銅陵電廠3號(hào)機(jī)組封閉母線單相接地故障分析

陸廣軍

銅陵電廠3號(hào)機(jī)組封閉母線單相接地故障分析

陸廣軍

（皖能銅陵市發(fā)電有限公司 安徽銅陵 244000）

隨著大容量發(fā)電機(jī)組的廣泛使用，封閉母線在電廠中的應(yīng)用也越來越普及。封閉母線以安全、可靠、安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)獲得好評(píng)。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(jī)組的安全運(yùn)行，甚至造成跳機(jī)事故。本文以此為背景對(duì)機(jī)組封閉母線單相接地故障進(jìn)行分析。

機(jī)組；單相接地；故障

2016年7月4日，銅陵電廠3號(hào)機(jī)組由于主變低壓側(cè)B相盤式絕緣子上側(cè)存在大量積水，導(dǎo)致機(jī)組跳機(jī)，分析如下：

1 設(shè)備狀態(tài)或事件（數(shù)據(jù)記錄）

2016年7月4日21：44：57H，機(jī)組負(fù)荷186.4MW，3號(hào)機(jī)組跳閘，DCS發(fā)“定子接地跳閘”信號(hào)，廠用電快切動(dòng)作正常，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)3號(hào)機(jī)組兩套發(fā)變組保護(hù)均發(fā)“定子接地保護(hù)動(dòng)作”，發(fā)變組故障錄波器起動(dòng)，3號(hào)主變出口2803斷路器跳閘，滅磁開關(guān)跳閘。

經(jīng)查故障錄波器曲線、兩套發(fā)變組保護(hù)（A、B套）的動(dòng)作報(bào)告及曲線，動(dòng)作報(bào)告顯示動(dòng)作時(shí)中性點(diǎn)零序電壓33.53V，機(jī)端零序電壓39.31V，發(fā)電機(jī)出口B相電壓二次值降至56.12V。約故障500ms后，機(jī)組跳閘，故障900ms后，電壓恢復(fù)為正常波形（機(jī)組已跳閘，恢復(fù)電壓值為殘壓值）。

現(xiàn)場(chǎng)檢查3號(hào)發(fā)電機(jī)出口各電氣設(shè)備，發(fā)電機(jī)出口PT、高廠變盤式絕緣子及橡膠套管、主變盤式絕緣子及橡膠套管，在3號(hào)發(fā)電機(jī)出口封閉母線的3號(hào)主變低壓側(cè)B相盤式絕緣子上側(cè)發(fā)現(xiàn)大量積水，觀察孔上有凝露現(xiàn)象（A、C相無積水及凝露）。3號(hào)發(fā)電機(jī)盤車停運(yùn)后作進(jìn)一步檢查，在存在積水的盤式絕緣子內(nèi)側(cè)發(fā)現(xiàn)兩處放電痕跡，從而判斷該故障為盤式絕緣子積水過多導(dǎo)致該處絕緣破壞，引起封閉母線B相對(duì)地放電，導(dǎo)致“3號(hào)發(fā)電機(jī)定子接地”保護(hù)動(dòng)作。

發(fā)電機(jī)盤車停轉(zhuǎn)后，測(cè)量發(fā)變組熱態(tài)絕緣，發(fā)變組熱態(tài)絕緣值10MΩ。

2 設(shè)備情況描述

（1）3號(hào)機(jī)發(fā)變組保護(hù)裝置為RCS-985A，生產(chǎn)廠家為南瑞繼保電氣有限公司，故障錄波器為武漢中原華電科技股份有限公司生產(chǎn)的ZH-3B發(fā)電機(jī)變壓器組動(dòng)態(tài)記錄裝置。

（2）3號(hào)發(fā)電機(jī)封閉母線為“華東列電”生產(chǎn)的封閉母線，外配空氣循環(huán)干燥裝置GZ45-II型空氣型封閉母線空氣循環(huán)干燥裝置。

（3）3號(hào)發(fā)電機(jī)封閉母線采用典型的“發(fā)電機(jī)-變壓器”單元接線，封母長度約50m。原封閉母線干燥保護(hù)采用吸附式微正壓裝置，由于自安裝投運(yùn)以來，一直存在諸多缺陷及安全隱患，運(yùn)行狀況不良。

本次故障停機(jī)后，檢修人員打開封閉母線窺視孔及取出多只支持絕緣子檢查，發(fā)現(xiàn)封閉母線B相靠近主變低壓側(cè)的凝結(jié)水最為嚴(yán)重，而遠(yuǎn)離低壓側(cè)凝結(jié)水狀況減輕，且A、C相封母內(nèi)基本無凝結(jié)水。后再次測(cè)量封閉母線及發(fā)變組整體對(duì)地絕緣電阻2～4MΩ左右。

3 數(shù)據(jù)分析

（1）3號(hào)機(jī)發(fā)電機(jī)接地保護(hù)零序電壓靈敏段定值10V，零序電壓高定值段為20V，零序電壓保護(hù)延時(shí)0.5s跳閘。當(dāng)零序電壓測(cè)量值超過零序電壓高定值，保護(hù)動(dòng)作于跳閘不需經(jīng)過主變高壓側(cè)零序電壓輔助判據(jù)閉鎖。保護(hù)動(dòng)作時(shí)中性點(diǎn)零序電壓為33.53V，高于零序電壓高定值，故保護(hù)動(dòng)作正確。

（2）動(dòng)作報(bào)告顯示，故障時(shí)發(fā)電機(jī)出口電壓二次值分別為A相電壓76.3V，B相電壓37.3V，C相電壓60.83V，B相電壓明顯降低，A、C相電壓升高，判斷故障相為B相。由于B相接地不是直接死接地，B相電壓未降為0V，故A、C相相電壓大小未升高至線電壓值?，F(xiàn)場(chǎng)檢查也印證了B相的接地放電。

（3）根據(jù)故障錄波，故障500ms后，機(jī)組跳閘，故障900ms后，電壓恢復(fù)為正常波形（機(jī)組已跳閘，恢復(fù)電壓值為殘壓值）。機(jī)組跳閘后測(cè)量發(fā)變組熱態(tài)絕緣，發(fā)變組絕緣10MΩ，說明發(fā)變組跳閘后，發(fā)變組絕緣已經(jīng)恢復(fù)，進(jìn)一步印證了發(fā)變組接地故障為瞬時(shí)性的接地放電，900ms后恢復(fù)了絕緣。

4 原因分析

此次接地故障為3號(hào)發(fā)電機(jī)出口封閉母線3號(hào)主變低壓側(cè)B相盤式絕緣子上存在大量積水無法正常排出，使得盤式絕緣子有效爬距僅有4～5cm，嚴(yán)重低于20kV電壓等級(jí)系統(tǒng)允許最小爬距，從而引起放電。最為關(guān)鍵的是找到大量積水產(chǎn)生的原因，原因分析如下：

4.1 封閉母線存在漏點(diǎn)

若盤式絕緣子上部封閉母線處存在漏點(diǎn)，近期天氣狀況惡劣，暴雨不斷，滲漏水可直接滴下或匯入該絕緣子上端面，形成積水。若封閉母線其他部位存在漏點(diǎn)，內(nèi)部水分增加速度快于干燥空氣循環(huán)裝置的干燥速度，水分在溫差變化作用下在干燥空氣回氣部分（封閉母線B相）產(chǎn)生凝結(jié)水，而封閉母線3號(hào)主變側(cè)位置較低（積水嚴(yán)重處，見故障圖片），最終凝結(jié)水全部匯入該盤式絕緣子，而絕緣子處排水口無法排除盤式絕緣子裙邊內(nèi)的積水，導(dǎo)致母線對(duì)盤式絕緣子積水部分放電。

圖1 故障點(diǎn)圖片

2014年大修期間，對(duì)主變低壓側(cè)盤式絕緣子進(jìn)行了更換，改造過程中，對(duì)母線鋁桶進(jìn)行了切割改造，在對(duì)接焊接過程中，存在三面搭接焊接過程中的堆焊不到位問題，即短路板、中間對(duì)接封母和下側(cè)封母三面對(duì)接，只對(duì)上部進(jìn)行了堆焊，下部未完全堆焊。（參考圖2）使得封閉母線與外部聯(lián)通，有潮氣進(jìn)入。

4.2 干燥空氣循環(huán)裝置運(yùn)行模式有待改進(jìn)

3號(hào)機(jī)組的干燥裝置運(yùn)行在自動(dòng)模式，即封母內(nèi)濕度低于20%停運(yùn)，高于50%啟動(dòng)。而溫濕度測(cè)點(diǎn)只有在B相的外墻出口處一個(gè)單獨(dú)測(cè)點(diǎn)，不能反映主變側(cè)盤式絕緣子及附近的潮濕度，進(jìn)入的潮氣在溫差變化下發(fā)生凝露，從而產(chǎn)生凝結(jié)水匯入干燥空氣回氣部分（封閉母線B相）。

圖2 封閉母線B相焊接示意圖

4.3 自動(dòng)模式下的濕度監(jiān)視器設(shè)置在封閉母線外墻出口處不合理

由于封閉母線為A、C相進(jìn)氣，B相回氣，在主變盤式絕緣子及橡膠套管附近為空氣循環(huán)干燥裝置的最尾端，此部分為進(jìn)氣與回氣的聯(lián)通部分，且空間大，存有的死區(qū)（即不能參與空氣循環(huán)）也最大，凝露可能性最高。在此處設(shè)置濕度監(jiān)視器最為合適。而不應(yīng)該僅僅設(shè)置在外墻出口。

5 改進(jìn)措施

（1）針對(duì)可能存在的漏點(diǎn)（如支持絕緣子密封圈及固定螺絲部位）涂抹密封膠。對(duì)主變低壓側(cè)三相窺視孔增加密封圈并涂抹密封膠。對(duì)三相管母與盤式絕緣子之間涂抹密封膠。對(duì)B相封閉母線主變低壓側(cè)升高座聯(lián)通板下部進(jìn)行焊接密封并檢漏。

（2）將3號(hào)發(fā)電機(jī)干燥空氣循環(huán)裝置同樣設(shè)置在手動(dòng)啟動(dòng)狀態(tài)，機(jī)組運(yùn)行期間，空氣循環(huán)干燥裝置保持長時(shí)間運(yùn)行。

（3）定期通過主變及高廠變下部的排水閥進(jìn)行排水，檢查設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

（4）在封閉母線最遠(yuǎn)處的的主變盤式絕緣子處增加濕度測(cè)點(diǎn)，用于自動(dòng)模式下的溫濕度控制和監(jiān)視。

（5）定期對(duì)封閉母線及空氣循環(huán)干燥裝置進(jìn)行檢查和記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，確保設(shè)備的長期穩(wěn)定運(yùn)行。

（6）要求封閉母線所有的區(qū)域必須實(shí)現(xiàn)正壓，確保封閉母線外的潮濕空氣不進(jìn)入封閉母線內(nèi)結(jié)露；實(shí)現(xiàn)三進(jìn)（A、B、C三相封閉母線進(jìn)氣）單出（單獨(dú)設(shè)置一根回氣管道）；回氣管道設(shè)置≮匯聚母管2倍管徑，引出變壓器后設(shè)置法蘭連接，后面使用不銹鋼管道接回空氣循環(huán)干燥裝置。

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[2]王 儉，高 遠(yuǎn).共箱封閉母線多物理場(chǎng)耦合分析[J].電氣開關(guān)，2014（02）.

[3]李永華.淺析封閉母線安裝達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求的措施方法[J].福建建材，2013（12）.

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1004-7344（2016）33-0074-02

2016-11-12