一、技術(shù)名稱：節(jié)能銅包鋁管母線技術(shù)
二、技術(shù)所屬領(lǐng)域及適用范圍：通用機(jī)械行業(yè)電網(wǎng)、發(fā)電、石油、化工、礦山、冶煉、鋼鐵、水泥等用電企業(yè)
三、與該技術(shù)相關(guān)的能耗及碳排放現(xiàn)狀
母線是電力系統(tǒng)的重要元件，起著匯集、分配和傳送電能的作用，是輸配電 的樞紐，主要用于發(fā)電機(jī)、變壓器等的電能傳輸，其工作的可靠性將影響到電力
系統(tǒng)的安全運(yùn)行。目前，國(guó)內(nèi)外變電所高壓配電裝置的連接，以及變壓器等電氣 設(shè)備和相應(yīng)配電裝置的連接大都采用矩形或圓形截面的裸導(dǎo)線或絞線。由于母線
在運(yùn)行中有巨大的電能通過(guò)，發(fā)熱量大，導(dǎo)致線損耗能較大。另外，國(guó)內(nèi)母線生 產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的矩形等傳統(tǒng)母線使用有色金屬的量較大，消耗資源嚴(yán)重。隨著國(guó)家 智能電網(wǎng)的建設(shè)和我國(guó)電力的發(fā)展需求，開發(fā)新型節(jié)能絕緣母線是必然的趨勢(shì)。目前應(yīng)用該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)節(jié)能量10萬(wàn)tce/a，CO2減排約26萬(wàn)t/a。
四、技術(shù)內(nèi)容
1.技術(shù)原理
銅包鋁管的結(jié)構(gòu)，一方面使銅管與鋁管的集膚效應(yīng)，內(nèi)外呼應(yīng)，增大了整體通流的有效截面，從而降低了交流電阻；另一方面此結(jié)構(gòu)改善了母線導(dǎo)體的電流密度均勻性，抵消了單一管導(dǎo)體的較大的集膚效應(yīng)，增大了整體的集膚深度，增加了導(dǎo)體載流量，提高了材料的利用效率，母線溫升由國(guó)標(biāo)的50K降低至30K。
溫升降低可以提高載流量，保證母線供電可靠性，節(jié)省銅材，并達(dá)到降低線損、節(jié)約能源的目的。溫升降低，使絕緣不碳化，保證母線的絕緣壽命滿足30年免維護(hù)的要求。
2.關(guān)鍵技術(shù)
（1）銅鋁配比算法技術(shù)；
（2）導(dǎo)線加工集成技術(shù)；
（3）導(dǎo)線融合搭接技術(shù)。
3.工藝流程
節(jié)能銅包鋁管母線相關(guān)結(jié)構(gòu)及原理圖見(jiàn)圖1、2、3、4。
圖1 節(jié)能銅包鋁管母線結(jié)構(gòu)示意圖
1-鋁管；2-銅管；3-主絕緣層；4-半導(dǎo)電層；5-屏蔽層；6-絕緣護(hù)套
圖2銅管和鋁管的電流密度
圖3 電容式絕緣管母線結(jié)構(gòu)
1-管導(dǎo)體，2-電容屏，3-接地屏
圖4 節(jié)能銅包鋁管母線端部電場(chǎng)分散處理圖
1-主絕緣；2-銅包鋁管；3-應(yīng)力層；4-屏蔽接地層
五、主要技術(shù)指標(biāo)
1.導(dǎo)體溫升≤30K；
2.電壓等級(jí)規(guī)格
產(chǎn)品電壓等級(jí)規(guī)格分為1kV、3.15kV、6.3kV、10.5kV、13.8kV、15.75kV、18kV、20kV、24kV、35kV、66kV、110kV、220kV等。
3.各規(guī)格載流量（額定電流的導(dǎo)體溫升不大于30K）：
300A、400A、500A、630A、800A、1000A、1250A、1600A、2000A、2500A、3150A、4000A、5000A、6300A、8000A、10000A、12500A、16000A、20000A。
4.絕緣水平（高于國(guó)標(biāo)）
表1 35kV電壓等級(jí)的絕緣水平表
表2 66kV電壓等級(jí)的絕緣水平表
表3 110kV電壓等級(jí)的絕緣水平表
表4 220kV電壓等級(jí)的絕緣水平表
5.節(jié)能指標(biāo)（相比傳統(tǒng)銅排母線）
（1）節(jié)銅：70%；
（2）節(jié)能率：44.2%；
（3）年節(jié)能量：2128.7kWh/m；
（4）年節(jié)煤量：0.262tce/m；
（5）年二氧化碳減排量：0.687 tCO2/m。
6.節(jié)能銅包鋁管母線與替代的主流技術(shù)對(duì)比
傳統(tǒng)主流技術(shù)是常規(guī)銅排母線。由于導(dǎo)體的集膚效應(yīng)原因，實(shí)芯導(dǎo)體電流密度不均勻系數(shù)大，熱損耗嚴(yán)重，導(dǎo)體通流的利用率低，耗費(fèi)大量銅資源，溫升高于50K，安全性差。
常規(guī)銅排母線引用《金屬封閉母線》標(biāo)準(zhǔn)，其額定電流的導(dǎo)體溫升為50K，電廠和電站在夏季運(yùn)行時(shí)的環(huán)境溫度可能會(huì)達(dá)到60℃，進(jìn)而，銅排母線的運(yùn)行溫度將達(dá)到110℃，此時(shí)的導(dǎo)體非常容易氧化，在高溫運(yùn)行下，極易引發(fā)短路事故，使發(fā)電機(jī)或變壓器回路跳閘，影響整個(gè)供電系統(tǒng)可靠性。可見(jiàn)，目前主流技術(shù)--常規(guī)銅排母線在，實(shí)際運(yùn)行中，不能具備安全與節(jié)能的條件，更不能滿足30年免維護(hù)的要求。
六、技術(shù)鑒定、獲獎(jiǎng)情況及應(yīng)用現(xiàn)狀
該技術(shù)2010年5月獲得國(guó)家科技部的國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品認(rèn)證，2013年3月獲得廣東省高新技術(shù)產(chǎn)品認(rèn)證，2013年12月通過(guò)了由中國(guó)工業(yè)節(jié)能與清潔生產(chǎn)協(xié)會(huì)組織的科技成果鑒定。目前該技術(shù)累計(jì)安裝使用超過(guò)10000多組20多萬(wàn)米，廣泛應(yīng)用于全國(guó)各地的電網(wǎng)、發(fā)電、石油、化工、礦山、冶煉、鋼鐵、水泥、造船、造紙及房地產(chǎn)等眾多能源性建設(shè)領(lǐng)域。
七、典型應(yīng)用案例
典型案例1
案例名稱：安徽淮化股份公司發(fā)電廠項(xiàng)目
技術(shù)提供單位：廣東日昭新技術(shù)應(yīng)用有限公司 建設(shè)規(guī)模：節(jié)能銅包鋁管母線2900米（2000A）。主要技改內(nèi)容：取消支柱絕緣子，直接用金屬架作為支撐。主要設(shè)備為節(jié)能銅包鋁管母線等。技改投資額960萬(wàn)元，建設(shè)期20個(gè)月。項(xiàng)目年節(jié)能量760tce，年減排量2006.4tCO2，節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益為417萬(wàn)元。投資回收期2.3年。
典型案例2
案例名稱：兗礦新疆煤化工有限公司發(fā)電廠項(xiàng)目
技術(shù)提供單位：廣東日昭新技術(shù)應(yīng)用有限公司
建設(shè)規(guī)模：節(jié)能銅包鋁管母線1430米（3150A）。主要技改內(nèi)容：取消支柱絕緣子，直接用金屬架作為支撐。主要設(shè)備為節(jié)能銅包鋁管母線等。技改投資額572萬(wàn)元，建設(shè)期6個(gè)月。年節(jié)能量543tce，年減排量1434tCO2，節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益為43萬(wàn)元。
八、推廣前景和節(jié)能減排潛力
國(guó)內(nèi)各類母線及電纜市場(chǎng)很大，根據(jù)中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，2012年常規(guī)電纜產(chǎn)值11438億元，市場(chǎng)上各種類型的母線產(chǎn)值約100億元，產(chǎn)量2800多萬(wàn)米。未來(lái)5年，該技術(shù)預(yù)期推廣比例30%，可形成年節(jié)能能力30萬(wàn)tce，年減排潛力79萬(wàn)tCO2。
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