CN203415282U - 金属外壳浇注母线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种金属外壳浇注母线。金属外壳浇注母线包括：多个标准单元段；以及连接组件；其中任一个标准单元段包括：内导体；金属外壳；中间绝缘层；其中连接组件包括：内连接组件；外连接组件；以及中间连接绝缘层。本实用新型通过上述技术方案使得金属外壳浇注母线的组装更便捷，大大缩短了设计生产周期，节省成本。且连接组件中的外连接组件既是模具也承担机械应力，在浇注绝缘材料时无需脱模，并且使用中可以接地，运行更加安全可靠。

Description

金属外壳浇注母线

技术领域

本实用新型涉及电力传输系统中的金属封闭母线领域，特别涉及一种金属外壳浇注母线。

背景技术

金属封闭母线产品是电力传输系统中不可或缺的基础设备，其连接发电机出口与变压器、断路器、变电柜等设备，广泛应用于水电、火电、风电、核电等各种发电厂、变电站及大型工矿企业的配电系统。

传统产品主要分为共箱封闭母线和离线封闭母线两大类，前者主要应用于容量较小机组和厂用等分支回路中，而后者主要应用于大容量机组和主回路中。这两大类产品又分别有多种分支和改进型产品，其绝缘介质都是空气，即使新兴的用于更大容量机组的强迫风冷离相封闭母线的绝缘介质也是空气。

尽管在绝缘介质为气体的母线产品中，有的采用了绝缘性能优良的六氟化硫气体取代空气，提高了产品的产品的耐压等级，缩小了产品尺寸，但是在实际应用中需要用微正压系统使外部气体无法进入内导体，且在微正压系统充气后一段时间，气体会泄露完毕，需随时监控并启动微正压系统以补充气体，否则一旦发生外部气体入侵，会造成母线的绝缘性能低下，且不易根据电流的大小做出适应性地调整，成本高。

环氧树脂浇注母线的树脂层既承担着电气主绝缘的作用，还同时担负着承受机械应力的作用。传统的浇注母线为三相浇注成一体结构，电压等级低的产品无需外壳，即无磁场屏蔽；电压等级高的产品通常会有金属外壳，但金属外壳是将三相导体密封到一起，相当于传统的共箱封闭母线结构，其金属外壳的磁场屏蔽作用较弱。因此，三相间无电磁屏蔽结构，导体电流会产生邻近效应，无论有无外壳结构，浇注母线外部的感应磁场都不可忽略，且随着导体电流的增加而增大，其载流能力在向更大电流发展时，也将受到外部磁场因素的制约。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本实用新型提供了一种金属外壳浇注母线，其包括：多个标准单元段；以及连接组件，连接于任意相邻两个所述标准单元段；其中，任一个所述标准单元段包括：内导体；金属外壳，套设于所述内导体的周向外侧；以及以浇注方式将绝缘材料填充于所述内导体和所述金属外壳之间而形成的中间绝缘层；其中，所述连接组件包括：内连接组件，连接于相邻两个所述标准单元段的内导体以使相邻两个所述标准单元段的内导体连通；设置有第一法兰、第二法兰和连接外壳的外连接组件，所述第一法兰和所述第二法兰分别套接于相邻两个所述标准单元段的金属外壳上，所述连接外壳的各面分别固定连接于所述第一法兰和所述第二法兰之间以将相邻两个所述标准单元段的金属外壳连通；以及以浇注形式将所述绝缘材料填充于所述内连接组件和外连接组件之间而形成的中间连接绝缘层。

在如上所述的金属外壳浇注母线中，优选，所述内连接组件包括连接板和螺栓；所述连接板的两端分别连接于相邻两个所述标准单元段的内导体，所述螺栓将所述连接板的两端分别固定于所述内导体上。

在如上所述的金属外壳浇注母线中，优选，所述连接外壳包括上顶面金属板、前侧面金属板、下侧面金属板和后侧面金属板；所述上顶面金属板、所述前侧面金属板、所述下侧面金属板和所述后侧面金属板的两端分别与所述第一法兰和所述第二法兰通过螺栓连接。

在如上所述的金属外壳浇注母线中，优选，所述标准单元段还包括支持结构，所述支持结构设置于所述金属外壳的外侧。

在如上所述的金属外壳浇注母线中，优选，所述绝缘材料为环氧树脂。

在如上所述的金属外壳浇注母线中，优选，所述内导体垂直于内导体轴线的截面为矩形，所述金属外壳垂直于金属外壳轴线的截面为方形。

在如上所述的金属外壳浇注母线中，优选，所述金属外壳、所述第一法兰、所述第二法兰和所述连接外壳的材质相同，所述连接板和所述内导体的材质相同；内导体的材料可以为铜、铝及新型的铜包铝，而金属外壳的材料也可以为铜、铝及新型的铜包铝，但基于成本考虑，所述金属外壳和所述连接外壳的材质优选均为铝。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：

通过设置金属外壳，提高了产品机械性能，也对环氧树脂绝缘层起到了保护作用，同时设置在浇注环氧树脂时也无需制作模具。该金属外壳浇注母线可如离相封闭母线一样，工作时在金属外壳上形成环流，对内导体产生的磁场起到良好的屏蔽作用，使得金属外壳外磁场可以忽略。铝方管浇注母线的标准单元结构较之传统浇注母线应用布置更加灵活，可根据电流大小，任意组合每相的标准单元数量，大大缩短设计生产周期。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种金属外壳浇注母线的标准单元段的结构示意图；

图2是本使用新型实施例提供的一种金属外壳浇注母线的三相标准单元段的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种金属外壳浇注母线中相邻两个标准单元段的连接结构示意图；

图4是连接板与两段内导体的连接示意图；

图5是本实用新型实施例提供的一种金属外壳浇注母线的制作方法流程示意图；

其中，图中符号说明：

1标准单元段、

10内导体、11金属外壳、12中间绝缘层、

13支持结构、14连接金属片、

20内连接组件、201连接板、202螺栓、

21外连接组件、210第一法兰、211第二法兰、212连接外壳、

22中间连接绝缘层。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

参见图1至图3所示，本实用新型实施例提供了一种金属外壳浇注母线，其包括：多个标准单元段1；以及连接组件，其连接于任意相邻两个标准单元段1，以将多个标准单元段1组合连接在一起。

其中，参见图1所示，任一个标准单元段1包括：内导体10，金属外壳11和中间绝缘层12。金属外壳11套设于内导体的周向外侧，优选地，金属外壳11的轴线与内导体10的轴线重合，金属外壳11的长度与内导体10的长度相等。将混合好的绝缘材料浇注于内导体10和金属外壳11之间以形成中间绝缘层12，浇注方式可以是真空浇注工艺，还可以是常压浇注工艺，优选地是真空膜浇注工艺，本实施例不对此进行限定，绝缘材料为阻止内导体与金属外壳导通的材料，优选为环氧树脂。

在实际中，内导体与金属外壳的形状可以为：垂直于内导体轴线的截面为矩形，垂直于金属外壳轴线的截面为方形；还可以为垂直于内导体轴线的截面为圆形，垂直于金属外壳轴线的截面为圆形，本实施例不对此进行限定。内导体10可以为铝母排或铜母排，本实例中采用了矩形截面铝导体，也可依据GB/T5585.1-2005《电工用铜、铝及其合金母线第一部分：铜和铜合金母线》和GB/T5585.2-2005《电工用铜、铝及其合金母线第二部分：铝和铝合金母线》选择其他截面形状和尺寸的导体。金属外壳的材质采用铝、铜、铜包铝等金属材质，为了减少成本，优选采用铝。

该金属外壳浇注母线的中间绝缘层12采用环氧树脂作为绝缘材料，该环氧树脂既承担着电气主绝缘的作用，还同时担负着承受机械应力的作用。其能适用于各种恶劣环境，为全天候产品，可长期在零下40度环境中工作，也可埋地敷设；可在有爆炸危险、有腐蚀性液体的环境中长期工作；高温时仍可保持良好的绝缘性；环树脂不含卤素，阻燃且不会释放出有毒气体；具有很高的机械强度，耐冲击。不仅绝缘性能优良，具有较高的载流量，而且体积小、安装方便、土建基础要求不高，既不需要加热驱潮，也无须配套微正压装置来保证母线的绝缘水平。其具有安全运行30年以上无需更换维护的记录，真正实现了免维护功能。又可将内导体和金属外壳连接成一个整体，提高机械强度。

该金属外壳浇注母线的外壳采用金属外壳11，可增加该产品的机械强度，保护环氧树脂层不受侵蚀和破坏，可感应出环流屏蔽金属外壳内磁场，不会引起附近钢构等的发热，同时采用铝作为金属外壳，由于铝是热的良导体，还可以提高散热量，改善产品性能。铝外壳同时作为金属外壳，在实际应用中可以进行接地，使金属外壳部位电位为零，既可以保护人身安全，也可以避免相间短路。

在实际中，每个标准单元段1的长度为1-4m，优选3m，该长度一般指的是内导体10的长度。金属外壳浇注母线的标准单元段1的数量可以根据内导体10的截面积和电流大小进行适应性地调整，由于电力传输系统中常用三相电，当该系统使用金属外壳浇注母线时，每一相由一个或多个标准单元段1组成。现有技术的浇注母线为三相浇注成一体结构，电压等级低的产品无需外壳，即无磁场屏蔽；电压等级高的产品通常会有金属外壳，但金属外壳是将三相导体密封到一起，相当于传统的共箱封闭母线结构，而本实用新型由于使用该金属外壳浇注母线的每一相都有一个金属外壳，且采用全连式的连接，相比于现有技术的浇注母线基本可达到金属外壳壳外磁场可忽略的效果。

参见图2所示，金属外壳浇注母线的金属外壳外侧还置有支持结构13，该支持结构13可以为环氧树脂浇注而成，也可由其他绝缘材料或金属材料制作而成，每个标准单元段由上下两块支持结构13完成支撑固定，支撑结构13上设置螺纹的预埋金属嵌件，上、下两块支撑结构13通过螺栓和连接金属片14共同实现固定作用。

参见图3所示，连接组件包括：内连接组件20，外连接组件21和中间连接绝缘层22。

内连接组件20，其连接于相邻两个标准单元段1的内导体10以使相邻两个标准单元段的内导体10连通。

具体地，参见图3和图4所示，内连接组件20包括连接板201和螺栓202。连接板201的一端连接于相邻两个标准单元段中一个标准单元单元段的内导体，另一端连接于另一个标准单元段的内导体，使得相邻两个标准单元段的内导体连通，螺栓202将连接板的两端分别固定于内导体上（比如导体连接部分开有通孔，连接板上同样开有定位孔，两段内导体间离开一定距离（比如10mm）后通过螺栓、螺母分别与连接板相连接）。此外，优选螺栓在连接板上均匀布置，以使得连接板与导体连接部分接触良好，减小接触电阻。

在其他实施例中，也可以不采用内连接组件，而是使用焊接的方法，即相邻两个标准单元段的内导体通过焊接连通，但是通过焊接使两段导体直接连接时，两导体的接触面很小，且焊接工艺也会导致接触电阻增大，会使接触部分发热严重，有发生熔焊等危险，安全性大大降低，因此更优选采用连接板螺接的连接方式。

此外，优选连接板与导体为截面相同的同材质导体。首先，连接板201的材质与内导体的材质对应，例如：内导体材质为铝，则连接板材质为铝；内导体材质为铜，则连接板材质为铜。连接板形状为板状，且与内导体的形状对应，例如：内导体的形状为矩形，则连接板的形状为矩形板状；内导体的形状为圆形，则连接板的形状为弧形板状。在安装时，优选相邻两个标准单元段的各自内导体裸露出（伸出）的长度总和比连接板略长，两边导体连接部分总长大于连接板长度，是为了增加连接板的安装面积。原则上说，连接板长度越长，其与导体的接触面越大，接触越好。即连接板的左端与相邻两个标准单元段中一个（左侧）标准单元段裸露出的内导体螺接，右端与另一个（右侧）的标准单元段裸露出的内导体螺接，确保连接板以最大面积连接。

外连接组件21，其包括第一法兰210、第二法兰211和连接外壳212，第一法兰210和第二法兰211分别设置于相邻两个标准单元段的金属外壳上，连接外壳212的各面分别与第一法兰210和第二法兰211固定连接以将相邻两个标准单元段的金属外壳连通，该固定连接为螺栓连接。

将混合好的浇注料浇注于内连接组件20与外连接组件21之间以形成中间连接绝缘层22，浇注方式可以是真空浇注工艺，还可以是常压浇注工艺，优选地是真空膜浇注工艺，本实施例不对此进行限定。浇注料为阻止内连接组件与外连接组件导通的材料，优选为环氧树脂。

具体地，连接外壳212包括上顶面金属板、前侧面金属板、下侧面金属板和后侧面金属板；上顶面金属板、前侧面金属板、下侧面金属板和后侧面金属板的两端分别与第一法兰和第二法兰通过螺栓连接。连接外壳212的材质优选为铝。第一法兰和第二法兰的材质优选与金属外壳11的材质相同，比如均为铝或者均为铜。

在本实用新型的另一个实施例中，提供了一种金属外壳浇注母线的制作方法，该金属外壳浇注母线为上述的金属外壳浇注母线，其制作方法如图5所示，包括：

步骤S10，将标准单元段的两端部裸露出一定长度的内导体；

在生产中，可以在标准单元段的金属外壳两端预留出一定长度的裸露内导体，还可以对标准单元段的金属外壳两端以及中间绝缘层进行剥离以裸露一定长度的内导体，该一定长度内导体以适于连接相邻两个标准单元段的内导体为准。

步骤S20，采用内连接组件将相邻两个所述标准单元段端部裸露出的内导体连接，从而导通相邻两个所述标准单元段的内导体；

该步骤具体包括：

将连接板和螺栓设置为内连接组件；

将连接板的两端分别盖设于相邻两个标准单元段的裸露内导体，用螺栓将连接板的两端分别固定于裸露内导体上，在实际中，还可以对裸露的内导体进行焊接以连通相邻的标准单元段的内导体。

步骤S30，将第一法兰套接于相邻两个所述标准单元段之一的金属外壳，将第二法兰套接于另一个标准单元段的金属外壳，将连接外壳上顶面以外的其它各面分别连接于所述第一法兰和所述第二法兰之间，从而形成上端无盖的浇注模具；

该步骤具体包括：

连接外壳包括上顶面金属板、前侧面金属板、下侧面金属板和后侧面金属板；

通过螺栓分别将下侧面金属板、前侧面金属板和后侧面金属板连接于第一法兰连接和第二法兰之间，以形成上端无盖（上端为开口）的浇注模具。

步骤S40，将与连接外壳上顶面形状相同且带有浇注口和抽真空口的临时上盖盖设于所述浇注模具上端，然后采用浇注工艺将混合好的浇注料浇注于所述内连接组件与所述连接外壳之间以形成中间连接绝缘层；

该浇注料优选为环氧树脂，该环氧树脂包括双酚A环氧树脂，改性环氧树脂，酚醛环氧树脂，乙烯基树脂、酚醛树脂、溴化环氧树脂和液状的脂环族环氧树脂等中的一种或多种，可添加填料或不添加填料；所用的树脂还可以是聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂（如双马来酰亚胺（BMI）树脂）等其他可采用浇注工艺的树脂。

该浇注工艺优选为真空膜浇注工艺，具体操作如下：

1）设备安装：

用真空薄膜（比如厚度为30μm～70μm的具有一定韧性的市售真空薄膜）将盖有所述临时上盖的浇注模具全部包覆起来，并应用布等软质材料将连接外壳的四块金属板的尖锐边角处包裹，以确保真空薄膜不被破损，从而使浇注模具形成一个密封的空间；然后将与真空泵相连的真空管插入设置于所述临时上盖上的抽真空口中，抽真空口与真空管之间采用市售的密封胶条进行密封处理；再将与所述混料设备相连的注料管也插入设置于所述临时上盖上的浇注口中，薄膜上的浇注口与注料管之间采用市售的密封胶条进行密封处理；

2）抽真空：

关闭混料设备的注料口阀门，打开真空泵的阀门，对模具的腔体内部进行抽真空，时间为10-50s，优选为30s，然后关闭真空泵的阀门，检查是否出现因密封不当导致的漏气现象；如无漏气则打开真空泵的阀门，对真空薄膜包裹的空间进行抽真空处理，时间为1～5分钟，优选为3分钟，直至达到规定的真空压力值，比如真空数值为300～1000Pa，优选为650Pa并稳定（抽真空的时间是由模具体积和所需压力值确定的；另外，真空压力值也是根据不同树脂系统的工艺要求而定，比如也可以为700Pa，一般电气类树脂系统的工艺要求在2000Pa以内）；

3）浇注：

待混料设备中物料混料完成后得到浇注料，即可进行浇注；打开混料设备的注料口阀门，让浇注料沿浇注口流进内连接组件与连接外壳之间，直至注满再关闭混料设备的注料口阀门，完成浇注；

浇注过程中，真空泵的阀门始终保持打开状态，以保证真空薄膜包覆空间内的压力为设定值；若浇注期间，压力值有较大变化，可通过调节真空泵的阀门来保持压力值为设定值（该设定值是300～2000Pa，比如500Pa、700Pa、900Pa、1100Pa、1300Pa、1500Pa、1700Pa、优选1000Pa以下，更优选为650Pa及其以下）；

4）浇注完成后，先关闭真空泵，再拆除所有的管路和真空薄膜，以解除浇注模具的真空状态；

步骤S50，解除真空状态后去掉所述临时上盖，将连接外壳的上顶面金属板螺接于所述第一法兰和所述第二法兰之间以形成封闭的连接外壳，待浇注料固化后形成本实用新型所述的金属外壳浇注母线。

在现场安装时，只需将对应相的多个标准单元段连接起来即可组合成金属外壳浇注母线，首先，在相邻两个标准单元段的金属外壳分别套上第一法兰和第二法兰。然后，将裸露的内导体通过连接板连接成一体，并通过螺栓固定。连接段外壳包括四块铝金属板。将连接段外壳的底面和两个侧面分别与第一法兰和第二法兰螺接起来，组成一个没有上盖的简易模具。将混合好的浇注料以真空浇注工艺或常压浇注工艺或真空膜浇注工艺浇注到连接段外壳中，再将连接段外壳的上盖螺接好，待固化完全后即可，无需脱模。

综上所述，本实用新型带来的有益效果如下：

金属外壳浇注母线做为一种新型的环氧树脂浇注母线，除了具备体积小、载流量大、阻燃、耐化学腐蚀、免维护等一系列优点外，将金属外壳做为产品外壳，提高了产品机械性能，也对环氧树脂层起到了保护作用，同时也无需制作模具。在母线工作时，可在金属外壳上形成环流，对内导体产生的磁场起到良好的屏蔽作用，使得金属外壳外磁场可以忽略。金属外壳浇注母线由一个或多个标准单元段结构组合，使得金属外壳浇注母线生产、组装更便捷，节省成本。且应用布置更加灵活，可根据电流大小，任意组合每相的标准单元段结构数量，大大缩短了设计生产周期。且标准单元段的结构可以是直角单元还可以是T接单元等特殊单元，具体根据实际生产需要调整，满足不同客户的需求。

连接组件中的外连接组件既是模具也承担机械应力，在浇注绝缘材料时无需脱模，并且使用中可以接地，运行更加安全可靠。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种金属外壳浇注母线，其特征在于，所述金属外壳浇注母线包括：

多个标准单元段；以及

连接组件，连接于任意相邻两个所述标准单元段；

其中，任一个所述标准单元段包括：

内导体；

金属外壳，套设于所述内导体的周向外侧；以及

以浇注方式将绝缘材料填充于所述内导体和所述金属外壳之间而形成的中间绝缘层；

其中，所述连接组件包括：

内连接组件，连接于相邻两个所述标准单元段的内导体以使相邻两个所述标准单元段的内导体连通；

设置有第一法兰、第二法兰和连接外壳的外连接组件，所述第一法兰和所述第二法兰分别套接于相邻两个所述标准单元段的金属外壳上，所述连接外壳的各面分别固定连接于所述第一法兰和所述第二法兰之间以将相邻两个所述标准单元段的金属外壳连通；以及

以浇注形式将所述绝缘材料填充于所述内连接组件和外连接组件之间而形成的中间连接绝缘层。

2.根据权利要求1所述的金属外壳浇注母线，其特征在于，

所述内连接组件包括连接板和螺栓；

所述连接板的两端分别连接于相邻两个所述标准单元段的内导体，所述螺栓将所述连接板的两端分别固定于所述内导体上。

3.根据权利要求2所述的金属外壳浇注母线，其特征在于，

所述连接外壳包括上顶面金属板、前侧面金属板、下侧面金属板和后侧面金属板；

所述上顶面金属板、所述前侧面金属板、所述下侧面金属板和所述后侧面金属板的两端分别与所述第一法兰和所述第二法兰通过螺栓连接。

4.根据权利要求2所述的金属外壳浇注母线，其特征在于，

所述标准单元段还包括支持结构，所述支持结构设置于所述金属外壳的外侧。

5.根据权利要求1所述的金属外壳浇注母线，其特征在于，

所述绝缘材料为环氧树脂。

6.根据权利要求1所述的金属外壳浇注母线，其特征在于，

所述内导体垂直于内导体轴线的截面为矩形，

所述金属外壳垂直于金属外壳轴线的截面为方形。

7.根据权利要求1所述的金属外壳浇注母线，其特征在于，

所述金属外壳、所述连接外壳、所述第一法兰和所述第二法兰的材质相同，

所述连接板和所述内导体的材质相同。

8.根据权利要求7所述的金属外壳浇注母线，其特征在于，

所述金属外壳的材质为铜或者铝，

所述内导体的材质为铜或者铝。

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