全絕緣澆注母線在抽水蓄能電站工程的應(yīng)用

呂騰瑞

（中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司，云南 昆明650032）

1 電站概況

清遠(yuǎn)抽水蓄能電站（以下簡(jiǎn)稱清蓄電站）位于清遠(yuǎn)市清新縣太平鎮(zhèn)境內(nèi)，與廣州市的直線距離約75 km，屬國(guó)家“十一五”重點(diǎn)工程、廣東省重大能源保障項(xiàng)目。電站裝機(jī)4臺(tái)可逆式水輪發(fā)電機(jī)組，每臺(tái)機(jī)容量320 MW，總裝機(jī)容量1 280 MW，最高凈水頭502.7 m，額定轉(zhuǎn)速428.6 r/min。樞紐建筑物由上水庫、下水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房洞室群、開關(guān)站及永久公路等組成。機(jī)電設(shè)備安裝工程于2011年開工，首臺(tái)機(jī)于2015年11月30日投產(chǎn)發(fā)電，2016年8月30日，4臺(tái)機(jī)組全面投產(chǎn)發(fā)電。

2 清蓄電站選用全絕緣澆注母線原因

2.1 共箱母線的缺點(diǎn)

共箱母線采用空氣絕緣，為防止空氣濕度大引起的絕緣受損，常常加裝加熱器、小風(fēng)扇等，但由于母線穿墻結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差較大以及停機(jī)或檢修時(shí)環(huán)境溫度冷熱交替，更容易出現(xiàn)空氣中水汽凝結(jié)，加熱、除濕裝置很難從根本上杜絕凝露現(xiàn)象。

惠州某電廠勵(lì)磁母線采用共箱母線，2007年9月，電廠運(yùn)行人員在合1號(hào)機(jī)組勵(lì)磁開關(guān)后，DCS系統(tǒng)發(fā)出“接地”報(bào)警提示，觸發(fā)保護(hù)動(dòng)作，致使勵(lì)磁開關(guān)跳閘。工作人員檢查后發(fā)現(xiàn)，勵(lì)磁母排大量結(jié)露，甚至存在積水，母排支撐絕緣子嚴(yán)重受潮，絕緣降低導(dǎo)致發(fā)生接地現(xiàn)象。

共箱母線單節(jié)長(zhǎng)度有限，接頭數(shù)量一般較多，很難保證完好的密封性，停機(jī)或檢修時(shí)，接頭處特別容易受潮，進(jìn)而出現(xiàn)絕緣降低，在雨季來臨時(shí)，這種現(xiàn)象會(huì)更為嚴(yán)重，給機(jī)組的安全運(yùn)行帶來較大的隱患。

2.2 全絕緣澆注母線的優(yōu)點(diǎn)

全絕緣澆注式母線（以下簡(jiǎn)稱澆注母線）的絕緣材料由無機(jī)礦物質(zhì)和環(huán)氧樹脂等材料混合而成，生產(chǎn)制作時(shí)，用澆注的辦法將各相母線包裹起來，澆注成直線段（4～6 m/段）、折線段及其他形狀的接頭部件，各部件之間用螺栓連接，在施工現(xiàn)場(chǎng)用澆注的方法將連接段進(jìn)行澆注，使之成為同母線一樣的澆筑實(shí)體，成為一個(gè)完整的母線系統(tǒng)[1]。

圖1

澆注母線具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）絕緣性能好：澆注母線采用絕緣等級(jí)很高的復(fù)合材料整體澆注，連接段現(xiàn)場(chǎng)澆注，防護(hù)等級(jí)達(dá)IP68以上，可適用于環(huán)境濕度大、腐蝕環(huán)境中，而且能解決共箱母線容易出現(xiàn)凝露的問題。

（2）整體機(jī)械強(qiáng)度高：完全固化成型的澆注母線具有很高的機(jī)械強(qiáng)度，耐撞、耐磨，防撞等級(jí)通常可達(dá)IK10以上，無需任何的外殼保護(hù)附件，而且由于澆注材料的熱延展性與母線導(dǎo)體很接近，保證了母線在運(yùn)行過程中不會(huì)因發(fā)熱而產(chǎn)生裂紋、鼓泡的現(xiàn)象。

（3）防火性能好：澆注母線絕緣材料采用不燃、難燃材料，非常適用于對(duì)消防等級(jí)要求高的場(chǎng)所。

（4）防腐蝕性能好：完全固化成型的澆注母線具有優(yōu)良的耐酸、耐堿性，可適用于具有腐蝕性的環(huán)境中。

（5）占據(jù)空間小、便于布置：澆注母線的結(jié)構(gòu)一般都比較緊湊，占據(jù)空間較小，整體占據(jù)空間只有傳統(tǒng)母線的30%左右，而且出廠前已按工程布置要求制作合適的直線段、折線段等，現(xiàn)場(chǎng)安裝布置極為方便。以電壓等級(jí)為10 kV的母線為例，澆注母線截面為360×225，而共箱母線的截面高達(dá)850×480，澆注母線具有極大的空間優(yōu)勢(shì)。

（6）散熱性能好：澆筑母線的澆注材料中含有多種惰性無機(jī)礦物質(zhì)，導(dǎo)熱系數(shù)較高，散熱性能極佳。

（7）運(yùn)行維護(hù)方便：由于澆注母線的導(dǎo)電體完全澆筑在絕緣材料中，因此，不會(huì)發(fā)生絕緣電阻降低、導(dǎo)體表面氧化、連接段松動(dòng)等現(xiàn)象，大大延長(zhǎng)了使用壽命，一般使用壽命均在40年以上，基本實(shí)現(xiàn)零維護(hù)，很大程度的節(jié)約了運(yùn)營(yíng)成本。

基于上述原因，并充分考慮清蓄電站所在地氣候條件，清蓄電站選擇采用澆注母線做為電站的啟動(dòng)母線。

3 全絕緣澆注母線安裝工藝

3.1 安裝流程（圖 2）

圖2 安裝流程圖

3.2 安裝注意事項(xiàng)

（1）安裝順序：先安裝水平段、再安裝垂直段；先安裝支撐結(jié)構(gòu)段、再安裝吊裝結(jié)構(gòu)段。

（2）倒運(yùn)、吊裝注意事項(xiàng)：由于澆注母線自身重量比較重，而且表面比較光滑，因此在倒運(yùn)、吊裝過程中要采取防護(hù)措施，建議采用木條進(jìn)行支撐，尼龍繩進(jìn)行固定或起吊，避免母線表面受損以及防止母線傾倒、墜落傷人。曾經(jīng)在國(guó)內(nèi)某抽水蓄能電站澆筑母線的安裝過程中，施工人員在倒運(yùn)母線時(shí)，由于未對(duì)母線進(jìn)行固定，在倒運(yùn)過程中母線傾倒，導(dǎo)致母線絕緣受損和1人重傷，造成安全事故及經(jīng)濟(jì)損失。

（3）安裝難度：母線安裝的難度在于各段母線連接處母排之間的相對(duì)距離很難控制，規(guī)范要求兩接頭母排之間的距離應(yīng)控制在10 mm之內(nèi)。為確保澆注母線安裝的精度，澆注母線兩端與設(shè)備的連接需采用軟連接，以保證有合適的調(diào)整空間；母線就位后，應(yīng)先安裝母排與設(shè)備之間的軟連接，再調(diào)整、安裝段間的母排連接，所有母排連接前，均應(yīng)使用酒精等清潔劑將母排清洗干凈。

（4）其他注意事項(xiàng)：澆注母線的安裝必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工，直角段與換相段外觀尺寸很相似，必須做好標(biāo)記，分類保管，防止混用；各連接部位使用的螺栓、墊片、彈片等均有不同的規(guī)格型號(hào)，安裝時(shí)必須根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行使用，嚴(yán)禁根據(jù)經(jīng)驗(yàn)隨便使用，避免造成部分零配件被挪用后其他部位無零配件可用的現(xiàn)象。而且不同零配件的材料、機(jī)械強(qiáng)度均不同，隨意使用會(huì)造成安裝強(qiáng)度不夠及載流量不足的問題，導(dǎo)致連接部位在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生絕緣降低、過熱等安全隱患。

3.3 試驗(yàn)要求

（1）段間接觸電阻測(cè)試：由于母線段間連接部分是在現(xiàn)場(chǎng)澆注完成的，因此，接頭位置也是容易發(fā)生故障的地方。若現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)澆注材料配比控制不好或澆注工藝不規(guī)范，便會(huì)導(dǎo)致接觸電阻過大，運(yùn)行時(shí)在接頭處便會(huì)產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行將會(huì)導(dǎo)致絕緣受損，甚至母線炸裂的后果。所以在接頭澆注完畢并完全固化后，要進(jìn)行接觸電阻測(cè)試，測(cè)量值符合規(guī)程及制造廠家要求后，方可進(jìn)行下一步的工作。

清蓄電站15.75 kV母線段間的接觸電阻均在0.8～1.0 μΩ，符合規(guī)程及制造廠家要求。

（2）絕緣電阻測(cè)量：清蓄電站15.75 kV澆注母線絕緣電阻均在15 000 MΩ以上（表1）。

（3）耐壓試驗(yàn)：耐壓試驗(yàn)按照GB/T16927.1、GB/T16927.2中的要求進(jìn)行試驗(yàn)，耐受電壓值按照規(guī)定耐壓值的75%進(jìn)行，試驗(yàn)結(jié)果符合規(guī)范要求且無放電現(xiàn)象。

4 結(jié)論

全絕緣澆注母線具有絕緣性能高、無振動(dòng)、無凝露、占用空間小、安裝快捷等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)安裝空間小、環(huán)境濕度較大的工程十分實(shí)用。

清蓄電站15.75 kV澆注母線自2015年11月投入使用至今，運(yùn)行穩(wěn)定，避免了潮濕環(huán)境中母線產(chǎn)生凝露的安全隱患，基本實(shí)現(xiàn)零維護(hù)、零隱患的運(yùn)行要求，并成為行業(yè)爭(zhēng)相效仿的典范。