
（3）短路电流通过时，由于外壳环流和涡流的屏蔽作用，使母线之间的电动力大为减小，可加大绝缘子间的跨距。外壳之间的电动力也不很大，不会带来问题。
（4）由于母线和外壳可兼作强迫冷却的管道，因此母线载流量可做到很大。
全连式封闭母线有如下缺点：
（1）有色金属消耗约增加一倍。
（2）母线功率损耗约增加一倍。
（3）母线导体的散热条件（自然散热时）较差，相同截面下的母线载流量减小。
分相封闭母线的固定，一般都采用三个绝缘子支持的结构。这种结构具有不复杂、受力好、安装检修方便、且可采用轻型绝缘子等优点。
三、岱海电厂一期600MW发电机的封闭母线
岱海电厂一期600MW机组的发电机出口回路（20kV）、主变△回路、中性点、高厂变20kV侧及电压互感器分支和励磁变压器分支引线均采用全连式离相封闭母线，自冷方式。封闭母线设有耐振装置、伸缩装置、排水装置和检修孔。
发电机主回路封闭母线均采用铝制圆管形：额定电流为24000A，主回路母线直径900mm、厚度15mm，外壳直径1450mm、厚度10mm；△回路母线直径600mm、厚度15mm，△回路外壳直径1150mm、厚度8mm，分支回路母线直径150mm、厚度10mm，分支回路外壳直径700mm、厚度5mm，中性点外壳直径500mm、厚度5mm，在环境温度40℃时额定电流下导体温升不超过80℃，外壳温升不超过60℃。
高压厂用变压器低压侧、起动/备用变压器低压侧、励磁变压器低压侧及可控硅整流柜分支回路采用共相封闭母线，6.3 kV厂用回路额定电流4000A，管形母线直径150mm、厚度10mm、铝外壳600mm、厚度5mm。励磁交、直流回路额定电流5000A
从结构上看，分相封闭母线能经受三相短路电流及负荷同时作用，外壳为全连接搭接型。分相封闭母线磁屏蔽能限制周围的钢构支柱等的温升。为防止感应电动势产生的环流流到变压器外壳和发电机底座，并保证分相封闭母线外壳无局部过热，发电机分相封闭母线采取了以下措施：封闭母线外壳与设备（发电机、主变压器、励磁变压器、厂用变压器、电压互感器）连接处均绝缘，并在所连接设备附近用短路铝条将三相封闭母线外壳短接；封闭母线外壳与钢支柱的所有接触面均绝缘，整个封闭母线外壳只有一个接地点（一些教科书中只提到采用多点接地），接地点位于主变压器侧。封闭母线设有发电机短路试验装置。
为防止封闭母线停用时，屋外部分的封闭母线受冷凝而积水，设有恒温控制的空间加热器，以维持封闭母线内部的温度在露点以上。为防止万一发电机引出套管漏氢，造成发电机封闭母线内氢气积储而发生危险，在发电机出线端子箱上设置排氢孔，以便于氢气逸出。封闭母线的这一小段与其他部分之间采用环氧树脂套管加以密封。发电机中性点引出端亦如此处理。封闭母线内还设有检测氢气泄漏装置，以确保安全。
为方便试验，发电机主回路及高压厂用变压器分支回路内均设有可拆连接片。离相封闭母线设置有微正压装置，即外壳内充以干燥净化的空气，压力保持在300Pa～2500Pa之间，且外壳的空气泄漏率每小时不超过外壳内容积的2％～6％。
四、岱海电厂一期600MW发电机的封闭母线参数
1 离相封闭母线基本技术参数
| 项 目 名 称 | 主回路 | 主变分支 | 厂用分支 | PT、LA、励磁分支 | 发电机中性点分支 |
| 额定工作电压(kV) | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| 最高工作电压(kV) | 24 | 24 | 24 | 24 | 24 |
| 绝缘电压等级(kV) | 24 | 24 | 24 | 24 | 24 |
| 额定电流(A) | 24000 | 15000 | 2500 | 2500 | — |
| 相数 | 3相 | 3相 | 3相 | 3相 | 单相 |
| 1min工频耐受电压有效值(湿/干)(kV) | 60/75 | 60/75 | 60/75 | 60/75 | 60/75 |
| 额定雷电冲击耐受电压峰值(kV) | 150 | 150 | 150 | 150 | 150 |
| 三相短路电流交流分量起始有效值I＂(kA) | 119.21 | 119.21 | 212.23 | 212.23 | — |
| 三相短路电流冲击值Ich(kA) | 306.24 | 306.24 | 556.46 | 556.46 | — |
| 2秒热稳定电流有效值(kA) | 200 | 200 | 250 | 250 | — |
| 动稳定电流（峰值）(kA) | 500 | 500 | 630 | 630 | |
| 设计用周围环境温度 | 40℃ | 40℃ | 40℃ | 40℃ | 40℃ |
| 母线导体正常运行时的最高温度 | 90℃ | 90℃ | 90℃ | 90℃ | 90℃ |
| 外壳正常运行时的最高温度 | 70℃ | 70℃ | 70℃ | 70℃ | 70℃ |
| 母线接头正常运行时的最高温度(镀银) | <105℃ | <105℃ | <105℃ | <105℃ | <105℃ |
| 相间距离(mm) | 1800 | 1800 | 1100 | 1400 | |
| 冷却方式 | 自冷 | 自冷 | 自冷 | 自冷 | 自冷 |
2 共箱封闭母线基本技术参数
| 参数名称 | 6.3 kV厂用回路 | 励磁交流回路 | 励磁直流回路 | |
| 额定电压(kV) | 10.5 | 0.9 | 0.47 | |
| 最高工作电压(kV) | 12 | 3.6 | 1.0 | |
| 额定电流(A) | 4000 | 5000 | 5000 | |
| 相数 | 3 | 3 | 2 | |
| 频率(Hz) | 50 | 50 | - | |
| 三相短路交流分量起始有效值I″(kA) | 47.03 | - | - | |
| 三相短路电流冲击值Ich(kA) | 122.66 | |||
| 2秒热稳定电流(kA) | 50 | 50 | 50 | |
| 动稳定电流(峰值)(kA) | 125 | 160 | 160 | |
| 母线运行最高温度(℃) | 90 | 90 | 90 | |
| 母线接头运行最高温度(℃) | 105 (镀银) | 105 (镀银) | 105 (镀银) | |
| 冷却方式 | 自然冷却 | 自然冷却 | 自然冷却 | |
| 1min工频耐受电压（湿/干）有效值kV | 30/42 | 18/25 | DC耐压3kV | |
| 额定雷电冲击耐受电压峰值kV | 75 | 40 | 40 | |
| 共箱封闭母线外壳尺寸 | 1000x500 | |||
| 共箱封闭母线材质 | 外壳 | L2 | L2 | L2 |
| 导体 | 铜 | 铜 | 铜 |
