从1981年我国第一个500kV工程——平武500KV输变电工程投运以来，至今我国已有几十个500KV变电所投入运行，或正在建设之中。根据规划院1989年统计资料，以及我们所掌握的资料，各变电所母线型式如表1所示。
表1 我国500KV变电所母线形式
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母线 形式 |
软母线 |
支撑管母线 |
悬持管母线 |
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变电 所名 称 |
锦州 |
辽阳 |
海城 |
东丰 |
沙岭 |
繁昌 |
姚孟 |
郑州 |
平果 |
房山 |
保定 |
天津北郊 |
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瓶窑 |
南桥 |
江都 |
苏南 |
黄渡 |
潍坊 |
来宾 |
梧州 |
罗洞 |
天津南郊 |
常德 |
株洲 |
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济南 |
双河 |
绍兴 |
扬高 |
凤凰山 |
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大庆 |
冯屯 |
徐水 |
侯村 |
顺义 |
娄底 |
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软母线一般采用耐热2×NALGJQ－1440，或扩径2×NALGJQ－1440双分裂组合导线28~30m一档。载流量最高可达5500A。采用单串XP-16型绝缘子串（28片~32片）。检修上人状态下导线张力近30KV/每相。
铝合金管形母线，有单根铝管和分裂结构铝管两种型式。分裂形比单根节约投资9%，但焊接工作量太大，因此目前国内一般采用单根170-250合金铝管。
悬持式管形母线，采用单串XP-7型绝缘子串V形斜持。构架受力不大于10kN。支撑式管形母线，一般采用进口支柱绝缘子，构架比较简单，但投资较大，并须使用外汇。
关于500KV母线的选择有必要对国内，国外的情况进行一下比较。近20多年来世界各国电力系统容量都在迅速增长，500KV变电所的母线穿越功率不断增大，国外一些500KV变电所中主母线的载流能力如表2所示。
表2国外500KV变电所主母线载流能力
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国别 |
年代 |
主母线载流能力（A） |
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日本 |
70 |
4000~16000（大多数为12000） |
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加拿大 |
80 |
8000 |
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西德 |
50~60 |
6000 |
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80 |
8000 |
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美国 |
60 |
4500 |
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80 |
8000 |
欧、美发达国家，人品密度较小，负荷较分散，而日本人口密度大，负荷集中，故5000KV母线穿越功率大。
目前国内设计较大规模的5000KV变电所，母线载流能力大多在4000A~6000A之间，即只达到发达国内60年代的水平。可以推断，随着我国改革开放不断深入，经济建设将发生巨大的变化。特别是人口稠密，经济发达的华东地区，5000KV变电所母线载流有可能达到日本70年代的水平，即8000A~12000A。
2 悬挂式管形母线技术条件的分析
2．1占地
管形母线配电装置，采用单柱垂直断口隔离开关，母线与隔离开关上下层面置，减去了母线隔离开关的占地，节约占地约8%左右。
缩小占地不仅符合变电所设计技术规程规定“不占或少占农田”的要求，减少土地征收，平整场地与建设围墙的费用。而且，由于面积的缩小，使跨线，控制及通信电缆，电缆沟等的长度均相应缩短。间隔尺寸缩小，使导线跨度相应缩短，张力减少，可以采用较轻型的构架，从而减少配电装置的综合造价。
2．2构架受力
减少构架受力，提高安全可靠性。500KV配电装置的特点是高电压，大容量，相应须配置大截面导体。2×NALGJQ-1440软母线，构架耐受水平张力约30KN/相；悬挂式管母采用170~250铝合金管，构架受力一般均小于10KV/相，这对构架来说，条件有件得多。
2．3母线增容
2×NALGJQ-1440最大载流量为5530A。若按前面所述母线规划容量发生变化，母线扩容需采用3根或4根大截面导线，构架受力将成倍增长。已建成的构架将无法承受如此大的拉力，而对悬挂式管母，因水平张力增加很少，增加的垂直力基本在构架的裕度之中，母线增容十分容易。
3 母线运行条件的分析
3.1电晕效应及其对无线电干扰
电晕效应是导体表面发生游离放电产生的一种物理及化学效应。其表现形式为电晕声音，电晕发光，电晕损耗无线电干扰。前苏联对500KV电晕效应进行了长期的观察，测量和分析研究。结论认为电晕效应以无线电干扰为主，其他四种效应影响较轻。500KV导线电晕无线电干扰较300KV及以下电压严重得多。500KV配电装置中的设备，母线，设备间连线布置比较复杂，其电晕电流产生的交变高频电场叠加成复杂的电场，数字模拟十分复杂，一般进行简化计算及无线电干扰测试。《500千伏变电所设计暂行技术规定》要求“500KV导线电晕无线电干扰水平在距边相导线20m地面处不宜大于50dB。”电晕临界电压的计算公式一般起源于皮克公式。我国500KV工程采用的计算公式为：
式中：K——三相导线布置方式系数，水平布置为0.96
m1——导线表面粗糙系数，铝管为0.96，铝绞线为0.85
m2——天气系数，睛天取1，雨天取0.85
O——空气相对密度
R——导线半径（cm）
A——相间距离（cm）
由计算公式可见，在气象条件及电压，相间距离，布置方式一定的情况下，电晕临界电压主要受导线半径，表面粗糙系数的影响，即导线半径越大，表面越光滑，则电晕效应就越小。所以采用大管径铝合金管形母线是减少电晕无线电干扰水平的有效措施。
3.2防污条件
悬持式管母，采用悬式绝缘子串悬持，通过绝缘子片数的增减可满足各种污秽等级的区域。湖南省电力设计院与株洲市供电局设计研制了带电增减或更换悬挂管母绝缘子片的专门工具，可在不停电的情况下更换零绝缘子。
4 导体及金具
500KV母线的导体选择前面已有部分论述。国内外母线大致如表3所示，以上电流均已考虑环境温度系数。
表3国内外母线型式及载流量
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母线形式 |
国 |
内 |
国 |
外 |
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型号 |
载流量 |
型号 |
载流量 |
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软母线 |
2×LGJQT-1400 |
3080A |
3×HAL-1260 |
4000A |
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3×TAL-1260 |
6000A |
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2×NAHLGJQ-1400 |
5530A |
3×TAL-1600 |
8000A |
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4×TAL-2020 |
12000A |
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硬母线 |
LF-21Y-150/10 |
3400A |
6061-160/15 |
4000A |
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LF-21Y-170/10 |
3700A |
6063-210/15 |
6000A |
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6061-250/15 |
6000A |
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5063G-200/10 |
4800A |
6063-3000/15 |
8000A |
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6061-350/15 |
8000A |
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6063G-250/10 |
5800A |
6063-400/15 |
12000A |
我国已研制开发出高强度，高强电率的大管径铝合金管及相配套的金具。
沈阳铝加工厂研制的高强度，高导电率6063G-250/10型铝镁合金管，于1995年3月完成各项试验，并于同年5月经沈阳产品质量监督检验合格。
锦州线路器材厂与东北，华北，河北电力设计院共同研制开发了与大管径铝管相配套的管母线金具。于1995年11月完成试验，1996年3月通过样品鉴定。
5 悬挂式管形母线设计技术的改进探讨
我国500KV悬挂式管形母线经过数座500KV变电所的设计，施工，运行，已逐步走向成熟。最新设计的500KV变电所也在不断完善，但仍有需改进之处。
5.1原软导线跳线改为伸缩式软连接金具
各段铝管之间的连接跳线原采用双分裂软导线，母线连接金具不靠近绝缘子串悬挂点，连接线产生的弯距使母线产生向上的挠度，使母线出现高底水平。
母线连接处的跳线改为伸缩软连接金具。该金具的组成为两个管母线夹，线夹之间由6根~8根小截面钢芯绞线连接，以减轻重量，并使电磁场连续均匀分布，防止电磁场畸变。
5．2倾斜V形绝缘子串改为斜直V形绝缘子串结合方式
倾斜V形绝缘子串悬挂方式采用V形绝缘子串，沿母线轴线方向，向内倾斜将母线悬持起来，V形，绝缘子串相当于软母线的耐张绝子串，两个悬挂点之间有一定张力。（图略）
由于绝缘子串内倾斜，使一跨中两个悬挂点之间距离小于母线跨距。因此可以减少母线的挠度，节约母线的铝材。但倾斜V形绝缘子串方式具有绝缘子串数量较多的缺点。在一跨母线中三相共需12串悬式绝缘子串，这与设计配电装置的基本要求——尽量减少绝缘子串的数量以减少维护工作量，节约投资有矛盾。
垂直V形绝缘子串悬挂方式，采用V形绝缘子串，在母线门型构架平面内将铝管母线垂直悬吊起来，V形绝缘子串相当于软母线的悬垂绝缘子串，主要只受垂直力的作用，一跨母线中两个悬挂点之间的距离等于母线跨距，因此母线跨距大，铝管截面选得较大。
分析两种方式，对母线构架荷重及母线的构架高度的要求基本相同，倾斜悬挂式铝管截面小，省铝材，挠度也小。但绝缘子串的数量较多，为垂直式的1.78倍，相应检修维护工作量大，垂直悬吊式恰好相反，铝管截面大，耗铝量大，挠度也大。而绝缘子串数量比较省。经计算在500KV母线28m大跨距的条件下，采用240mm及以上管径的铝管母线，才能满足垂直V型悬吊方式的挠度要求。
目前，国内外屋外500KV配电装置悬持式铝管母线均为倾斜悬挂方式。根据湖南电力设计院“悬挂式管母实验”的成果；垂直V形悬挂方式，由于悬挂点可以多向浮动，其静挠度超过简支梁计算结果，虽然具有一定的抗水平偏移能力和抗“微风振动”的能力。但其轴向位移较大，而V形斜挂具有一定的抗轴向偏移的能力。
所以，我们提出采用V形直挂与V形斜挂结合的方式。这种方式，铝管母线的实际跨距23m。经计算，管径200mm及以上的铝管母线即可满足静应力及挠度要求。V形直挂与V形斜挂结合的布置型式。
这种布置形式即满足由铝管母线挠度要求，还具有抗水平，轴向偏移能力和抗“微风振动”的能力，并可减少33%的绝缘子串投资。
由于管母线的刚度与长度成反比，管母长，则施工时容易产生弯曲变形，施工难度较大。热胀冷缩也会造成铝管的弯曲变形，所以500KV管母采用连接两跨为宜。
6技术经济比较及结论
6.1技术经济比较
根据上述技术分析，结合500KV东善桥变电所的实际情况，500KV配电装置建设规模为1个半断路器接线6串，选择软母线，支持式管母线，悬挂式管母线三种型式。以可比部分的总量进行比较。管母线按6063G-250/10型铝镁合金管参加比较，支柱绝缘子按国内产品参加比较，比较费用直接费，不包括间接费等。
支持式管母的投资是软母线投资的1.39倍。若采用进口支柱绝缘子，投资将是软母线投资的1.6倍。
悬挂式管母的投资是软母线投资的1.14倍。据调查，170mm管径的悬挂式管母的投资与软母线基本相当。因200mm及以上管径的6063G型合金研制成功时间较短，成品率较低，价格几乎是200mm以下管径铝管的2倍。所以目前大管径悬挂式管母投资软母线略高，随着管材制造技术的成熟，两者的投资也将相当。
6.2结论
500KV管形母线从设计，施工，运行到产品制造均已逐步走向成熟，国内外已有越来越多的变电所采用500KV管形母线。
悬挂式管形母线与软母线相比，具有电晕起始电压高，无线电干扰小，架构受力小，节约占地等优点；与支持式管母线相比，具有抗地震，抗“微风”振动性能好，在污秽地区容易加强绝缘等优点。
经济上，一般工程悬挂式管母与软母线投资相当250mm大管径悬挂式管母投资约高1.14%；支持式管母投资高39%~60%。
从发展来看，改革开放以来，我国工农业生产日新月异，系统规划往往难以适应发展变化，这在我国220KV电网中已得到证实。悬挂式管母给母线增容带来了可能性。