提高燃?xì)怆姀S電氣設(shè)備絕緣可靠性的實(shí)踐探討

王 暉，唐琪川，蔣乃輝

（1.華能桐鄉(xiāng)燃機(jī)熱電有限責(zé)任公司，浙江 桐鄉(xiāng) 314513；2.華能長興電廠，浙江 長興 313100）

0 引 言

電氣設(shè)備是發(fā)電廠的重要設(shè)備。本文針對某燃?xì)獍l(fā)電廠發(fā)電機(jī)勵磁碳刷室刷架、燃機(jī)SFC逆變和整流柜、電動機(jī)3類電氣設(shè)備絕緣水平低的狀況進(jìn)行原因分析，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。該燃?xì)怆姀S建設(shè)規(guī)模為2×200 MW級燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)供熱機(jī)組，其中#1機(jī)組總?cè)萘?58.4 MW，#2機(jī)組總?cè)萘?00 MW。該工程2套9E等級聯(lián)合循環(huán)機(jī)組共設(shè)4臺發(fā)電機(jī)，分別為#11燃機(jī)發(fā)電機(jī)（GT1）、#12汽輪發(fā)電機(jī)、#21燃機(jī)發(fā)電機(jī)（GT2）和#22汽輪發(fā)電機(jī)。每套機(jī)組采用發(fā)電機(jī)擴(kuò)大單元接線，以220 kV接入系統(tǒng)。

1 設(shè)備周圍環(huán)境濕度對電氣設(shè)備絕緣水平的影響

1.1 電氣設(shè)備絕緣水平

絕緣電阻值的大小是電氣設(shè)備檢查的主要指標(biāo)。一般情況下，由于電氣設(shè)備本身在生產(chǎn)制造、交通運(yùn)輸以及操作不當(dāng)?shù)榷喾N因素綜合作用下，會引發(fā)絕緣性下降缺陷，尤其在運(yùn)行狀態(tài)下會受濕度、污染等影響而加重。電氣設(shè)備會受到電場的磁化作用導(dǎo)致發(fā)熱，還會受到外部機(jī)械應(yīng)力、化學(xué)腐蝕等影響，導(dǎo)致絕緣水平急劇下降，易釀成事故。

1.2 濕度對電氣設(shè)備絕緣水平的影響

一般情況下，同一設(shè)備在不同濕度情況下進(jìn)行絕緣電阻測試，結(jié)果差異巨大。在濕度高的情況下測試設(shè)備，絕緣電阻值很低。如果選擇干燥環(huán)境進(jìn)行測試，數(shù)值可能相差百倍或千倍。因此，通過降低電氣設(shè)備所處環(huán)境的濕度來提高電氣設(shè)備絕緣的可靠性是一個很好的方法[1]。

2 提高電氣設(shè)備絕緣的實(shí)踐成果

2.1 提高發(fā)電機(jī)勵磁碳刷室刷架絕緣水平

2.1.1 勵磁碳刷室刷架絕緣水平低

2018年某月，該電廠運(yùn)維人員在執(zhí)行發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子定期測絕緣過程中發(fā)現(xiàn)#12、#22汽輪發(fā)電機(jī)勵磁碳刷刷架絕緣低，嚴(yán)重影響設(shè)備絕緣和安全運(yùn)行。

2.1.2 勵磁碳刷室刷架絕緣水平低的原因分析

該電廠#12、#22汽輪發(fā)電機(jī)勵磁碳刷刷架與外界連通構(gòu)造如圖1所示。其中，碳刷室經(jīng)橫截面積為70 cm×30 cm的通風(fēng)口與大氣相通。機(jī)組為運(yùn)行狀態(tài)時，碳刷室產(chǎn)生正空氣壓力，碳刷碳粉通過通風(fēng)管道向外排放；機(jī)組為停機(jī)狀態(tài)時，由于此時碳刷室為負(fù)壓狀態(tài)，故大氣經(jīng)由通風(fēng)管道進(jìn)入碳刷室。陰雨天氣導(dǎo)致碳刷室濕氣積聚，濕度升高，刷架絕緣低于0.5 MΩ。

圖1 某燃機(jī)電廠刷架通風(fēng)構(gòu)造

2.1.3 提高勵磁碳刷室刷架絕緣水平的處理方法

如圖2所示，在碳刷風(fēng)道末端加裝自動窗片（如圖3所示）。機(jī)組運(yùn)行時，碳刷室產(chǎn)生正壓，窗片自動吹開，碳粉經(jīng)刷室通風(fēng)管道外排；機(jī)組備用時，由于碳刷室負(fù)壓影響，此時窗片由于重力作用自動關(guān)閉，從而有效阻止外界濕氣進(jìn)入碳刷室。

經(jīng)實(shí)際測量，加裝自動窗片后刷架絕緣大于10 MΩ，符合絕緣要求。此外，采用風(fēng)壓自動式窗葉而非電動式，可以有效避免電動式的不可靠性。

圖2 通風(fēng)口加裝自動擋板示意圖

圖3 通風(fēng)口加裝自動擋板實(shí)物圖

2.2 針對SFC整流柜凝露問題的創(chuàng)新制作

2.2.1 燃機(jī)SFC逆變和整流柜絕緣水平低

該燃?xì)怆姀S燃機(jī)SFC逆變和整流兩面柜子為全密封機(jī)構(gòu)。由于柜內(nèi)外溫差大，導(dǎo)致濕度大增，經(jīng)常引起柜內(nèi)電容等功率元器件凝露，如圖4所示，造成絕緣水平下降，極大地影響了設(shè)備的使用壽命。

圖4 電容等功率元器件凝露情況

2.2.2 提高燃機(jī)SFC逆變和整流柜絕緣水平進(jìn)行的創(chuàng)新

如圖5所示，接觸器K10觸點(diǎn)串接于加熱器電源回路，可實(shí)現(xiàn)加熱器的自動投退功能。整流柜工作時，風(fēng)機(jī)回路K10觸點(diǎn)斷開，加熱器不工作；整流柜停運(yùn)時，風(fēng)機(jī)回路K10觸點(diǎn)合上，加熱器工作，起到熱風(fēng)保養(yǎng)除濕作用。熱風(fēng)保養(yǎng)型加熱裝置（風(fēng)機(jī)+加熱器）除濕效果更佳，是常規(guī)加熱器壽命的5倍。

2.2.3 改造效果

改造后有效降低了燃機(jī)SFC逆變和整流柜濕度，經(jīng)后續(xù)觀察，柜內(nèi)電容等功率元器件凝露現(xiàn)象消失。通過串聯(lián)整流柜風(fēng)機(jī)回路，使整流柜風(fēng)機(jī)與外加加熱裝置不同時工作，從而在保證除濕效果的同時確保不會因溫度高而影響設(shè)備運(yùn)行。

圖5 改造原理圖

2.3 電機(jī)接線盒的防雨改造設(shè)計(jì)

2.3.1 電機(jī)接線盒不合理導(dǎo)致電機(jī)絕緣低的原因

戶外電機(jī)接線盒一般布置在電機(jī)本體正上方。金屬軟管與接線盒口經(jīng)常因?yàn)槊芊獠粐?yán)實(shí)導(dǎo)致雨水進(jìn)入，而塑料紙包扎則會導(dǎo)致水汽無法及時揮發(fā)散出，使接線盒內(nèi)濕度很大而引起發(fā)電機(jī)絕緣降低、短路接地等故障。

2.3.2 發(fā)電機(jī)接線盒改造方法

在電機(jī)接線盒上裝設(shè)一個可移動不銹鋼防雨罩，如圖6所示。

圖6 電動機(jī)接線盒加裝防雨罩

2.3.3 改造效果

發(fā)電機(jī)接線盒改造解決了潮氣侵入接線盒問題，拆卸方便，美觀整潔，避免了抗臺防汛期間的重復(fù)包扎。

3 結(jié) 論

該燃?xì)怆姀S進(jìn)行上述絕緣防護(hù)改造后，3類電氣設(shè)備的絕緣水平有了極大提高，至今未發(fā)生電氣設(shè)備絕緣故障。該電廠的電氣設(shè)備絕緣防護(hù)實(shí)踐成果不僅對電廠電氣設(shè)備現(xiàn)場絕緣防護(hù)有很大的指導(dǎo)意義，而且對電氣設(shè)備廠家和現(xiàn)場施工單位在電氣設(shè)備現(xiàn)場絕緣處理也有一定的借鑒意義。后續(xù)將探討解決其他因素對電氣設(shè)備絕緣可靠性的影響。