火力發(fā)電廠封閉母線積水問題分析及解決

[摘 要]隨著雨季的到來，有些發(fā)電廠出現(xiàn)封閉母線積水的現(xiàn)象，導致母線絕緣強度下降，保護動作，危機機組的安全運行，甚至引發(fā)跳機事故。本文主要對封閉母線的用途、特點及封閉母線積水引發(fā)的跳機事故進行了分析，查找解決方案，為實際應(yīng)用提供解決方案。

[關(guān)鍵詞]封閉母線；積水；跳機；改造

中圖分類號：TM853 文獻標識碼：C 文章編號：1009-914X（2014）31-0023-02

[Abstract]with the arrival of the rainy season，some power plant？closed bus phenomenon of water，causing the decline，the insulation strength of bus protection action，safety crisis unit，and even lead to tripping accident.In this paper，the use of closed bus characteristics and enclosed bus jumping machine accident caused by water accumulation is analyzed，find solutions，providing solutions for practical application.

[Key words]Enclosed Busbar water jump machine

隨著大容量發(fā)電機組的廣泛使用，離相封閉母線在電廠中的應(yīng)用也越來越普及。離相封閉母線以安全、可靠、安裝維護方便等優(yōu)點獲得好評。但是由于各種原因造成母線內(nèi)部積水，大大降低其絕緣水平及可靠性，直接危及到發(fā)電機組的安全運行，甚至造成跳機事故。因此如何采取有效措施防止離相封閉母線內(nèi)部積水，是保證離相封閉母線安全可靠使用急需解決的問題。

一、封閉母線的用途及特點

封閉母線包括離相封閉母線、共箱（含共箱隔相）封閉母線和電纜母線，廣泛用于發(fā)電廠、變電所、工業(yè)和民用電源的引線。

（一）、離相封閉母線

1.1 用途

離相封閉母線是廣泛應(yīng)用于50MW及以上發(fā)電機引出線回路及廠用分支回路的一種大電流傳輸裝置。

1.2 特點

離相封閉母線導體和外殼均采用鋁板卷制焊接而成具有以下特點：

1、減少接地故障避免相間短路離相封閉母線因有外殼保護可消除外界潮氣灰塵以及外物引起的接地故障母線采用分相封閉也杜絕相間短路的發(fā)生；

2、消除鋼結(jié)構(gòu)發(fā)熱離相封閉母線采用外殼屏蔽可從根本上解決鋼結(jié)構(gòu)感應(yīng)發(fā)熱的問題；

3、減少相間短路電動力由于外殼上渦流和環(huán)流的雙重屏蔽作用使相間導體所受的短路電動力大為降低；

4、提高運行的安全可靠性該廠的盆式絕緣子采用SMC壓制而成母線封閉后從而防止絕緣子結(jié)露同時采用測氫和測溫等裝置其測量信號可就地顯示或傳至DCS系統(tǒng)提高運行的安全可靠性母線封閉后也為采用通風冷卻創(chuàng)造了條件；

5、封閉母線由工廠成套生產(chǎn)質(zhì)量有保證運行維護工作量小施工安裝簡便而且不需設(shè)置網(wǎng)欄簡化了對土建的要求；

6、外殼在同一相內(nèi)包括分支回路采用電氣全連式并采用多點接地使外殼基本處于等電位接地方式大為簡化并杜絕人身觸電危險。

（二）、共箱封閉母線

2.1 用途

共箱封閉母線包括不隔相共箱封閉母線隔相共箱封閉母線及交直流勵磁共箱母線廣泛用于100MW以下發(fā)電機引出線與主變壓器低壓側(cè)之間或75MW及以上機組廠用變壓器低壓側(cè)與高壓配電裝置之間的電流傳輸共箱封閉母線也可用于發(fā)電機交直流勵磁回路，變電所所用電引入母線或其它工業(yè)民用設(shè)施的電源引線。

2.2 特點

共箱封閉母線導體采用銅鋁母排或槽鋁槽銅結(jié)構(gòu)緊湊安裝方便運行維護工作量小，防護等級為IP54？可基本消除外界潮氣灰塵以及外物引起的接地故障.外殼采用鋁板制成，防腐性能良好，并且避免了鋼制外殼所引起的附加渦流損耗，外殼電氣全部連通并多點接地，杜絕人身觸電危險并且不需設(shè)置網(wǎng)欄簡化了對土建的要求根據(jù)用戶需要可在母排上套熱縮套管在箱體內(nèi)安裝加熱器及呼吸器等以加強絕緣分相封閉母線在大型發(fā)電廠中的使用范圍為：從發(fā)電機出線端子開始，到主變壓器低壓側(cè)引出端子的主回路母線，自主問路母線引出至廠用高壓變壓器和電壓互感器、避雷器等設(shè)備柜的各分支線。

（三）、分相封閉母線主要用于大型發(fā)電機組，對200MW及以上發(fā)電機引出線回路中采用分相封閉母線的目的是：

1、減少接地故障，避免相間短路。大容量發(fā)電機出口的短路電流很大，給斷路器的制造帶來極大困難，發(fā)電機也承受不了出口短路的沖擊。封閉母線因有外殼保護，可基本消除外界潮氣。灰塵以及外物引起的接地故障，提高發(fā)電機運行的連續(xù)性。母線需要分相封閉，也基本杜絕相間短路的發(fā)生；

2、消除鋼構(gòu)發(fā)熱。敝漏的大電流母線使得周圍鋼構(gòu)和鋼筋在電磁感應(yīng)下產(chǎn)生渦流和環(huán)流，發(fā)熱溫度高、損耗大，降低構(gòu)筑物強度。封閉母線采用外殼屏蔽可以根本上解決鋼構(gòu)感應(yīng)發(fā)熱問題；

3、減少相間短路電動力。當發(fā)生短路很大的短路電流流過母線時，由于外殼的屏蔽作用，使相間導體所受的短路電動力大為降低；

4、母線封閉后，便有可能采用微正壓運行方式，防止絕緣子結(jié)露，提高運行安全可靠性，為母線采用通風冷卻方式創(chuàng)造了條件；

5、封閉母線由工廠成套生產(chǎn)，質(zhì)量較有保證，運行維護工作量小，施工安裝簡便，而且不需設(shè)置網(wǎng)欄，簡化了結(jié)構(gòu)，也簡化了對土建結(jié)構(gòu)的要求；

（四）、在200MW及以上發(fā)電機引出線回路中，采用分相封閉母線的優(yōu)點是：由于母線封閉在外殼內(nèi)，不受環(huán)境和污穢影響，防止相間短路和消除外界潮氣、灰塵引起的接地故障，同時由于外殼多點接地，保證人觸及時的安全；由于外殼渦流和環(huán)流的屏蔽作用，使殼內(nèi)的磁場大為減弱，外部短路時，母線間的電動力大大降低；當電流通過母線時，外殼感應(yīng)出來的環(huán)流也屏蔽了殼外磁場，解決了附近鋼構(gòu)的發(fā)熱問題；外殼可作為強制冷卻的通道，提高了母線的載流量；安裝維護工作量小。不過也有些缺點，主要是：由于環(huán)流和渦流的存在，外殼將產(chǎn)生損耗；有色金屬消耗量大；母線散熱條件差。endprint

分相封閉母線按外殼電氣連接方式的不同，可分為：分段絕緣式、全連式和帶限流電抗器的全連式共三種。其中第三種在我國尚未采用。

二、封閉母線積水引發(fā)的跳機事故

XX電廠2#機組跳閘

（一）、事故經(jīng)過

1.1 運行方式：1#、2#機組運行，220KVⅠ、Ⅱ母、母聯(lián)運行。2#機組有功116MW，主汽壓力11.46Mpa，主汽溫度535度，真空-75kpa。

1.2 事故現(xiàn)象：2014年1月30日11：08分，2#機組發(fā)出“發(fā)電機定子接地”保護動作信號，2號發(fā)變組開關(guān)、發(fā)電機滅磁開關(guān)跳閘；6KV廠用電自動切換；發(fā)變組保護A柜及B柜出口信號燈亮，保護裝置顯示“發(fā)電機3U0定子接地”信號，汽機跳閘，鍋爐安全門動作，MFT保護動作。

（二）、事故原因：

2.1 事故發(fā)生后經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，2#機高廠變高壓側(cè)A、B、C三相封閉母線盆式絕緣子上部積水，超過盆式絕緣子格柵溝道， A、B兩相分別放電接地（封閉母線外殼），造成發(fā)電機定子接地保護動作跳閘。

2.2 2#機高廠變高壓側(cè)A、B、C三相封閉母線盆式絕緣子上部積水原因：一方面是由于封閉母線采用微正壓充氣裝置對母線進行充氣，使母線內(nèi)部保持微正壓，而室內(nèi)微正壓裝置對母線的充氣溫度達到30℃左右，甚至更高，氣體在流通到室外段母線時遇到溫度較低的封閉母線外殼后在內(nèi)壁產(chǎn)生結(jié)露；其次，封閉母線存在密封不嚴，使外部冷空氣和內(nèi)部空氣直接接觸，造成結(jié)露，最終導致封閉母線內(nèi)壁結(jié)露量增加；而2#機高廠變高壓側(cè)A、B、C三相封閉母線是立式布置，積露的水順母線壁流至盆式絕緣子上部。另一方面2#機高廠變高壓側(cè)A、B、C三相封閉母線盆式絕緣子上部20厘米處布置兩組電流互感器和去主變低壓側(cè)的母排，電流互感器和母排是熱源，周圍的空氣比封閉母線外殼溫度高，也使封閉母線外殼內(nèi)壁結(jié)露，順壁流至盆式絕緣子上部，而封閉母線外殼上的排水閥最低部比盆式絕緣子上部高，水不能排出，不能排出的水到了一定的高度，使母線外殼與母線導通，造成接地短路。

2.3 由于封閉母線存在密封不嚴的情況，導致微正壓裝置起動頻繁（5分鐘一次），從而使充入母線內(nèi)的熱空氣干燥程度降低。高廠變高壓側(cè)A、B、C三相封閉母線是自西向東排列，而本地區(qū)冬季多西風、西北風，所以A相結(jié)露積水最為嚴重，B相次之，C相最少。

（三）、事故處理

3.1 鍋爐：復位鍋爐MFT保護動作信號，鍋爐投入給煤維持床溫，調(diào)整氣溫在正常值。

3.2 汽機：檢查潤滑油泵聯(lián)啟正常，確認主汽門、調(diào)門關(guān)閉，切換軸封、除氧器汽源，投入旁路運行，維持各水箱水位正常，復位各跳閘信號，汽機掛閘維持500r轉(zhuǎn)速。

3.3 電氣：檢查跳閘開關(guān)三相均已斷開，廠用電切換正常，復歸各動作開關(guān)位置，查看保護裝置動作記錄，檢查發(fā)變組外部系統(tǒng)無明顯異常，測量發(fā)電機定子對地絕緣合格。

（四）、暴露出的問題

4.1 隱患排查不到位。沒有及時發(fā)現(xiàn)封閉母線結(jié)露問題，安裝的排水口比盆式絕緣子高，使凝結(jié)的水不能及時排出。

4.2 沒有及時發(fā)現(xiàn)微正壓裝置運行狀態(tài)有可能對封閉母線的安全運行造成威脅。在機組多次的檢修或停運時沒有對封閉母線的結(jié)露或進水情況進行有效的檢查。沒有做到及時發(fā)現(xiàn)超前控制。

4.3 對與主設(shè)備相關(guān)的附屬設(shè)備重視程度不夠。

（五）、事故發(fā)生后的防范措施：

事故發(fā)生后XX電廠采取投入#1機、停用#2機微正壓裝置觀察封母結(jié)露情況，在試驗期間要定期檢查結(jié)露情況，期間必須對結(jié)露情況進行有效監(jiān)控，防止事故的發(fā)生。

5.1 運行部

1、運行人員定期查看并記錄發(fā)變組保護柜、發(fā)變組故障錄波器和DCS發(fā)電機零序電壓、機端電壓參數(shù)，每1次/時。如果DCS系統(tǒng)、故障錄波器有告警信號，應(yīng)及時查看確認，做好停機處理預(yù)防措施。

2、運行人員定期巡查空壓機、微正壓裝置工作狀況，要仔細巡查微正壓裝置各管路，確保微正壓裝置向母線充氣正常，記錄運行各參數(shù)。

3、運行人員要監(jiān)視母線溫度，定期巡查母線運行情況，遇有異常天氣要加強巡檢。

4、每次機組并網(wǎng)前1小時，打開封閉母線排汽閥進行排汽，啟動正常后關(guān)閉排汽閥。

5、發(fā)現(xiàn)問題及時通知生產(chǎn)技術(shù)部、設(shè)備維護部相關(guān)專業(yè)人員。

5.2 設(shè)備維護部：

1、電氣點檢員定期查看并記錄發(fā)變組保護柜、發(fā)變組故障錄波器和DCS發(fā)電機零序電壓、機端電壓參數(shù)，2次/天（上午11點、下午15點）。如果DCS系統(tǒng)、故障錄波器有告警信號，應(yīng)及時檢查確認，采取有效措施。

2.、電氣點檢員定期點檢空壓機、微正壓裝置工作狀況，要仔細巡查微正壓裝置各管路，確保微正壓裝置向母線充氣正常，記錄運行各參數(shù)。做好備品備件定額工作，盡快更換高分子篩干燥劑，及時維護保養(yǎng)微正壓系統(tǒng)設(shè)備。

3、電氣點檢員要注意母線溫度變化，定期點檢母線運行情況，遇有異常天氣要加強點檢，2次/天。

4、設(shè)備維護部定期組織查看2#高廠變處母線運行情況。

5、設(shè)備維護部制定定期維護保養(yǎng)工作標準，做好維護所需的工器具工作。

6、生產(chǎn)技術(shù)部現(xiàn)場查看，能否將儀用氣源接入封閉母線內(nèi)；若能接入，制定接入方案，經(jīng)公司審核批準后設(shè)備維護部組織實施。

（六）、事故發(fā)生后的改造方案

經(jīng)過與某同等級電廠高廠變封閉母線對比，該廠高廠變的封閉母線在出廠設(shè)計時擴徑，且電流互感器布置在封閉母線內(nèi)，是積水的主要原因，因為電流互感器和母線是熱源，封閉母線內(nèi)空氣溫度比外界高，在封閉母線內(nèi)不能形成對流（因為水平側(cè)母線是冷段），熱量散不出去，集聚在高廠變高壓側(cè)封閉母線內(nèi)，遇到冷空氣凝結(jié)在封閉母線外殼內(nèi)壁和電流互感器上，形成水珠順壁流至盆式絕緣子上部溝道；另外高廠變高壓側(cè)裝電流互感器處母線直徑比上部的母線大，導致部分凝結(jié)水不能完全沿外殼內(nèi)壁流下而直接滴落到電流互感器上和盤式絕緣子上部內(nèi)側(cè)。endprint

另外在盤式絕緣子外圈需加裝集水槽，避免進入盤式絕緣子內(nèi)，能有效排水。因此通過和廠家兩方研究決定方案如下：

方案一：

1、更換裝有CT的廠變分支回路母線段；CT部分母線段不擴大直徑，與正常分支母線直徑保持一致；

2、將密封盤式絕緣子設(shè)置到CT上部，在CT之前完成母線密封；

3、在盤式絕緣子與母線外殼連接部位內(nèi)部設(shè)置專用放水槽，外部設(shè)觀察窗及放水閥；

4、CT部分設(shè)計成可拆結(jié)構(gòu)，設(shè)置專用檢修及拆卸CT用的檢修法蘭孔；

方案二：

1、更換裝有CT的廠變分支回路母線段；CT部分母線段不擴大直徑，與正常分支母線直徑保持一致；

2、將密封盤式絕緣子設(shè)置到CT上部，在CT之前完成母線密封；

3、在盤式絕緣子與母線外殼連接部位內(nèi)部設(shè)置專用放水槽，外部設(shè)觀察窗及放水閥；

4、CT部分設(shè)計成可拆結(jié)構(gòu)，設(shè)置專用檢修及拆卸CT用的檢修法蘭孔；

5、更換空壓機氣源為廠用儀用氣源，更換原微正壓裝置干燥罐內(nèi)的干燥劑；

6、加裝一套氣體加熱裝置，對吹入母線的氣體進行加熱處理，尤其是每次停機重啟之前，啟動微正壓及加熱裝置對母線內(nèi)部充氣并將各回路母線端部的放水閥打開，可有效地將母線內(nèi)部潮氣排出，高溫氣體還能將凝結(jié)水蒸發(fā)排出母線。

通過以上方案，徹底解決封閉母線內(nèi)積水現(xiàn)象，保證機組安全穩(wěn)定運行。方案一：僅僅針對封閉母線及CT段進行處理，解決積水問題及積水后能有效排水，沒有從氣源及干燥方面考慮。方案二：除了對封閉母線及CT進行處理，解決積水問題及積水后能有效排水問題，還全面考慮氣源及干燥問題，這樣使用廠儀用氣源不僅氣源質(zhì)量有了提升，還可直接停用一臺7.5KW的空氣壓縮機，從而也節(jié)約了廠用電。建議使用方案二。

三、結(jié)語：通過該電廠此次跳機事件來看，封閉母線積水已經(jīng)不只是沿海城市發(fā)電廠中存在的問題，各電廠應(yīng)將封閉母線運行情況排查納入日常工作中，仔細檢查是否安裝盆式絕緣子，凝露或進水是否能夠排出，如果不能排出，應(yīng)及時采取有效措施，防止發(fā)電機接地事故的發(fā)生 ，并利用機組檢修或停機機會檢查封閉母線結(jié)露或進水情況，發(fā)現(xiàn)有結(jié)露或進水痕跡要查找原因采取相應(yīng)的措施。

參考文獻

[1] 熱工學.高等教育出版社，1984

[2] 大電流母線的理論基礎(chǔ)與設(shè)計.水利電力出版社，1985

[3] 火電廠電氣設(shè)備啟動調(diào)試.中國電力出版社，，1992

作者簡介

張男（1981--）女，遼寧新民人，上灣熱電廠生產(chǎn)技術(shù)部主管。endprint