火山巖絕緣澆鑄母線

毛德海

（北京鑄安精電科技有限公司，北京 朝陽100023）

在電力系統中，母線將配電裝置中各個載流分支回路連接在一起，承擔匯集、分配和傳送電能重要作用。母線按外形結構可分為：硬母線（包括矩形、槽型、管型母線）、軟母線（包括銅、鋁絞線等）、封閉母線（包括共箱、密集母線等）、澆鑄母線。火山巖是經過1200 ℃高溫焙燒的天然無機料，科學提煉研磨加工后，與添加劑攪拌成粥狀澆鑄料；將銅或鋁母排按照技術要求在模具內排列好，倒入澆鑄料并常溫固化后形成火山巖澆鑄絕緣母線。

火山巖絕緣澆鑄母線構成：99.9%電解銅+火山巖顆粒+環氧樹脂（少量）+固化劑（少量）等，常溫4 h固化。

本文介紹以火山巖作為主要材料的澆鑄母線-火山巖絕緣澆鑄母線。在我國的實際應用中，也取得了優良的運行業績，完全彌補了傳統母線和電纜在運行時的各種缺憾。同時，以我們對此母線的理解，在民用配電應用領域，將會有更加顯著的安全運行前景和節能環保效果。使民用配電系統提升到一個新高度，實現配電免維護運行。

1 材料性能分析

火山巖為天然無機料，具備環保特性。經過研磨顆粒、分離金屬，與環氧樹脂和固化劑攪拌后成為復合澆鑄材料進行澆鑄。具有絕緣、環保特性（從生產到運行，不產生有害垃圾或氣體）不自燃、不助燃、自熄性。

火山巖顆粒與少量環氧樹脂固化后，呈絲網狀黏結結構，透氣并富有彈性，可吸收澆鑄層與銅鋁排熱膨脹系數差異，長年在任何氣候條件下運行，其整體性完好如初，不會產生裂縫；澆鑄層網狀結構形成無數微孔，具有天然煙囪效應，將導體運行產生的熱量迅速導出，節能降損性能優越。

火山巖穩定性強，防水、防污染性能優越，在石化企業、高鹽霧地區（海港、造船廠、海濱城市）或在水（海水）下長期安全運行。

火山巖天然絕緣性能和復合材料抗外力能力優于同類火山巖絕緣澆鑄母線。

2 火山巖絕緣澆鑄母線和配件及敷設環境

火山巖絕緣澆鑄母線接頭工藝多種接頭均采用壓接緊固+澆鑄緊固雙重固鎖，如圖1所示，澆鑄料固化后，固定了壓接螺絲（母），使其永不松動，保證接頭的長期牢固。也是永久免維護的根本所在。

圖1 火山巖絕緣澆鑄母線接頭工藝

火山巖絕緣澆鑄母線有直接頭組件、轉角接頭組件、T 接頭組件（T 接頭）、變容組件（不同載流量導體對接）、換相組件、出牙組件（與電纜對接）、插接電源箱。根據現場敷設環境量身定制。

敷設環境簡單，安裝方便，轉彎半徑為0；在任何環境中均可敷設；可與各種市政管線（水、暖、污等）并行交叉敷設，無安裝距離要求；配電室占用空間面積大大降低，無須建造夾層，地面或懸吊敷設均可（如圖2 所示）；室內外敷設無特殊要求。環保澆鑄層與土壤接觸會降解，故不能直埋敷設。

圖2 中壓火山巖絕緣澆鑄母線室內懸吊式敷設方式

3 澆鑄母線與傳統母線、電纜性能對比

從表1以看出，火山巖澆鑄母線與密集母線和電纜相比在各項技術性能指標中，均占有優勢，從長期運行成本上比較，更為顯著。以下分別介紹10 kV和1 kV火山巖絕緣澆鑄母線。

表1 火山巖澆鑄母線與密集母線和電纜相比在各項技術性能指標

3.1 10 kV火山巖絕緣澆鑄母線主要技術指標認證

中壓火山巖絕緣澆鑄母線符合IEC 60694、IEC 62271-200、IEC 62271-201、IEC 62271-202、IEEE C37.23之規定。

體積小、安裝容易，不會排放有毒氣體。

銅導體成分99.9%，導電率98%IACS以上。

壓降值低、耐短路電流值高，20%過載2 h。

火山巖絕緣澆鑄母線防護等級依據IEC 60529達IP68，且耐撞擊達IK10最高等級。

穿墻防火阻隔等級符合IEC 60332-3 達S120，符合NBN 713-020 Add.3。

垂直管道間防火阻隔符合IEC 60332-3。

防爆認證符合EN50028編號：EEx mⅡ。

具有優良絕緣及散熱特性。在平均調溫35 ℃，日最高溫40 ℃時，其內部導體及接續處之額定電流溫升低于50 K。

具低電磁干擾特性。

絕緣材料等級CLASS B 180 ℃。

火山巖絕緣澆鑄母線優良實績已超過40 年以上，且火山巖絕緣澆鑄母線經公證試驗機構耐老化試驗可達60年以上仍可安全運轉。

永久免維護保養。

火山巖絕緣澆鑄母線具CE及UL認證。

3.1.1 火山巖絕緣澆鑄母線描述

10 kV 澆鑄母線專為3.6～24 kV 電力系統開發火山巖澆鑄母線，具有安全與節省空間等特點，其設計采用絕緣材料對銅導體直接進行模鑄密封，該絕緣材料主要為火山巖等無機礦物質，具有良好的絕緣特性及耐機械強度性能、防潮、不易燃燒與具自熄性。

3.1.2 使用條件

10 kV澆鑄母線系統是由直線元件、彎頭元件、T 接元件、盤接頭元件、伸縮元件等組成，經專用接頭（junction unit）連接后，再進行絕緣模鑄材料之現場模鑄作業所完成之中壓匯流排，本火山巖絕緣澆鑄母線之使用條件：

海拔2000 m以下之屋內外場所。

環境適溫：-45～65 ℃。

環境濕度：0～100%。

3.1.3 技術規格

絕緣耐壓特性：最高50 kV/1 min。

部分放電特性：pC值≤20pC。

溫升特性：在平均調溫35 ℃、最高溫40 ℃時，匯流排導體溫升≤50 K。

防護等級特性：符合IEC 60529 IP68之規定。

機械強度特性：符合IEC 62262 IK10等級之規定。

3.1.4 應用范圍

各類發電廠自發電機出口至升壓站之間10 kV母線。

變電站10 kV 變壓器至開關柜之間10 kV 母線，室外變電站露天敷設時優勢更明顯。

客戶配電室10 kV開關柜至變壓器之間10 kV母線、總配電室至分配電室之間10 kV母線。

3.2 1 kV火山巖絕緣澆鑄母線主要技術指標認證

低壓火山巖絕緣澆鑄母線符合IEC 61439-6之規定。

體積小、安裝容易，不會排放有毒氣體。銅導體成分99.9%，導電率98%IACS以上。

壓降值低、供電距離長、耐短路電流值高，20%過載2 h。

火山巖絕緣澆鑄母線防護等級依據IEC 60529，達IP68，可長期浸泡水中、強腐蝕性環境（液體）中送電運轉，且耐撞擊達IK10最高等級。

具有防火特性，符合IEC 60331-21 950 ℃3 h。

防爆認證符合EN50028編號：EEx mⅡ。

利用火山巖無機礦物質等優良材質與少量樹脂混合模鑄而成，具有優良絕緣及散熱特性。在平均周溫35 ℃，日最高溫40 ℃時，其匯流排溫升低于55 K。

具低電磁干擾特性。

絕緣材料等級CLASS B 180 ℃。

火山巖絕緣澆鑄母線優良實績已超過40 年以上，且火山巖絕緣澆鑄母線經公證試驗機構耐老化試驗可達60年以上仍可安全運轉。

免維護保養。

火山巖絕緣澆鑄母線具CE及UL認證。

3.2.1 低壓1 kV火山巖絕緣澆鑄母線簡介

專為1 kV電力系統開發澆鑄母線，具有安全與節省空間等特點，其設計采用絕緣材料對銅（鋁）導體直接進行模鑄密封，該絕緣材料為火山巖無機礦物質等優良材質與少量樹脂模鑄而成，具有良好的絕緣特性及耐機械強度性能、防潮、不易燃燒與具自熄性。

依據IEC 61439-1、IEC 61439-6、CNS 14286 等相關標準設計制造而成，它由下列元件組成：直線元件、彎頭元件、幾何形狀元件、換相元件、伸縮元件、變容元件、具分接裝置元件、盤接頭元件。

分支箱：可分為固定式分電箱（tap-off box）及插入式分支箱（plug-in box）。

3.2.2 使用條件

海拔2000 m以下之屋內外場所。

環境適溫：-45～65 ℃。

環境濕度：0～100%。

3.2.3 技術規格

絕緣耐壓特性：對每相導體間可耐受AC 5 kV/1 min。

對每相導體間絕緣電阻值為≥DC 1 kV 2 GΩ。

溫升特性：在平均調溫35 ℃、最高溫40 ℃時，Busway溫升≤55 K。

防火特性：符合IEC 60331-21 950 ℃3 h 之規定。

防護等級特性：符合IEC 60529 IP68之規定。機械強度特性：符合IEC 60068-2-75 IK10 等級之規定。

接地特性：1 kV澆鑄母線系統，采用內部接地導體，屬于系統接地，其優點可以穩定對地電壓及減少工安事故。

3.2.4 低壓1 kV火山巖絕緣澆鑄母線應用范圍

適用于配電系統新建或改造（可免建配電室夾層）、城鄉煤改電工程、高鐵、地鐵、高速公路（長距離公路隧道）、大型城市地下管網、電力主網隧道等交直流低壓系統，可滿足大電流長距離供電。且敷設簡單、易分支，安全可靠，降低投資。

低線損和永久免維護所產生的效益，短期可收回澆鑄母線投資。

適用于高污染、高腐蝕、高風險環境，如石化行業、冶煉行業、礦山、沿海高鹽霧地區（海濱城市、港口）等，取代大電流低壓電纜和母線，安全可靠。

直流火山巖絕緣澆鑄母線適用于數據中心、結算中心、銀行、大型商業中心、醫院、科研機構、超高層建筑等對供電可靠性、低電磁干擾、供電可靠性和消防安全要求很高的特殊配電場所。對大負荷客戶來講，線損節約費用非常可觀。

4 結束語

使用火山巖澆鑄母線火山巖絕緣澆鑄母線替代傳統母線和大電流電纜，可降低配電投資，縮小配電室占地面積、減少配電室數量、降低運行維護費用、減少線損，提高供電可靠性，所產生的經濟效益非常顯著。