一起主變低壓側(cè)封閉母線絕緣異常分析及對(duì)策

周新勝

（中國(guó)石油烏魯木齊石化公司熱電廠，新疆 烏魯木齊 830019)

一起主變低壓側(cè)封閉母線絕緣異常分析及對(duì)策

周新勝

（中國(guó)石油烏魯木齊石化公司熱電廠，新疆 烏魯木齊 830019)

介紹了在電力系統(tǒng)中離相管型封閉母線連接方式的優(yōu)點(diǎn)，指出運(yùn)行維護(hù)不到位將引發(fā)封閉母線絕緣降低事件。針對(duì)一起主變低壓側(cè)離相管型封閉母線絕緣異常情況，分析了封閉母線絕緣異常的原因，介紹了處理方法，提出了具體反事故措施與對(duì)策。

離相管型封閉母線；絕緣缺陷；微正壓裝置

0 引言

烏魯木齊石化公司熱電廠4，5號(hào)發(fā)電機(jī)出線與主變之間采用離相管型封閉母線連接方式，此連接方式具有以下優(yōu)點(diǎn)。

(1) 減少接地故障，避免相間短路。大容量發(fā)電機(jī)出口的短路電流很大，給制造斷路器帶來(lái)極大困難，發(fā)電機(jī)承受不了出口短路的沖擊。封閉管型母線有外殼保護(hù)，可基本消除外界潮氣、灰塵及外物引起的接地故障，提高發(fā)電機(jī)運(yùn)行的連續(xù)性。管型母線分相封閉，也可基本杜絕相間短路的發(fā)生。

(2) 消除鋼構(gòu)發(fā)熱。敞開(kāi)的大電流母線會(huì)使周圍鋼構(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(qiáng)度。封閉管型母線采用外殼屏蔽，可從根本上解決鋼構(gòu)感應(yīng)發(fā)熱問(wèn)題。

(3) 減少相間短路電動(dòng)力。當(dāng)發(fā)生很大的短路電流流過(guò)封閉管型母線時(shí)，由于外殼的屏蔽作用，使相間導(dǎo)體所受的短路電動(dòng)力大為降低。

(4) 管型母線封閉后，有可能采用微正壓運(yùn)行方式，以防止絕緣子結(jié)露，提高運(yùn)行安全可靠性，也為管型母線采用通風(fēng)冷卻方式創(chuàng)造條件。

(5) 管型封閉母線由工廠成套生產(chǎn)，有質(zhì)量保證。因此，運(yùn)行維護(hù)工作量小，施工安裝簡(jiǎn)便，且不需設(shè)置網(wǎng)欄，不僅簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，也簡(jiǎn)化了對(duì)土建結(jié)構(gòu)的要求。

由于管型封閉母線具有上述優(yōu)點(diǎn)，在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。但因?qū)Ь€封閉于金屬外殼之內(nèi)，封閉母線的維護(hù)手段較為有限，因運(yùn)行維護(hù)不到位引發(fā)的封閉母線絕緣降低事故仍會(huì)發(fā)生。下面對(duì)一起離相管型封閉母線絕緣受潮事件進(jìn)行分析，提出防止受潮的具體反事故措施與對(duì)策。

1 母線受潮情況

該熱電廠4號(hào)發(fā)變組的單元接線如圖1所示，發(fā)電機(jī)額定容量75 MVA，出口電壓6.3 kV，發(fā)電機(jī)冷卻方式為空內(nèi)冷，發(fā)電機(jī)出口至主變采用離相管型封閉母線連接。

2014-04-13T14:30，因汽機(jī)中抽逆止門(mén)門(mén)蓋法蘭泄漏，4號(hào)發(fā)變組解列停機(jī)；21:00，與系統(tǒng)并列。

2014-04-17T14:34，4號(hào)發(fā)變組在運(yùn)行過(guò)程中，主控4，5號(hào)機(jī)監(jiān)控后臺(tái)報(bào)出“6 kV PT斷線動(dòng)作”、“6 kVⅣA段、ⅣB段母線接地”報(bào)警。6 kVⅣA段、ⅣB段相電壓顯示：A相6 kV，B相2 kV，C相4 kV，現(xiàn)場(chǎng)檢查PT柜電壓顯示與后臺(tái)一致。15:05，監(jiān)控后臺(tái)恢復(fù)正常。16:08，4，5號(hào)機(jī)監(jiān)控后臺(tái)報(bào)出“6 kV PT斷線動(dòng)作”警示，18 s后報(bào)警自行消失。將6 kV ⅣA段、ⅣB段分別倒由2號(hào)廠高變接帶后，判斷不穩(wěn)定接地點(diǎn)處于發(fā)變組系統(tǒng)，將4號(hào)發(fā)變組與系統(tǒng)解列。

停機(jī)檢查，發(fā)現(xiàn)4號(hào)主變6 kV低壓側(cè)B相封閉母線內(nèi)部濕度異常，絕緣子表面凝水較多，主變6 kV低壓側(cè)B相升高座上部封閉母線隔斷處及封閉母線穿墻膨脹節(jié)處均有積水現(xiàn)象，其他設(shè)備無(wú)異常。通過(guò)擦拭排水和壓縮空氣吹掃置換干燥處理后，絕緣電阻由2 MΩ恢復(fù)至20MΩ。交流耐壓試驗(yàn)合格后，4號(hào)發(fā)變組與系統(tǒng)并網(wǎng)恢復(fù)運(yùn)行。

圖1 4號(hào)發(fā)變組一次系統(tǒng)示意

2 處理過(guò)程

2.1 缺陷判別

為探究絕緣缺陷原因，現(xiàn)提出如下2個(gè)假設(shè)：

(1) 假設(shè)為貫穿性絕緣缺陷，如異物墜入、運(yùn)行高溫使金屬熔融，則萬(wàn)用表測(cè)量值與絕緣電阻表測(cè)量值相同；

(2) 假設(shè)為局部缺陷，如絕緣子受潮，則萬(wàn)用表測(cè)量值與絕緣電阻表測(cè)量值有較大差異。若萬(wàn)用表測(cè)量值與絕緣電阻表測(cè)量值相差較大，則確定為非貫穿性絕緣缺陷。

2.2 檢查處理

該封閉母線導(dǎo)體由3只位于同一斷面、互成120°的支柱絕緣子支撐，支柱絕緣子通過(guò)螺栓并加裝密封墊后固定在鋁外殼上。選取靠近主變低壓側(cè)的支柱絕緣子進(jìn)行開(kāi)蓋檢查，發(fā)現(xiàn)絕緣子表面凝露現(xiàn)象嚴(yán)重，測(cè)量封閉母線內(nèi)空氣的相對(duì)濕度為82%。利用壓縮空氣、熱風(fēng)機(jī)驅(qū)散封閉母線內(nèi)部的潮氣，仔細(xì)檢查封閉母線密封狀況，更換劣化密封墊。烘干后，絕緣電阻測(cè)試值滿足要求。

通常應(yīng)對(duì)封閉母線做壓力檢漏試驗(yàn)，其具體方法為：試驗(yàn)前，用薄橡膠皮制成2個(gè)袋，袋口略小于封閉母線外徑，1只袋在底部引出1根T型管子，管子引出的一端裝1只壓力表，另一端裝進(jìn)氣閥及進(jìn)氣管；試驗(yàn)時(shí)，將2個(gè)袋套在封閉母線的兩端，用鋼抱箍將袋口與封閉母線扎緊，再將壓力為0.4 MPa的壓縮空氣吹入封閉母線，并關(guān)閉進(jìn)氣閥，記錄時(shí)間開(kāi)始試驗(yàn)。若壓力從0.4 MPa降至0.1 MPa的時(shí)間大于15 min，則表示封閉母線密封性能合格。

但限于某些條件(機(jī)組即將并網(wǎng)發(fā)電)，當(dāng)時(shí)該壓力檢漏試驗(yàn)未做。

3 原因分析

3.1 地理、氣候因素

該熱電廠處于烏魯木齊市米東區(qū)，高溫天氣較多。但在4號(hào)發(fā)電機(jī)絕緣異常前的一段時(shí)間，該區(qū)域連續(xù)出現(xiàn)小雨、中雨天氣，氣溫在2-16℃，空氣濕度大，封閉母線密封性能劣化后易致潮氣侵入內(nèi)部。

3.2 運(yùn)行方式改變導(dǎo)致水分析出

運(yùn)行中，導(dǎo)體、鋁外殼及封閉母線內(nèi)空間溫度均高于周圍環(huán)境溫度，停機(jī)后各部分溫度下降。在溫度下降過(guò)程中，伴有液態(tài)水析出。查閱文獻(xiàn)可知：假設(shè)運(yùn)行中母線內(nèi)空氣溫度70℃，空氣中飽和水蒸氣密度196.8 g/m3，停機(jī)后母線內(nèi)空氣溫度降至20℃，空氣中飽和水蒸氣密度為17.28 g/m3，則降溫過(guò)程中將有179.52 g/m3液態(tài)水析出。

3.3 密封不良

密封墊老化失效、焊接工藝控制不良，均會(huì)使封閉母線密封性能下降，導(dǎo)致潮氣侵入管型封閉母線內(nèi)部。

3.4 設(shè)備檢修工作不到位

發(fā)變組停機(jī)檢修時(shí)，未按規(guī)范要求對(duì)老化的密封墊、不合格的絕緣子進(jìn)行更換，未對(duì)封閉母線內(nèi)的支柱絕緣子表面受潮凝露情況進(jìn)行檢查、擦拭，未對(duì)絕緣子進(jìn)行耐壓試驗(yàn)等，這些均會(huì)造成運(yùn)行中封閉母線絕緣水平下降。

4 反事故措施與對(duì)策

4.1 加裝微正壓裝置

微正壓裝置能向發(fā)電機(jī)封閉母線外殼內(nèi)部注入壓力略高于外部大氣壓的干燥空氣，確保外界環(huán)境中的潮氣、灰塵、鹽霧等不能侵入，使絕緣子、外殼與導(dǎo)體間的工作環(huán)境始終保持潔凈、干燥狀態(tài)，避免封閉母線出現(xiàn)絕緣下降、閃絡(luò)等現(xiàn)象。此方法可靠性高、實(shí)用性強(qiáng)，造價(jià)及運(yùn)行成本不高，在大中型火力發(fā)電廠中得到廣泛運(yùn)用。

4.1.1 微正壓裝置的技術(shù)性能

目前，該熱電廠選用某公司生產(chǎn)的BRW-I型熱風(fēng)保養(yǎng)-微正壓裝置，它對(duì)氣體質(zhì)量和壓力控制有嚴(yán)格要求，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程監(jiān)視。其主要性能指標(biāo)如下：①系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)量壓力范圍：0-3000Pa；②自動(dòng)控制壓力范圍：(300-500Pa)至(2 400-2 600)Pa；③系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)溫范圍：0-400℃；④自動(dòng)控制溫度范圍：40-60℃；⑤壓力監(jiān)視帶遠(yuǎn)傳接口，電壓：2 V DC，電流：4-20mA DC；⑥可在工作環(huán)境溫度0-50℃，空氣相對(duì)濕度＜95%的環(huán)境中使用；⑦裝置輸出的氣體露點(diǎn)低于-40℃(常壓)；⑧氣源空氣壓力0.4-0.7 MPa，供氣溫度≤40℃。

4.1.2 微正壓裝置的工作過(guò)程

BRW-I型熱風(fēng)保養(yǎng)-微正壓裝置系統(tǒng)如圖2所示，其工作過(guò)程如下。

圖2 熱風(fēng)保養(yǎng)-微正壓裝置系統(tǒng)示意

(1) 當(dāng)用戶有自備氣源時(shí)(該熱電廠有自用壓縮空氣管線)，可將氣源直接與熱風(fēng)保養(yǎng)-微正壓控制柜進(jìn)氣口連通。微正壓系統(tǒng)工作時(shí)，先將球閥1，2開(kāi)啟，球閥3，4關(guān)閉，接通控制系統(tǒng)電源，將減壓閥壓力設(shè)定為0.4 MPa。壓縮空氣經(jīng)干燥塔及其凈化裝置處理后，得到進(jìn)一步凈化和干燥，再通過(guò)控制閥進(jìn)入封閉母線殼體空間。當(dāng)殼內(nèi)氣體微正壓達(dá)到上限值時(shí)，監(jiān)控儀表自動(dòng)控制電磁閥停止供氣；當(dāng)殼內(nèi)氣體壓力下降至下限值時(shí)，繼電器自動(dòng)接通電源系統(tǒng)充氣，重復(fù)初始過(guò)程。

(2) 干燥器采用高分子篩工作原理。正常工作時(shí)，2個(gè)干燥塔1個(gè)向母線供氣，1個(gè)從消音器排出少量氣體，將潮氣帶出。這樣“一進(jìn)一出”，兩塔間交替進(jìn)行吸濕和再生過(guò)程，其周期為5 min。

(3) 熱風(fēng)保養(yǎng)裝置必須在停機(jī)檢修狀態(tài)下使用。打開(kāi)主變、廠高變、勵(lì)磁變、發(fā)電機(jī)等設(shè)備的檢修孔蓋，作為排風(fēng)口；關(guān)閉球閥1，2，開(kāi)啟球閥3，4，先起動(dòng)微正壓裝置，后再起動(dòng)熱風(fēng)保養(yǎng)裝置，將溫度設(shè)定在30-60℃。

(4) 運(yùn)行中的裝置可通過(guò)壓力儀表自動(dòng)監(jiān)控氣體工作參數(shù)，用戶可連接遠(yuǎn)程接點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)不同地點(diǎn)的雙重監(jiān)視。

4.2 加裝盆式絕緣子

在室內(nèi)外溫差較大的地區(qū)，為防止室內(nèi)外空氣對(duì)流產(chǎn)生凝露，在封閉母線穿墻處加裝盆式絕緣子或穿墻套管，將室內(nèi)外封閉母線空間隔斷。

4.3 裝設(shè)排水閥門(mén)和呼吸器

未充微正壓的封閉母線投運(yùn)時(shí)，導(dǎo)線及外殼溫度升高，母線內(nèi)空氣隨負(fù)荷大小變化熱脹冷縮。熱脹時(shí)，由內(nèi)向外排出空氣；停機(jī)后，空氣冷卻收縮，氣壓下降，會(huì)從外部吸入空氣，并可能伴有氣態(tài)水，利用呼吸器可有效阻止水分進(jìn)入。另外，殘留在封閉母線內(nèi)的液態(tài)水，可通過(guò)在母線最低點(diǎn)低壓側(cè)的升高座下部裝設(shè)排水閥將其排出。

4.4 運(yùn)行維護(hù)管理

封閉母線密封良好是微正壓裝置能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵和前提。因此，加裝微正壓裝置的發(fā)變組在停機(jī)期間應(yīng)定期用微正壓裝置進(jìn)行壓力檢漏試驗(yàn)。封閉母線密封狀況合格的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是：微正壓裝置升壓時(shí)，其壓力由300Pa升至2500Pa的時(shí)間不超過(guò)5-6 min，由2500Pa降至300Pa的時(shí)間不少于30min。

同時(shí)，在停機(jī)期間，發(fā)變組微正壓裝置投入運(yùn)行后，為確保其運(yùn)行工況正常，應(yīng)安排運(yùn)行人員對(duì)加熱器內(nèi)氣體溫度和母線內(nèi)空氣壓力、濕度等參數(shù)定期記錄并存檔分析。當(dāng)這些參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，還應(yīng)檢查微正壓裝置的電流、電壓等運(yùn)行參數(shù)是否正常；若發(fā)現(xiàn)異常，要及時(shí)分析異常的原因，必要時(shí)須分析裝置本身運(yùn)行是否正常。

此外，為了保證微正壓裝置能正常運(yùn)行，平時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)微正壓裝置的運(yùn)行維護(hù)管理。

5 結(jié)束語(yǔ)

為防止離相管型封閉母線受潮，該熱電廠4，5號(hào)發(fā)變組各配有1套微正壓裝置，并嚴(yán)格執(zhí)行《裝置操作規(guī)程》規(guī)定：機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，微正壓裝置一般不投入運(yùn)行；停機(jī)期間，微正壓裝置處于正常運(yùn)行狀態(tài)。認(rèn)真記錄微正壓裝置的運(yùn)行參數(shù)，分析變化情況，對(duì)異常情況及時(shí)處理；加強(qiáng)對(duì)該裝置的維護(hù)管理，確保裝置本身處于正常狀態(tài)。按照廠家安裝使用說(shuō)明書(shū)要求，每隔4-5年更換封閉母線的橡膠制品件波紋管;按檢修和運(yùn)行規(guī)程要求，加強(qiáng)對(duì)封閉母線的檢修管理和運(yùn)行管理。正常情況下，封閉母線內(nèi)部不需清掃和檢修；發(fā)電機(jī)停機(jī)檢修時(shí)，應(yīng)對(duì)母線進(jìn)行必要的清掃、擦拭，檢查封閉母線密封性能是否良好，掌握封閉母線的密封狀況及絕緣水平，做到對(duì)絕緣事故的提前預(yù)防。

1 梁洪軍．淺談離相封閉母線運(yùn)行與維護(hù)中隱患的解決措施．東北電力技術(shù)，2006，27(5)：3-6.

2 蘇猛業(yè)．封閉母線微正壓裝置存在問(wèn)題及處理[J]．電力安全技術(shù)，2014，16(4)：42-45．

2015-07-28。

周新勝(1968-)，男，工程師，主要從事發(fā)電廠安全生產(chǎn)管理及技術(shù)管理工作，email：zhouxs6161@sina.com。