CN201281966Y

CN201281966Y - 母线

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Publication number: CN201281966Y
Application number: CNU2008201158116U
Authority: CN
Inventors: 罗志昭
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-08-09
Filing date: 2008-05-24
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2018-05-24
Also published as: CN101504873B; CN101149996A; CN101504873A

Abstract

本实用新型的母线采用多层导体，导体与导体(1)、(3)、(5)之间有绝缘层(2)、(4)，本实用新型的母线能输送各种大电流，安全节能，在发电、输变电厂及各种单位中使用广泛，本实用新型选用的导体材料为铜或铝材，导体形状有管形、矩形或绞线形。本实用新型具有重量轻，节省有色金属，节省能源，环保的优点。它的载电流量大，温升低，避免了冰雪压垮线路而停电的问题，提高了供电可靠性，具有广泛的社会效益。

Description

母线

技术领域

本实用新型涉及发电、输变电及用电单位中用于输送各种电压等级及大电流使用，安全节能，属新发明技术。

背景技术

1.——现有的大电流母线载电流量少、耗材多，选用的导体材料为铜或铝材，导体形状有管形、矩形、绞线形(电线、电缆、钢芯铝绞线)，以上的导体都是整体的导电体。

例①：输送电流3150A绝缘铜管母线规格是Φ100mm×5mm，总截面积1491mm²，每米母线的总重量13.3kg，电流密度：2.1(A/mm²)，温升57k；

例②：输送电流1000A矩形母线的导体(铜排)，规格宽100mm×10mm，截面积1000mm²，每米母线的总重量8.9kg，电流密度：1(A/mm²)，温升50k。

例③：额定电流450A，铜电缆300mm²，电流密度：1.5(A/mm²)，温升40k。从上述看浪费铜材特别严重，温升高，成本高。

另外现有的导体在导电过程中是一个整体，没有熔冰能力。若遭遇冰雪灾害，会造成大面积电网输电线路被冰压垮，原因就是现有导体所发的热量抵受不了低温结冰，要熔掉导体上的冰雪必须要把高压电停下，要用大容量电流发生器进行相间短路发热来熔冰，效果也不理想，并且目前的设备容量不够不能实现，并且熔冰过程要大面积停电成本高、效率低。

另外原有管母线的缺陷：母线绝缘处理不能机械化生产，整个绝缘过程靠人工制作，绝缘可靠性难于保证，由于原有管母线长度在13米以内，母线是属刚性，不能自由卷弯，不能象电缆那样在生产线上连续生产。

另外现有铜管母线与铝管母线的复合到现在还没有实现金属与金属焊接在一起的复合，还不能实现复合铜铝管母线的实际使用。

发明内容

为了克服现有技术的缺点(其缺点：载电流量少、耗材多、不能熔冰雪等)，本实用新型提供一种母线(多层导电管、多层矩形导体、多股多层绞线)，该母线在同等截面积的导体通过采用多层导体、每层导体都是一个独立的绝缘导体，导体之间、层与层之间都有绝缘隔离，导体在同等的截面积而达到增大导体的导电表面积效果，实现载流量增大、温升低、重量轻，节约能源。另外气温低于4C°时额定电流不变，多层的绝缘导体减少部份截面积，只用其中一部份导体输送，多层的绝缘导体温升会高于原来温升，以达到熔冰雪的效果。另外能机械化连续生产，质量有保证。另外由于导体与导体之间有绝缘隔离(或气体隔离)，铜与铝之间有绝缘隔离(或气体隔离)，不会产生电化学反应(铝合金与铜也不会)，就实现了铜、铝母线的复合。

本实用新型解决其技术问题的技术方案：

一种母线，所述的母线包括导体和绝缘层，导体层数为2≤N≤100，N为整数，导体与导体之间有绝缘层。

本实用新型的母线为多层导电管组成的管形母线。

本实用新型的母线为多层导电管组成的管形母线，导电管与导电管之间有接触电阻。

本实用新型的母线为多层矩形导电体组成的矩形母线。

本实用新型的母线外有绝缘层。

本实用新型的母线外有半导电层。

本实用新型的母线外有金属接地护套层。

本实用新型的母线外有护套层。

本实用新型的母线端部的多层导体并联连接到并联连接件上。

一种母线，其特征是所述的母线为由多股导线即导体组成的绞线形母线，所述的导线股数为2≤N≤500，N为整数，每股导体之间有绝缘层。

本实用新型的母线为由线芯和导电管组成的母线，线芯为钢绞线、铝绞线、铜绞线、铝包钢绞线或钢芯铝绞线。

本实用新型的母线外有绝缘层。

本实用新型的母线外有半导电层。

本实用新型的母线外有金属接地护套层。

本实用新型的母线外有护套层。

管形母线由多层导电管导体组成的母线，导体与导体之有绝缘层或空气绝缘层如大的导电管直接套小导电管(管与管之间有绝缘层)或直接在第一层导电管套入第二层、第三层导电管至多层，因为层与层是等电位，导体与导体之间有接触电阻，电流会往小电阻方向流动，所以可用接触电阻来代替绝缘层，每个导体有两个导电面，导体采用两层后导体表面的导电表面积比没有采用两层导体前的导电表面积大1倍。例：额定电流3150A，外径Φ100mm×壁厚3mm，导电表面积周长609mm，壁厚3mm改为采用1.5mm×2，导电表面积周长1217mm，导体与导体之间有绝缘层，母线端部的导体是并联连接(端部上下层导体连通)，截面积914mm²，每米重量8.1kg，电流密度：3.4(A/mm²)，温升40k，与原有铜管母线比节省铜材40％。

②矩形母线由多层矩形导电体组成的母线，导体与导体之间有绝缘层，每个导体有两个导电面，导体采用两层后导体表面的导电表面积比没有采用两层导体前的导电表面积大1倍，如此类推。例：额定电流3150A，铜排宽度210mm×厚度6mm，导电表面积边长432mm，厚度6mm改为采用两层3mm，增加导电表面积边长到864mm，导体与导体之间有绝缘层，母线端部的导体是并联连接(端部上下层导体连通)，截面积1260mm²，每米重量11.2kg，电流密度：2.5(A/mm²)，温升40k，与原有铜排母线比节省铜材37％。

③绞线形母线由多股多层绞线导体组成的母线，每股、每层导体有绝缘层。例：额定电流1000A，铜绞线300mm²，导电表面积周长72mm。将其改为30股(每股10mm²，周长11mm×30股)，增加导电表面积周长到330mm，采用多股导体后导电表面积比没有采用多股导体前的导电表面积大4倍。每股每层之间有绝缘层，母线端部的导体是并联连接，电流密度：3.3(A/mm²)，温升40k(抗径中空绞线每股导体有绝缘层)。

母线在气温4C°以上其所有导体同时输送额定电流。气温低于4C°时额定电流不变，只用其中一部份导体输送，由于减少部份截面积，温升会高于原来的温升，温升大于70K时其它导体才输送电流，其它导体间隔性输送电流。

从以上对比的结论得知，节省铜材可达到45％(若选用铝材做母线，铝材的截面是按铜材的截面大约1.3倍左右)，另外绝缘层给母线起到扩径作用，扩径能增大载流量节能。所以输送大电流要选择母线(导体与导体之间有绝缘层)。再根据母线的电压等级在绝缘导体上作绝缘处理加绝缘层，1kV以上电压等级需要作屏蔽处理，绝缘层表面电位为零，在绝缘层外制作金属接地护套层、金属保护层，金属材料选用(不锈钢、铜、铝)板材、管材、软金属管。

本实用新型的有益效果是：提供一种母线，载电流量大，温升低，重量轻，节省有色金属，节省能源，环保。而且在低温下由于只用部份导体输送额定电流，导体温升会高于原温升，在不停电情况下冰雪在导线上挂不住，就避免了冰雪压垮线路避免了停电。对提高供电可靠性，有着广泛的社会效益。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

附图1为本实用新型的母线(管形导体)示意图。

图中：1.铜或铝管导体，2.绝缘层，3.铜或铝管导体，4.绝缘层，5.铜或铝管导体，

附图2为本实用新型的母线(管形)绝缘示意图。

图中：1.铜或铝管导体，2.绝缘层，3.铜或铝管导体，8.并联连接件

附图3为本实用新型的母线(管形)绝缘示意图。

附图4为本实用新型的母线(管形)绝缘示意图。

附图5为本实用新型的母线(管形)绝缘示意图。

附图6为本实用新型的母线(管形)绝缘示意图。

图中：中间部分为母线，10.外绝缘层

附图7为本实用新型的母线(管形)绝缘外加金属接地护套层示意图。

图中：中间部分为母线，10.外绝缘层，7.金属接地护套层

附图8为本实用新型的母线(管形)屏蔽绝缘示意图。

图中：中间部分为母线，9.半导电层，10.外绝缘层，7.金属接地护套层

附图9为本实用新型的母线(管形)屏蔽绝缘示意图。

图中：中间部分为母线，9.半导电层，10.外绝缘层，6.护套层，7.金属接地护套层

附图10为本实用新型的母线(矩形)示意图。

图中：1.铜或铝排导体，2.绝缘层，3.铜或铝排导体，8.并联连接件

附图11为本实用新型的母线(矩形)示意图。

附图12为本实用新型的母线(矩形)示意图。

附图13为本实用新型的母线(矩形)绝缘示意图。

图中：1.铜或铝排导体，2.绝缘层，3.铜或铝排导体，10.外绝缘层

附图14为本实用新型的母线(矩形)绝缘外加金属接地护套层示意图。

图中：1.铜或铝排导体，2.绝缘层，3.铜或铝排导体，10.外绝缘层，7.金属接地护套层

附图15为本实用新型的母线(绞线形)示意图。

图中：1.铜或铝圆股线导体，2.绝缘层，3.铜或铝圆股线导体

附图16为本实用新型的母线(绞线形)示意图。

图中：1.铜或铝圆股线导体，2.绝缘层，8.并联连接件

附图17为本实用新型母线(绞线形)示意图。

图中：1.线芯导体(钢绞线、铝绞线、铜绞线、铝包钢绞线、钢芯铝绞线)，2.绝缘层，3.导电层导体(多股铝、铜线)

附图18为本实用新型母线(绞线形)示意图。

图中：1.线芯导体(钢绞线、铝绞线、铜绞线、铝包钢绞线、钢芯铝绞线)，2.绝缘层，3.导电层导体(铝、铜管)

附图19为本实用新型母线示意图。

图中：1.线芯导体(钢绞线、铝绞线、铜绞线、铝包钢绞线、钢芯铝绞线)，2.绝缘层，3.导电层导体(多股铝、铜线或铝、铜管)，10.外绝缘层

附图20为本实用新型母线架空线示意图。

图中：1.导电层导体(多股铝、铜线，铝、铜管)，2.绝缘层，3.导电层导体(多股铝、铜线，铝、铜管)，11.开关，12.开关，13.开关

具体实施方式

提高母线的载电流量和母线在低温下熔冰雪的具体实施方式：

1.——如图1所示，由多层导电管组成的母线(如大导电管直接套小导电管)，导体与导体之间有绝缘层，每个导体有两个导电面。

例：①额定电流3150A，铜管母线导体的壁厚3mm，由两层1.5mm导体组成，导体与导体之间有绝缘层，母线端部的多层导体是并联连接(端部内外层导体连通)，直径100mm，截面积914mm²，每米重量8.1kg，电流密度：3.4(A/mm²)，温升40k。

多层导电管组成的母线(管形)制造的其中方法：根据载流量要求，选择相适应的薄铜或铝板(厚度0.1mm～20mm)，用焊管生产线先生产铜或铝管，再在铜或铝管导体上作绝缘处理(按运行温度要求，绝缘材料选用：绝缘漆、聚乙烯、聚氯乙烯、聚炳乙烯、交联聚乙烯、硅橡胶、氟塑料、乳胶、树脂、气体、石棉布、石棉纸、半导电材料等)，工艺有其中三种方式：第一种是在铜或铝管导体上喷涂绝缘；第二种是在铜或铝管导体上绕包绝缘；第三种是在铜或铝管导体上用挤出机挤出绝缘；在绝缘层上用卷轧机卷轧薄铜或铝板，一边卷轧一边焊接，再将焊口打磨平整，形成第二层铜或铝管导体，到此已形成两层导体的母线，若需要多层方法同上。或直接在第一层导电管上焊接第二层、第三层至多层或直接在第一层导电管套入第二层第三层导电管至多层，因为层与层是等电位，导体与导体之间有较大的接触电阻，电流会往小电阻方向流动，所以导体与导体之间的绝缘可用较大的接触电阻来代替绝缘层。母线(管形)的导体层数根据载电流量要求而设定，层数由2层至100层。

如图2、3、4、5所示，母线端部的多层导体并联连接到并联连接件上(或把母线端部绝缘层去掉，导体层与导体层直接并联连接)，再由此连接件与其它母线或设备连接，这样就形成母线(管母线)。(以上工艺流程由工控机全程控制，过程：1、先生产铜、铝管，2、在上面作绝缘处理，3、在绝缘层上用卷轧机卷轧薄铜或铝板，一边卷轧一边焊接(或大的导电管直接套小导电管)。

如图6所示，母线(管形)若需外加绝缘，根据电压等级作绝缘处理，绝缘工艺同上。

如图7所示，根据对绝缘层的防护要求在绝缘层上加金属接地护套层(在绝缘层上套金属管或在绝缘层上用卷轧机卷轧薄铜或铝板，一边卷轧一边焊接，再将焊口打磨平整)。

如图8所示，过程：1、在母线上加半导电层(若导体表面平整可不需要制作半导电层)；2、在半导体层或直接在多层导体上加装绝缘；3、在绝缘层上加半导电层；4、在半导电层上加装金属接地护套层，方法是通过绕包铜带或将薄铜、铝板用焊管生产线一边一边卷轧一边焊接，再将焊口打磨平整。

如图9所示，过程：1、在母线上加半导电层(若导体表面平整可不需要制作半导电层)；2、在半导体层或直接在多层导体上加装绝缘；3、在绝缘层上加半导电层；4、在半导电层上加装金属接地护套层，方法是通过绕包铜带或将薄铜、铝板用焊管生产线一边一边卷轧一边焊接，再将焊口打磨平整；5、在金属接地护套层表面用挤出机挤出护套层；6、在护套层上加装金属接地护套层，方法用焊管生产线一边卷轧一边焊接，再将焊口打磨平整。(以上工艺流程由工控机全程控制，过程：1、在多层导体管母线导体上制作半导电层，2、在半导电层上制作绝缘层，3、在绝缘层上制作半导电层，4、在半导电层上制作金属接地护套层，5、在金属接地护套层上制作护套层，6、在护套层上制作金属保护层。)母线(管形)的绝缘处理，根据实际要求，按上述6个过程选用其中的过程作绝缘处理。

2.——如图10、11、12所示，由多层矩形导电体组成的母线(矩形)，导体与导体之间有绝缘层，每个导体有两个导电面，如此类推。

例②额定电流3150A，铜排的厚度6mm，由两层3mm导体组成，导体与导体之间有绝缘层，母线端部的多层导体是并联连接(端部上下层连通)，宽度210mm，截面积1260mm²，每米重量11.2kg，电流密度：2.5(A/mm²)，温升60k。

多层矩形导电体组成的母线(矩形)制造的其中方法：根据载流量要求，选择相适应的薄铜或铝板(厚度0.1mm～15mm)，将铜或铝板的其中一面作绝缘处理(按运行温度要求，绝缘材料选用：绝缘漆、聚乙烯、聚氯乙烯、聚炳乙烯、交联聚乙烯、硅橡胶、氟塑料、乳胶、树脂、石棉布、石棉纸、半导电材料等)，用生产线将已作绝缘处理的铜或铝排导体两层对接压紧，绝缘层在两层铜或铝板中间，若需要多层方法同上。母线(矩形)的导体层数根据载电流量要求而设定，层数由2层至100层。母线端部的多层导体都要并联连接到连接件上，再由此连接件与其它母线或设备连接，这就形成母线(矩形)。

如图13所示，母线(矩形)若需外加绝缘，工艺有其中三种方式：第一种是在(矩形)上喷涂绝缘；第二种是在(矩形)上绕包绝缘；第三种是在(矩形)上用挤出机挤出绝缘；

如图14所示，密集型母线需加装金属外壳。

3.——如图15所示，由多股绞线组成的母线(绞线形)，每股导体有绝缘层(抗径中空绞线每股导体有绝缘层)。

例③额定电流1000A，铜绞线300mm²，每股10mm²，共30股，每股之间有绝缘层，母线端部的多层导体是并联连接，电流密度：3.3(A/mm²)，温升40k。母线(绞线形)制造的其中方法：将单支铜、铝圆股线外表加绝缘(按运行温度要求，绝缘材料选用：绝缘漆、聚乙烯、聚氯乙烯、聚炳乙烯、交联聚乙烯、硅橡胶、氟塑料、乳胶、树脂、石棉布、石棉纸、半导电材料等)，工艺有其中三种方式：第一种是在导体上喷涂绝缘；第二种是在导体上绕包绝缘；第三种是在导体上用挤出机挤出绝缘，将已作绝缘处理的单支铜、铝线多股绞合在一起。母线(绞线形)的导体股数和每股的截面积根据载电流量要求而设定，股数由2股至500股，每股导体截面积从1mm²至25mm²。如图16所示，母线端部的多层导体都要并联连接到连接件上，再由此连接件与其它母线或设备连接(每股线的端部都套入电缆端子压紧，再将每股电缆端子紧固在管形导体或矩形导体上)，这就形成母线(绞线形)。若需外加绝缘，根据电压等级作绝缘处理，绝缘方式同上。电压等级1kV以上需作屏蔽绝缘处理。过程：1、在导体上加半导电层，工艺同上，材料为半导电材料；2、在半导体层上加装绝缘，工艺同上；3、在绝缘层上加装半导电层；4、在半导电层上加装金属接地护套层，方法是通过绕包铜带；5、在金属接地护套层表面用塑料挤出机挤出塑料护套层；6、在护套层上加装金属接地护套层，方法用焊管生产线一边卷轧一边焊接，再将焊口打磨平整。(以上工艺流程由工控机全程控制，过程：1、在多层导体管母线导体上制作半导电层，2、在半导电层上制作绝缘层，3、在绝缘层上制作半导电层，4、在半导电层上制作金属接地护套层，5、在金属接地护套层上制作护套层，6、在护套层上制作金属保护层。)母线(绞线形)的绝缘处理，根据实际要求，按上述6个过程选用其中的过程作绝缘处理。

4.——如图17所示，由多层绞线组成的母线(绞线形)的线芯采用带绝缘的线芯导体，母线(绞线形)的绝缘线芯导体制造的其中方法：根据抗拉强度要求，选择相适应的线芯(钢绞线、铝绞线，铜绞线、铝包钢绞线、钢芯铝绞线)，在线芯上绕包绝缘或用挤出机挤出绝缘(绝缘材料为绝缘漆、聚乙烯、聚氯乙烯、聚炳乙烯、交联聚乙烯、硅橡胶、氟塑料、乳胶、石棉布、石棉纸、半导电材料等)。根据载电流量要求在已做绝缘线芯上用缠绕机缠绕多股(铝、铜)线或多层(铝、铜)线，每层有绝缘。如果在城区、地下、户内使用，导电层上面再加绝缘层。根据实际要求，按上述6个过程选用其中的过程作绝缘处理。

5.——如图18所示，由导电管和绞线组成的母线的线芯导体采用带绝缘的线芯，其中的制造方法：根据抗拉强度求，选择相适应的线芯(钢绞线、铝绞线，铜绞线、铝包钢绞线、钢芯铝绞线)，在线芯上绕包绝缘或用挤出机挤出绝缘(绝缘材料为绝缘漆、聚乙烯、聚氯乙烯、聚炳乙烯、交联聚乙烯、硅橡胶、氟塑料、乳胶、石棉布、石棉纸、半导电材料等)。根据载电流量要求在已做绝缘的线芯上用卷轧机将(铝、铜)板卷轧到绝缘线芯上，一边卷轧一边焊接管，再将焊口打磨平整，根据载电流量要求可在绝缘钢芯上加多层的导电管，每层有绝缘。

如图19所示，如果在城区、地下、户内使用，导电层上面再加绝缘层。根据实际要求，按上述6个过程选用其中的过程作绝缘处理。

6.——如图20所示，母线在低温下熔冰雪的应用

其中应用的方法：输入端用两台开关(所选用的开关有断路器、负荷开关、隔离开关)来控制，输出端一台开关来控制，气温4C°以上输入端两台开关——开关11、开关12合闸两导体同时输送电流。当气温4C°以下输入端开关11合闸由线芯输送电流，开关12分闸，线芯温升大于70K时开关12合闸导电层同时输送电流，根据温度变化其中一层导体间隔性输送电流，以达到架空输电线路在低温下不挂冰保护线路安全运行，输入端的开关数量根据导体的数量，环境的温度，导体的温升而定。输入端的开关分闸、合闸由环境的温度，导体的温升的变化而定。

Claims

1、一种母线，其特征是所述的母线包括导体和绝缘层，导体层数为2≤N≤100，N为整数，导体与导体之间有绝缘层。

2、根据权利要求1所述母线，其特征是所述的母线为多层导电管组成的管形母线。

3、根据权利要求1所述母线，其特征是所述的母线为多层导电管组成的管形母线，导电管与导电管之间有接触电阻。

4、根据权利要求1所述母线，其特征是所述的母线为多层矩形导电体组成的矩形母线。

5、根据权利要求1所述母线，其特征是所述的母线外有绝缘层(10)。

6、根据权利要求1所述母线，其特征是所述的母线外有半导电层(9)。

7、根据权利要求1所述母线，其特征是所述的母线外有金属接地护套层(7)。

8、根据权利要求1所述母线，其特征是所述的母线外有护套层(6)。

9、根据权利要求1所述母线，其特征是所述的母线端部的多层导体并联连接到并联连接件(8)上。

10、一种母线，其特征是所述的母线为由多股导线即导体组成的绞线形母线，所述的导线股数为2≤N≤500，N为整数，每股导体(1)、(3)之间有绝缘层(2)。

11、根据权利要求10所述母线，其特征是所述的母线为由线芯和导电管组成的母线，线芯为钢绞线、铝绞线、铜绞线、铝包钢绞线或钢芯铝绞线。

12、根据权利要求10所述母线，其特征是所述的母线外有绝缘层(10)。

13、根据权利要求10所述母线，其特征是所述的母线外有半导电层(9)。

14、根据权利要求10所述母线，其特征是所述的母线外有金属接地护套层(7)。

15、根据权利要求10所述母线，其特征是所述的母线外有护套层(6)。

16、根据权利要求10所述母线，其特征是所述的母线端部的多层导体并联连接到并联连接件(8)上。