潘口水電站離相式封閉母線的安裝工藝

摘要：隨著水輪發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量的不斷增大，額定電流也越來(lái)越大，延用已久的敞開(kāi)式母線已滿足不了現(xiàn)代大型機(jī)組的要求。因敞開(kāi)式母線發(fā)生相間短路，潮氣灰塵以及外物引起的接地等故障機(jī)率較大，對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行非常不利。然而，離相式封閉母線三相彼此獨(dú)立，且導(dǎo)體被完全密封在鋁外殼內(nèi)，從根本上消除了相間短路的可能性，同時(shí)在外殼內(nèi)通以干燥的空氣，有效防止絕緣子結(jié)露，減少接地故障，提高了機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性。

關(guān)鍵詞：離相式封閉母線 安裝工藝 短路板 抱瓦

中圖分類號(hào)：TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）09（c）-0078-02

潘口水電站發(fā)電機(jī)出口電壓15.75kV，定子額定電流10182.5A，發(fā)電機(jī)與變壓器采用單元接線。從發(fā)電機(jī)定子引出線開(kāi)始，經(jīng)發(fā)電機(jī)斷路器成套裝置連接到主變低壓側(cè)及發(fā)電機(jī)母線引至電制動(dòng)開(kāi)關(guān)、電壓互感器柜、勵(lì)磁變壓器、限流熔斷器柜的各分支均采用離相式封閉母線（IPB）。

1 離相式封閉母線安裝前的檢查

1.1 外殼與導(dǎo)體的檢查

封閉母線到現(xiàn)場(chǎng)后檢查外殼及導(dǎo)體應(yīng)無(wú)碰傷、變形；焊縫應(yīng)無(wú)漏焊、裂紋、燒穿等；母線與設(shè)備的搭接面鍍銀層應(yīng)平滑，無(wú)損傷、脫落、起皮等現(xiàn)象；母線外殼的內(nèi)外表面、導(dǎo)體的外表面涂漆應(yīng)均勻，無(wú)漏涂、爆皮、及漆皮脫落等現(xiàn)象；導(dǎo)體與外殼的同心度符合要求。

1.2 支持絕緣子的檢查

母線導(dǎo)體與外殼間的支持絕緣子檢查應(yīng)無(wú)損壞、破裂，表面應(yīng)清潔，無(wú)塵土、油垢及焊渣等；支持絕緣子與其底座的連接螺栓應(yīng)緊固。

1.3 電流互感器的檢查

電流互感器檢查鐵芯應(yīng)無(wú)損傷、變形、銹蝕，線圈表面絕緣完好，二次引出線連接應(yīng)正確，備用線圈短路并可靠接地。

1.4 鋼構(gòu)件的檢查

鋼構(gòu)件的鍍鋅層應(yīng)均勻，無(wú)爆皮，銹蝕現(xiàn)象，垂直度符合規(guī)定要求。

2 離相式封閉母線的安裝

2.1 吊支架安裝

復(fù)測(cè)母線吊支架基礎(chǔ)的距離和標(biāo)高，若出現(xiàn)基礎(chǔ)誤差較大時(shí)，應(yīng)進(jìn)行處理。以B相母線為中心，向兩側(cè)平移得到A、C相中心，用墨斗彈出各相中心線位置。安裝吊支架前根據(jù)母線路徑的走向，測(cè)量出準(zhǔn)確的位置，在已確定的位置上鉆孔。將吊支架與固定好的膨脹螺栓堅(jiān)固，用水準(zhǔn)儀根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)高對(duì)橫梁進(jìn)行調(diào)整，使誤差控制在1mm以內(nèi)。確定好支撐結(jié)構(gòu)標(biāo)高后，搭設(shè)鋼管腳手架，腳手架要牢固、可靠，并能防止母線臨時(shí)置放時(shí)塌落，還要滿足封閉母線對(duì)口焊接和調(diào)整的需要。

2.2 母線密封裝置及穿墻結(jié)構(gòu)等部件的安裝

母線部件（絕緣子除外）如密封裝置、穿墻結(jié)構(gòu)等應(yīng)按制造廠提供的圖樣，在母線進(jìn)入裝配位置前組裝完畢，同時(shí)套上活動(dòng)套筒、鋁波紋管、外殼支持抱箍等部件。

2.3 母線安裝

封閉母線的導(dǎo)體和外殼是鋁質(zhì)材料，導(dǎo)體與外殼是通過(guò)絕緣子支持固定的，整體強(qiáng)度較差。為防止吊裝和倒運(yùn)過(guò)程中發(fā)生的碰撞，吊裝時(shí)用尼龍繩帶兩點(diǎn)同時(shí)起吊。

根據(jù)總裝配圖，逐段校對(duì)母線部件、相序、順序編號(hào)。安裝順序以發(fā)電機(jī)出口斷路器為基準(zhǔn)，分別向發(fā)電機(jī)出口及主變方向進(jìn)行。每一段母線在安裝前，均應(yīng)仔細(xì)清掃母線內(nèi)的灰塵和雜物，按出廠編號(hào)每一段母線的頭尾不能顛倒，同時(shí)按先內(nèi)后外，先下后上之順序依次就位。組裝過(guò)程中，要使各段、各相的絕緣子位置保持一致，避免有明顯的彎曲，導(dǎo)致絕緣子因承受較大應(yīng)力而受損。封閉母線就位后，仔細(xì)測(cè)量各段尺寸，并測(cè)設(shè)備間的距離，當(dāng)出現(xiàn)誤差時(shí)，要仔細(xì)核對(duì)，盡量將誤差分配到斷口，嚴(yán)禁不經(jīng)檢查隨意修改母線段。

2.4 母線調(diào)整

根據(jù)圖紙和說(shuō)明書(shū)提供的尺寸，調(diào)整好母線各斷口間的間隙，盡量滿足說(shuō)明書(shū)和規(guī)定要求。封閉母線的安裝必須做到橫平豎直，直線段母線中心彎曲偏差不超過(guò)母線段長(zhǎng)度的0.2%?，F(xiàn)場(chǎng)組裝時(shí)，除了母線抱箍扶正外，還用鋼板尺對(duì)兩斷口找直、找正或用拉線法判斷彎曲度。

母線段與段連接時(shí)，通過(guò)調(diào)整抱箍支架及絕緣子調(diào)整墊，使母線軸向同心位置尺寸誤差不超過(guò)±5mm，同時(shí)校對(duì)母線段與段之間的相互位置及距離。對(duì)于因運(yùn)輸、吊裝可能產(chǎn)生的外殼的圓度變形應(yīng)做圓度調(diào)整，特別是現(xiàn)場(chǎng)需焊接鋁波紋管的接口處，外殼圓度更應(yīng)做仔細(xì)的調(diào)整。

短路試驗(yàn)及接地刀用的靜觸頭，均應(yīng)在導(dǎo)體就位后對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，待調(diào)整后再實(shí)施焊接，以避免試驗(yàn)裝置和接地刀安裝困難。對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)母線、外殼轉(zhuǎn)角段等，在安裝調(diào)整的同時(shí)，根據(jù)實(shí)際需要截取所需要的角度和尺寸，保證連接后不使母線及外殼受到機(jī)械應(yīng)力。

2.5 母線焊接

2.5.1 抱瓦焊接

先進(jìn)行導(dǎo)體抱瓦的焊接，導(dǎo)體焊接完畢且超聲波無(wú)損檢測(cè)探傷結(jié)果和外觀檢查結(jié)果符合安裝說(shuō)明書(shū)和有關(guān)國(guó)標(biāo)的要求后再進(jìn)行外殼焊接。焊接抱瓦前應(yīng)清掃母線導(dǎo)體焊接后的焊渣、飛濺及內(nèi)外表面的積塵、污物并清潔母線支持瓷瓶等。抱瓦的焊接點(diǎn)焊順序如圖1、2。

2.5.2 短路板和接地排的焊接

封閉母線現(xiàn)場(chǎng)裝配后，進(jìn)行外殼短路板和接地排的焊接，具體位置應(yīng)根據(jù)裝配結(jié)構(gòu)圖確定。先將外殼處的油漆清潔干凈，保持短路板與母線互相垂直，并緊貼在封閉母線外殼上，短路板的焊接與母線焊接工藝相同。

2.6 母線連接

發(fā)電機(jī)出口與母線、斷路器兩側(cè)、主變壓器低壓側(cè)、各分支設(shè)備的連接均采軟連接，母線連接經(jīng)耐壓實(shí)驗(yàn)合格后再進(jìn)行。伸縮節(jié)根據(jù)安裝位置的不同，規(guī)格，型號(hào)會(huì)有差異，安裝時(shí)必須按制造廠編號(hào)或要求選擇伸縮節(jié)，與設(shè)備連接時(shí)清除接觸面的氧化膜。螺栓緊固后，伸縮節(jié)應(yīng)自然平整，接觸面用0.05mm塞尺塞入深度不應(yīng)超過(guò)4mm。完成母線的連接后，套上外殼用密封活動(dòng)套筒及密封橡膠件，并用緊箍箍緊，以實(shí)現(xiàn)外殼的密封。

3 離相式封閉母線焊接工藝

3.1 鋁及鋁合金焊接的特點(diǎn)

鋁是性能活潑的金屬，與氧氣有極強(qiáng)的親合力，在任何溫度下都會(huì)被氧化，在母材表面生成一層致密的氧化薄膜，在焊接時(shí)該氧化膜阻礙母材熔化和融合，不僅給焊接帶來(lái)困難，而且極易造成焊縫夾渣和未焊透缺陷。鋁在高溫下強(qiáng)度低、塑性差，但膨脹系數(shù)和結(jié)晶收縮率卻比鋼材大一倍，焊接過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力和變形，在脆性溫度區(qū)易產(chǎn)生結(jié)晶熱裂紋。

3.2 焊接工藝

3.2.1 坡口型式

封閉母線坡口在廠方已加工好，因鋁及鋁合金的流動(dòng)性大并且焊接時(shí)采用的焊接工具噴嘴尺寸大，故坡口一般采用較小的根部間隙和較大的坡口角度。通常采用單V型坡口，角度在35～40°。

3.2.2 坡口清理

鋁及鋁合金的氬弧焊采用氬氣保護(hù)，使焊接熔池與空氣隔絕，保證熔池金屬不與氧氣發(fā)生反應(yīng)生成氧化膜。因此，焊前必須對(duì)母材坡口及坡口內(nèi)外壁50mm范圍內(nèi)清理干凈，無(wú)油污及氧化膜。用丙酮、酒精或汽油將坡口擦干凈，起到清除油污、灰塵之目的，再用不銹鋼鋼絲刷打磨，直至露出鋁的金屬光澤為止。禁止用砂輪或砂紙打磨，坡口清理干凈后立即進(jìn)行焊接，清理完的坡口要求在3～4h內(nèi)焊完，否則必須進(jìn)行重新清理。如果坡口或焊絲清理不干凈，焊后會(huì)出現(xiàn)焊縫表面不亮，并有灰黑色薄膜，產(chǎn)生夾渣、氣孔、未熔合等缺陷。

3.2.3 焊前預(yù)熱

為了使焊縫區(qū)域溫度達(dá)到焊接需要的溫度，防止焊接變形，減少產(chǎn)生氣孔，加快焊接速度，減少焊縫熔合區(qū)在高溫下的滯留時(shí)間，降低焊縫區(qū)合金元素的燒損，采用電加熱法對(duì)封閉母線焊前進(jìn)行200～250℃的預(yù)熱。

3.2.4 焊接

在焊口預(yù)熱溫度達(dá)到要求后進(jìn)行焊接，焊接順序如圖1、2。每個(gè)斷口焊縫應(yīng)一次焊完，除瞬間斷弧外不得停焊，母線焊完后未冷卻之前，不得移動(dòng)或受力。每個(gè)斷口焊完后，其焊縫及鄰近區(qū)在冷卻后應(yīng)立即進(jìn)行補(bǔ)漆。全部安裝完成清理后，在母線的兩端和中間適當(dāng)部位涂相序色標(biāo)環(huán)。

4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

封閉母線試驗(yàn)前應(yīng)檢查外殼、絕緣子、密封結(jié)構(gòu)應(yīng)完整、清潔、無(wú)積塵、污物。接地刀封閉前，要檢查接地刀的抽插良好及鎖緊裝置可靠，保證完整、良好、安全。

4.1 絕緣電阻測(cè)試

安裝完畢后用2500V兆歐表測(cè)量每相導(dǎo)體對(duì)外殼的絕緣電阻，其值不小于100MΩ。

4.2 工頻耐壓試驗(yàn)

交流試驗(yàn)?zāi)蛪褐禐槌鰪S試驗(yàn)?zāi)蛪褐档?5%。

4.3 微正壓母線氣密試驗(yàn)

微正壓封閉母線氣密試驗(yàn)應(yīng)在外殼完全封焊及接地刀罩安裝封閉完成之后，進(jìn)行氣密封試驗(yàn)。利用空壓機(jī)或其它氣源設(shè)備，通過(guò)微正壓裝置往母線外殼內(nèi)充氣，外殼內(nèi)充以壓力為1500Pa的壓縮空氣。同時(shí)用肥皂水進(jìn)行檢查外殼焊縫、絕緣子、盤(pán)式絕緣子、法蘭等其它裝配連接密封面，如存在漏點(diǎn)，停止充氣后進(jìn)行漏點(diǎn)密封處理。

4.4 淋雨試驗(yàn)

封閉母線戶外部分外殼（針對(duì)焊縫、外殼連接，絕緣子安裝孔，檢修孔等）進(jìn)行人工淋雨試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)用直徑2.5cm的軟管，通過(guò)距外殼為3m的噴嘴，將水從與水平面成45°角的方向噴出，水壓保持在1.1MPa，沿母線長(zhǎng)度方向兩側(cè)連續(xù)噴淋5min后，外殼內(nèi)部不應(yīng)有進(jìn)水痕跡。

5 結(jié)語(yǔ)

離相式封閉母線均為整體結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)只需進(jìn)行斷口處的焊接。因此，安裝質(zhì)量是后期運(yùn)行安全可靠性的關(guān)鍵，為使安裝能順利進(jìn)行，安裝前應(yīng)仔細(xì)對(duì)封閉母線內(nèi)部進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的清理，分段耐壓試驗(yàn)合格后再進(jìn)行母線的就位安裝。母線及外殼的焊接應(yīng)由經(jīng)考試合格的焊工進(jìn)行，當(dāng)環(huán)境溫度低于10℃時(shí)，為保證焊接質(zhì)量，應(yīng)有焊前加溫及焊時(shí)保溫措施。

參考文獻(xiàn)

[1] GB8349-87離相封閉母線.中華人民共和國(guó)水利水電部.1988-05-01.

[2] GB50150-2006電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)[S].中華人民共和國(guó)建設(shè)部.2006-11-01.