核电厂电气系统--母线_图文

安全厂用设备：保证主设备安全(例如汽轮发电机组的润滑)、保证安全 停堆并保持安全停堆状态以及保证各种事故工况下对公众和环境的保 护的设备。这些设备的供电应分成同它们的机械功能(专设安全设施系 列A和B)相对应的冗余系统。
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厂用电设备布置
核岛部分各厂房主配电系统布置：
-3.40m：在NX厂房170房，布置有热洗衣房辅助配电盘9LKP。 0m：NX中布置有9LKZ、1-2LKJ、9LNF等配电盘，KX中布置有1-2LKL配电盘； DX厂房内设有1-2LHP/LHQ的柴油机及其附属的供电盘1-2LLG/LLW；另外，固体废物处 理厂房QS中还设有0 LKS配电盘。 3.8m：主要是电气厂房LX和连接厂房WX的蓄电池装置，两台机共有26组直流蓄电池布置 于此层。 7.2m：在LX和WX的该层中，布置了全厂大部分的配电开关柜，包括6.6KV中压柜，380、 220V低压柜和相当数量的直流配电柜。 15.5m：在LX和WX厂房该层中，布置了一些相当重要的交直流系统，如四组不间断电源 LNA、LNB、LNC和LND等。
香港电网和广东电网供电。
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联络变压器
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四. 厂内外供电网络
功能：
在各种工况下（正常或事故工况下），为电站的附属设备提供安全可 靠的电源，并为与核安全有关的系统和设备提供应急电源，以保证核 电站的安全运行。
电源：
厂外主电源（500/400KV电网）；
主发电机；
厂外辅助电源（220KV电网）；
常规岛厂房的主配电系统布置：
常规岛的主配电系统主要集中在汽机厂房MX的MB区的20m层，有大多数380V交流柜和 LAB、LBM的蓄电池与直流柜，两个公用开关柜9LKK、9LKN设在1MB502房间内。配电 盘1-2LLP/LLR设置在LX7.0m层中。

旁 路 母 线
主 母 线
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旁路 隔离 开关
旁 路 断 路 器
3 . 单 母 线带 旁路母 线接线
（2）运行方式 ➢当检修出线断路器1QF时：QSa按等电位原则→先并后切
①先合旁路断路器QFa向旁路母线WBa充电，检查旁路母线 WBa是否完好，使WBa带电;
②再合该回路旁路隔离开关1QSa，实现旁路与正常工作回 路并联运行;
特点： ➢准确反映设备的现场情况； ➢可以做操作前的模拟演示； ➢主接线电压等级线路用不同颜色表示； ➢在设备旁标注本站统一的运行编号。
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电气主接 线图的 绘制特 点
1.单线图：局部的TA才用三相表示；中性线（或接地线） 用虚线表示。
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1 . 不 分 段的 双母线 接线
②检修任一回路的母线隔离开关时，只影响该回路供电； ③工作母线故障后，所有回路短时停电并能迅速回复供电； ④检修任一断路器时，可以利用母联断路器替代引出线QF工 作； ⑤便于扩建。
➢ 缺点： ①设备较多，配电装置复杂，经济性较差； ②运行中需要用QS作为操作电器切换电路，容易发生误 操作； ③当Ⅰ段母线故障时，在切换母线过程中，仍要短时地切 除较多的电源及出线。
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4. 单 母 线分 段带旁 路母线 接线
（1）接线形式 ：图2-6
旁路 母线
旁路断 路器
➢单母线分段的 目的：减少母线 故障的停电范围
➢旁路母线的作 用：使任意一台 出线QF故障或 检修时，该回路 不停电。
分段断 路器
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图26
4. 单 母 线分 段带旁 路母线 接线

• 各类电厂厂用电比例 水电：0.2-2% 火电和核电:5-10%
大多数负荷是泵,其次为电加热元件和送排风 机
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厂用电负荷
• 一回路主系统主要负荷:主泵和电加热器 • 一回路辅助系统主要负荷
化学和容积(化容)控制系统负荷:两台离心式上充泵(数百千瓦)两台往 复式上充泵(数十千瓦) 安全注入系统负荷：高压注入泵４台（ (数百千瓦)；低压注入泵２台 （ (数百千瓦) 安全喷淋系统负荷 停堆冷却系统负荷 安全壳隔离系统电源负荷 安全壳空气净化系统电源负荷 设备冷却水系统负荷
障时台，断只有路与器故接障母至线一相组连的母母线线，断路两器个跳回闸
• 3.典型操作 ，的不情路影况间响下任，有何停一回电台路回供路断电数路。不器在会事超联故过络与两，检回修。形相成重一合 (响•2)，运4串相使行.，连运适调行度每，用调灵回而度活范进同十。分任出一围灵何线串活一都的。回路与两停两条送台进电时断出互路线不器共影
330～500kV的配电装置中。
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动画点击
一、双母线接线
• 41..典接型线操特作点: I母两线组运母行线转通检过修母操联作断路器连接；每一条
• 2.优缺点分析 21，））L确取合，正合合取，2正认下上、常上上下常005L运母00运4QQ21Q、行Q联FF行QF在操S6方操断S方，Q和合作式作路式F断0引母闸电接：电器：2开运源出线QII源0两母I5母QS行 保1保线隔组线，F线Q， 险险，母为和离S。，线工电开并作源关联母支分运线路别行，，Ⅱ都接L母经至1线、一两为L台组3备、断母用5Q母路线F线器上接。I与。母两线 组
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工作I段
工作 Ⅱ段 公用 I段
公用 Ⅱ段
6KV安全 I段

5.母线的截面形状
➢ 矩形母线——具有集肤效应小、散热条件好、安装简单、 连接方便等优点（易产生电晕） 。多用于35KV及以下的 户内配电装置中。宽度与厚度之比为h/b=5～12 且 Smax=125mm×10mm
➢ 管形母线——空心导体、集肤效应小，抗弯能力好 ，放 电电晕电压高。多用于35KV及以上的户外配电装置中。
➢ 母线三相导体排列方式：（各相之间的相对关系） • 水平排列（软母线、硬母线） • 竖直排列（硬母线） • 三角形排列（硬母线）
➢ 母线的放置法：（母线与空间的相对关系） 平放、立放
➢ 安装方式：（母线与绝缘子的相互关系） • 平装——机械抗弯强度高，对流散热效果差 • 立装——对流散热效果好，机械抗弯强度高差
综合布置方式：
竖排立放平装、平排平放平装 竖排平放立装、平排立放立装
6.母线的布置
母线的排列应按设计规定，如无设计规定时， 应按下述要求排列。 （1）垂直布置的母线：
交流：由上向下A，B，C相； 直流：由上向下正、负极。 （2）水平布置的母线：
交流：由内向外（面对母线） A，B，C相的排列 直流：由内向外正、负极。 （3）引下线排列：
全连式分相封闭母线的屏蔽原理： 由于同相外壳各段已焊成一体，且三相外壳间又用金属板短
接，这好似1：1 的电流互感器二次绕组被短路一样。主母线 的电流所产生的交变磁通作用于外壳，在外壳上产生感应电动 势，此电动势在外壳的闭合回路中产生三相环流，由于外壳是 采用低值电阻的铝合金制成的，因此外壳上的三相环流与母线 电流基本上是方向相反，数值相等，使主母线在外壳外面所产 生的磁通被抵消，这就是屏蔽作用。
➢ 槽形母线——电流分布均匀，与同截面的矩形母线相比， 具有集肤效应系数小，冷却条件好，金属材料的利用率高 、机械强度高等优点。当母线的工作电流很大，每相需要 三条以上的矩形母线才能满足要求时，一般采用槽形母线 。

中性线：不接地——白色（紫色）
接地——紫黑横条
电气运行
8.母线的参数
• 额定电压Ue • 额定载流量Ial • 截面积S • 相间距离a
• 硬母线跨距 la
• 软母线的档距 l
电气运行
硬母 线
软母 线
9.母线的型号
LMY-80×8
厚度b(mm）
宽度h(mm)
TM-60×6
热处理特征（未软化Y； 软化R）
• 槽形母线——电流分布均匀，与同截面的矩形母线相比， 具有集肤效应系数小，冷却条件好，金属材料的利用率高、 机械强度高等优点。当母线的工作电流很大，每相需要三 条以上的矩形母线才能满足要求时，一般采用槽形母线。
• 圆形母线——可防止产生电晕，散热面小，抗弯能力差。 多用于户外的钢芯铝绞线。
电气运行
全连式分相封闭母线组成： 由载流导体、支持绝缘子和保护外壳组成。载流导体用铝
制成，形状可以是双槽、双半圆、圆管或方管；支柱绝缘子采 用内胶装多棱边式；外壳用5-8 mm 厚的铝合金板制成圆筒形。 为维护方便，在外壳上设有观察孔。封闭母线和外壳都有伸缩 接头，以适应振动和温度的变化。
电气运行
电气运行
电气运行
电气运行
封闭母线
封闭母线是指将母线用非磁性金属材料（一般用铝合金）， 制成的外壳保护起来。全连式分相封闭母线，是将每相每段外 壳焊在一起，且三相外壳两端用短路板连接并接地，它允许母 线外壳中流过轴向环流。它不仅密封性好，而且由于在三相外 壳间存在环流，可对母线磁场进一加以屏蔽，因而可便短路电 流在母线导体上产生的电动力降低到裸母线时的 1/4 左右， 附近钢构件的感应发热损耗也减少到微不足道的程度。由于外 壳上的轴向电流与母线电流的大小几乎相等、方向相反（近于 180o) ，故外壳内的电能损失较大。

图解核电站主要系统
PTR
RIS RRA
废物 处理
REA
核电站工作原理总图
厂用电
EAS
GEW
GSS
VVP
GEV
GPV
GEX
ARE RCP
GCT
AHP
ADG
CRF CEX
RCV
APP ABP
ASG
核电站主要系统

核岛主要系统
电气部分主要系统
1. 反应堆冷却剂系统 RCP 2. 化学和容积控制系统 RCV 3. 反应堆硼和水的补给系统 REA 4. 余热排出系统 RRA 5. 反应堆和乏燃料水池冷却和处
•
主泵2#轴封等）
（2）水容积变化的影响
一回路水容积变化→稳压 器水位的变化
§1.2 化学和容积控制系统RCV
0
300
温
0C
度
水的比容随温度的变化关系曲线
容积控制的方法
原理：通过上充下泄将稳压器的液位维持在“程序液位”。 上充补水，补偿一回路水的收缩和泄漏（REA系统执行） 下泄排水，吸收一回路水的膨胀，下泄流排往容控箱或TEP系统。
5、稳压器
功能： 1、压力控制 2、超压保护
Psatf(Tsa)t
一、核岛主要系统
§1.2 化学和容积控制系统 RCV
RCV系统的主要功能： 1、容积控制 2、化学控制 3、反应性控制
一、核岛主要系统
1、容积控制
（1）一回路水容积变化的原 积 容 因
– 水容积随温度的变化而变化
– 不可避免的泄漏(一号密封、 1.4m3/1T
一、核岛主要系统
§1.1 反应堆冷却剂系统 RCP
1、核反应堆
1、堆压力容器

CH-01-INT
核电站电气系统
哈尔滨工程大学核科学与技术学院
学习主要内容
第一章 概论
第二章 电气主接线
第三章 核电厂用电 第四章 互感器
第五章 成套配电装臵
第六章 短路电流分析计算 第七章 电气设备选择 第八章 控制室 第九章 核电厂的直流系统 第十章 电气信号监测及断路器控制回路 第十一章 电气设备的接地装臵 第十二章 同步发电机、变压器的运行及应急柴油发电机
• 380V IE 级电力系统：
• 本系统有 4 段母线， 380v 安全母线 I 段和II段， 由 6kv 安全母线I段分别通过 1 号和 2 号堆变供 电， 380v 安全母线III段和IV段由 6kv 安全母线 II段分别通过 3 号和4 号堆变供电。
• 由 380V 专设安全设施开关柜和配电屏馈电的设备 及由 380V 专设安全设施电动机控制屏供电的安全 重要电动机负载护用熔断器和热继电器构成的短路 和过载保护装等。
• (3)仪表和控制用电力系统
• 仪表和控制用电力系统向在短时或全部失去交流电源时仍 需工作的设备和系统提供可靠的220V交流电源。这些系统包括 反应堆紧急停堆系统以及某些其他非安全有关的负载，如电厂 计算机。 • 。
• (3)仪表和控制用电力系统
•
本系统设有四台单相逆变装臵，每一台逆变装 臵向每一个专设安全设施通道的 220V交流重要仪 表电源母线供给一个平稳的交流电源。 • 逆变装臵的输入是多重的：正常输入来自三相 50周波交流电（380V安全母线I-IV段），另有一个 备用 220V直流电源，由相应的专设安全设施通道 的220V直流母线供电（每一220V直流母线供给 2 台逆变装臵）。 如果一台逆变装臵退出运行，从 380V安全母线II段或IV段供电的一台380／220V自 动感应调压器将取代电力系统 ♦ 厂用变压器和启动变压器； ♦ 6kv 开关柜，工作母线I段和II段以及公用母线I段和 II段。 ♦ 6.3kV / 400v 堆用变压器（ 5 号， 6 号）、化水 变压器及工作变压器 ♦ 与 6kv工作母线 I 段和II段及与公用母线工段和II 段相连接的 380v 开关柜和配电屏。 ♦ 3 80v 电动机控制屏。

1.2 我国电力工业发展情况
★ 1882年7月，在我国上海电气公司安装的第一台发电 机以蒸汽带动得直流发电机正式发电，揭开了我国电 力工业的发展的序幕。我国第一台水力发电厂是在 1912年4月间与云南昆明进郊螳螂川上的石龙坝水电厂。 ★中国电力装机从1882年的16马力(11.76kW )经过67年 发展，到1949年达到184.86万kW和43亿千瓦时（分别 居世界第21位和第25位）;
5712万千瓦（居世 2566亿千瓦时（居300000000 200000000 界第8位） 世界第7位）
100000000
电力
突破1亿千瓦 超过了2亿千瓦 达到了3亿千瓦 4.41 亿千瓦 达6.22亿千瓦（世 界第2位） 7.9亿千瓦 28344亿千瓦时 （世界第2位） 超过了1万亿千瓦 时 达到了1.37万亿千 瓦时


核电厂不需要大面积场地堆放燃料和灰渣
核电厂燃料运输费用较低
特点2：核电是清洁的能源
表1-1 1000MW核电厂与火电厂年废物排放量比较
燃料类型 燃料耗量 万吨 CO2 万吨 SO2 万吨 NOX 万吨 烟尘 万吨 灰渣 万吨 放射性 Bq 微量元素 吨
煤
天然气 油 核燃料
240
588
4.4
★电力对人类的影响
1831年，英国科学家法拉第发现电磁感应现象，根据这一现象，对 电作了深入的研究。在进一步完善电学理论的同时，科学家们开 始研制发电机。 1866年，德国科学家西门子制成一部发电机，后来几经改进，逐渐 完善，到19世纪70年代，实际可用的发电机问世。电动机的发明， 实现了电能和机械能的互换。随后，电灯、电车、电钻、电焊机 等电气产品如雨后春笋般地涌现出来。 电力发展已成为一个国家经济发展的重要标志，也是反映人民生 活水平的一个重要指标。电力已成为现代生产的主要能源和动力， 工农业生产、交通运输以及城乡生活等许多方面都离不开电力。

屋外
A1:带电部分至接地部分之间;网状遮拦向上延伸线距离地2.5m处, 与遮拦上方带电部分之间
A2:不同相带电部分之间,断路器和隔离开关断口两侧带电部分之 间
B1:运输设备时,其外轮廓至无遮拦带电部分之间,交叉不同时停电 检修的无遮拦带电部分之间,栅状遮拦至带电部分之间,带电作业时 带电部分至接地部分之间
思考题
1、什么是配电装置的安全净距？最基本的是？ 2、配电装置分几类？特点？ 3、对配电装置的基本要求？ 4、什么是成套配电装置，其分类？ 5、GIS的优点？
B2:网状遮拦至带电部分之间
C:无遮拦裸导体至地(楼)面之间,无遮拦裸导体至建筑物、构筑物 顶部之间
D:平行的不同时停电检修的无遮拦裸导体之间，无带电部分至建
户内配电装置的A1，A2，D
户外配电装置的A1，B1，B2，D
户外配电装置的A1，A2，B1，C
3-3 成套配电装置
在制造厂根据主接线要求,按分盘形式制造成独立的开关柜、屏 或盘,运抵现场后只需进行安装固定、调整与母线的连接等即可。
气室和密封
气室密封：法兰处用双密封圈 气室相互隔开：密封锥形环氧树脂绝缘子 气室分类：
断路器、电压互感器、避雷器等——单独气室 隔离开关与接地开关——共用气室 GIC母线——分6~8个气室（减小事故和停电范围） 与主设备相连的母线和连接线——与主设备同气室 气室压力： 断路器气室——0.68MPa；其他气室——0.35MPa
3、对配电装置的基本要求
①配电装置的设计、建造和安装，应认真贯彻国家的技术经济 政策，遵循有关的规程、规范和技术规定； ②注意节约用地； ③保证运行安全和操作巡视方便； ④便于安装和检修； ⑤在保证上述要求的条件下，尽量节约三材、减少投资； ⑥根据电力系统和发电厂的需要，又扩建的可能。

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1 概述
1.1 核电厂电气设备
1.2核电厂电气设备安全分级
1.3课程安排
1.1核电厂电气设备
核电厂的特殊性：对安全性和可靠 性要求非常高。
核电厂
核安全措施
1.1核电厂电气设备
★一次设备
发、变、送、用电设备：发电机、变压器、电缆、电 动机等； 母线； 开关设备：断路器、隔离开关、以及各种低压开关； 限制短路电流和防雷设备：限流电抗器、避雷器等； 互感器 一次设备构成的系统又分为：主系统和厂用电系统
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1.4课程的教学目标
本课程主要的目的是让学员学习 同步发电机，交/直流电动机、变 压器、逆变器和其他常用电器的 相关知识，学习基本电气理论， 使学生掌握同步发电机、交、直 流电机、变压器和其他常用电器 的基本原理。
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The End
1.2核电厂电气设备安全分级
★非安全重要设备
在在实现或保持核电厂安全方面无明显作用。
1.3课程的主要内容
第一章 概论
第二章 核电厂开关电气与导体
第三章 核电厂的直流与UPS系统 第四章 变压器
第五章 交直流电动机
第六章 同步发电机 第七章 发电机励磁系统的分类及工作原理 第八章 第九章 核电厂的电气主接线 发电厂——变压器组的电气保护
简称IE级 是完成反应堆安全停堆、安全壳隔离、堆芯冷却以及 从安全壳和反应堆排出热量所必需的； 是防止放射性物质向环境过量排放所必需的。 高度强调可用性和可靠性。 限制其功能范围和复杂程度
1.2核电厂电气设备安全分级
★安全相关设备
在实现或保持核电厂安全方面起补充、支持或间接作 用； 有可能避免触发安全级系统和设备，或者改善安全级 设备功能的效果； 可以是IE级的，也可以是非安全重要的

8

旁路母线的作用
(分段断路器QF1兼旁母断路器
)
不停电检修进出线断路器。
操作方式（检修QF4，且WL4不停电）
WL1 WL2
WL3 WL4
如A、B段经QF1和QS1、QS2并列
QS8
运行，则闭合QS5断开QF1断开
W3
QS3
QS4
QF1
QS7
QS1闭合QS3闭合QF1使W3带电 （不要首先闭合QS8）。此时若W3 隐含故障，则由继电保护装置动作
14
15
双母线分段接线
接线图
I
QF1
ⅡⅢ
QF3 L
电源1
QF2 电源2
特点
工作母线分成2段，即母 线II，III段，备用母线I不 分 段 ， QF1 ， QF2 为 母 联 ， QF3为分段断路器。
正常工作时，II，III段工 作，I段备用，在分段回 路中可接入分段电抗器L， 当任一分段故障时，L限 制相邻段供给的短路电流。
接线图
A. 单元接线
L
T T
T T
～G
～G
～G
～G
B. 扩大单元接线
T T
～G ～G
～G ～G
(a)发电机-双绕组变压器单元;(b)发电机-三绕组自耦变压器单元 (c)发电机-三绕组变压器单元;(d)发电机-变压器-线路单元
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发电机出口装设断路器的理由：
(1)发电机组解、并列时，可减少主变压器高压侧 断路器操作次数，对提高供电的可靠性有明显的作用。
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二、全连式分相封闭母线
外壳 各段间通过焊接全连通。 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，见图 1—17。

3、厂用供电要求
正常工况 异常工况 4、厂用电电压等级及标志
第一节 厂用电系统简介
§2-1-2 中压交流配电系统
1、厂用电设备类型
随机负荷
常备负荷 安全负荷 公用负荷
机组厂用设备
永久厂用设备 应急厂用设备 共用附属设备
第一节 厂用电系统简介
§2-1-2 中压交流配电系统
2、中压厂用电
1）中压厂用配电系统 2）中压厂用电母线的接线：单母线分段 随机母线 常备母线
第六节 主开关站和超高压配电装置
§1-6-3 超高压配电装臵 SF6全封闭组合式配电装 臵（GIS）
6、保护装臵 （1） 线路保护 a、第一主保护 大埔线 分相电流差动 光纤通道 东郊线 综合电流三相式差动，电力载波通道（PLC） b、第二主保护：高频闭锁距离保护 c、后备保护 RAZFE（BBC）距离保护（三段式相间距离保 护） d、线路距离开关内侧短路保护 e、远动跳闸方式 f、重合闸
第一节 广核电站主发电机系统简介
§1-1-2 §1-1-3 §1-1-4 §1-1-5 发电机主要参数 发电机定子冷却水系统(GST) 发电机氢气冷却水系统(GRH) 发电机密封水系统(GHE)
①氢侧 ②空气侧
第二节 发电机励磁系统和电压调节系统
§1-2-1 系统功能 §1-2-2 系统组成和描述
的功能重复配臵于两个独立通道中。
第七节 主发电机—变压器继电保护系统
§1-7-2 探测故障
来源于电厂内部的故障（直至主变压器高压侧） 来源于电厂外部的故障（主变压器高压侧开关以 外）
第七节 主发电机—变压器继电保护系统
§1-7-3 保护分级和分阶段
保护分三级 ： 第Ⅰ级：关闭主汽门，跳开主变高压侧开关，跳开6.6KV 母线断路器，灭磁 第Ⅱ级：功率降到LFPR动作后跳开发电机负荷开关（或 主变高压侧断路器），灭磁，关闭主汽门；

综合布置方式：
竖排立放平装、平排平放平装 竖排平放立装、平排立放立装
电气运行
6.母线的布置
母线的排列应按设计规定，如无设计规定时， 应按下述要求排列。
（1）垂直布置的母线：
交流：由上向下A，B，C相； 直流：由上向下正、负极。
（2）水平布置的母线：
交流：由内向外（面对母线） A，B，C相的排列 直流：由内向外正、负极。
电气运行
（二）封闭母线的作用
( l ）减少接地故障，避免相间断路。
大容量发电机出口短路电流很大，发动机承受不 住出口短路电流的冲击。封闭母线因为具有金属外壳 保护，所以基本上可消除外界潮气、灰尘和外界异物 引起的接地故障。采用封闭母线基本避免了相间短路 故障，提高了发电机运行的可靠性。
电气运行
电气运行
封闭母线
封闭母线是指将母线用非磁性金属材料（一般用铝合金）， 制成的外壳保护起来。全连式分相封闭母线，是将每相每段外 壳焊在一起，且三相外壳两端用短路板连接并接地，它允许母 线外壳中流过轴向环流。它不仅密封性好，而且由于在三相外 壳间存在环流，可对母线磁场进一加以屏蔽，因而可便短路电 流在母线导体上产生的电动力降低到裸母线时的 1/4 左右， 附近钢构件的感应发热损耗也减少到微不足道的程度。由于外 壳上的轴向电流与母线电流的大小几乎相等、方向相反（近于 180o) ，故外壳内的电能损失较大。
量少是贵重金属。 ②铝——导电率较低、截面大、重量轻、耐腐蚀性能差 ③钢——导电率差、趋肤效应严重、损耗较大。机械强
度高、价格便宜。
以铝代铜
电气运行
软母线：
4.母线的种类
采用悬式绝缘子将其两端拉紧固定，一般采用钢芯铝 绞线，相间距离较大，常用于户外配电装置和架空输电 线路 。