水布埡電廠封閉母線受潮原因分析及處理方法

胡 昊，劉澤陽，覃 驍(湖北清江水電開發(fā)有限責(zé)任公司，湖北 宜昌 443000)

水布埡電廠4臺機組發(fā)電機出口至主變壓器低壓側(cè)采用封閉母線連接，如圖1。由江蘇長江沃特電氣有限公司生產(chǎn)。封閉母線型號：QLFM-16000/8000，外殼直徑1 200 mm，導(dǎo)體直徑650 mm，額定電壓24 kV，額定電流16 000 A，于2007年7月正式投入運行。

封閉母線由發(fā)電機出口至主變壓器低壓側(cè)，全長共251.98 m，其中垂直段高度117.2 m，上水平段107.28 m，下水平段長度27.5 m。

1 封閉母線故障現(xiàn)象

在2017年7月1F機組在開機過程中發(fā)電機定子接地保護信號動作，無法正常開機。在隨后的搶修中，通過逐步檢查，在拆除變壓器低壓側(cè)及發(fā)電機出口軟連接后，通過5 kV兆歐表測量發(fā)電機至封閉母線的絕緣電阻時發(fā)現(xiàn)母線絕緣偏低，其中B相絕緣為0(見表1)。

圖1 封閉母線結(jié)構(gòu)圖

隨即對封母內(nèi)的絕緣子進行抽樣檢查，在檢查中發(fā)現(xiàn)絕緣子、母線及外殼內(nèi)壁上結(jié)有大量水珠，因此判定封閉母線絕緣降低是由于母線內(nèi)部受潮所致。

2 原因分析

水布埡水電站為地下式廠房，整段封閉母線都安裝在山體內(nèi)部，而且1F封閉母線處于山體最內(nèi)側(cè)，空氣濕度較大，常年平均濕度為70%，母線運行時平均溫度為60℃。當(dāng)母線運行時，周圍的空氣溫度較高，濕度達到相對平衡；機組停止運行后，封閉母線內(nèi)溫度逐漸降低，周圍空氣中的水汽壓力逐漸達到飽和狀態(tài)，則會出現(xiàn)凝露現(xiàn)象。當(dāng)溫度持續(xù)降低至環(huán)境溫度后，空氣中的水分就會在母線、絕緣子表面及外殼內(nèi)壁上凝結(jié)大量水珠，直接導(dǎo)致母線的絕緣降低[1]?，F(xiàn)對封閉母線受潮現(xiàn)象進行分析：

1)封閉母線密封不嚴。由于機組設(shè)計原因，1F封閉母線長達251.98 m，母線上支撐絕緣子240個，支柱絕緣子945個，絕緣子固定螺栓密封及法蘭密封共計3 000多處。由于安裝工藝及密封老化等情況，導(dǎo)致封閉母線多處漏氣。

發(fā)電機出口、勵磁變、電壓互感器、廠用變、主變壓器等設(shè)備安裝的盤式絕緣子與封閉母線的隔斷處使用的橡膠密封，因受導(dǎo)體發(fā)熱、環(huán)境因素的影響及材料本身材質(zhì)等問題，密封經(jīng)常破損、斷裂，更換周期不到1年。

這一系列問題導(dǎo)致封閉母線“千瘡百孔”，使得空氣中的粉塵和雜質(zhì)進入封閉母線內(nèi)部，在母線、絕緣子上形成污穢層，并且導(dǎo)致大量水分直接附著在母線及絕緣子表面，導(dǎo)致母線絕緣下降[2]。

2)微正壓裝置的不正常運行。水布埡電廠4臺機組設(shè)有4臺干燥裝置，共用3個空壓機，由于封閉母線體積大、漏氣點多，微正壓裝置經(jīng)常超負荷工作，只能在機組檢修期間分別循環(huán)投用。而且水布埡電廠屬于調(diào)峰調(diào)頻的電站，開停機比較頻繁，以往在停機后并沒有投入微正壓，因此在開機時母線發(fā)生受潮，導(dǎo)致開機故障報警。

3 處理對策

在判斷機組故障原因后，參考以往處理設(shè)備因受潮而導(dǎo)致絕緣降低的例子，決定以碘鎢燈進行局部加熱，并在下平段投置除濕機降低空氣中的濕度，并通過熱風(fēng)機送風(fēng)至封閉母線內(nèi)部，來達到干燥效果。

在持續(xù)處理期間，不定時測量母線絕緣，監(jiān)測母線絕緣情況。通過表2在加熱處理中看到A、B兩相絕緣增長緩慢；而C相因受潮程度相對較低，通過加熱后絕緣上升較快，并在絕緣合格后投運微正壓裝置。在2018/07/23-22:00到2018/07/24-03:30這段區(qū)間內(nèi)，C相停止加熱后到微正壓投運時，絕緣情況隨著母線溫度的降低而下降，經(jīng)過微正壓的干燥后逐漸恢復(fù)正常。隨后對此現(xiàn)象進行分析得出：

在對封閉母線處理時，通過在封閉母線下平段底部加熱，用熱風(fēng)機將置換出的水分送到垂直段打開的臨時出氣口。母線經(jīng)過加熱后，局部溫度上升，水分逐漸揮發(fā)，空氣內(nèi)包含的水分大幅度增加。由于封閉母線及外殼都是鋁制，散熱效果好，在離加熱點較遠的地方就會出現(xiàn)降溫。隨著送風(fēng)溫度逐漸降低，空氣中的水分又重新凝結(jié)在母線內(nèi)部[3]。

表2 加熱處理時母線絕緣試驗表 MΩ

由于母線太長，且垂直段存在煙道效應(yīng)，處理時未考慮到母線的實際情況，導(dǎo)致母線降溫太快，所以干燥效果不明顯。

因此對處理措施進行了修正，將三相微正壓裝置同時投運，利用微正壓系統(tǒng)，將干燥空氣從母線的上平段處送至下平段，且在發(fā)電機出口處開設(shè)一處出氣孔，增加水分置換速率。事實證明，經(jīng)過1 d的干燥后，1F封閉母線絕緣基本合格。隨后對母線進行耐壓試驗，試驗合格，直至成功開機(見表3)。

表3 耐壓試驗前后母線絕緣表 MΩ

4 防范措施

1)微正壓裝置合理的投運方式。在機組停機后，立即投入微正壓裝置，保證封閉母線的熱量能及時散發(fā)，從而盡量使母線內(nèi)部的溫度、濕度與環(huán)境保持相對平衡。

在機組檢修期間長時間停機的情況也應(yīng)投入微正壓，避免因晝夜溫差導(dǎo)致母線受潮。如停運機組較多，微正壓裝置采用循環(huán)投運方式時，至少在機組開機前能進行一段時間的干燥，以保證開機前的母線絕緣能符合標(biāo)準(zhǔn)，不會影響正常開機[4]。

2)密切關(guān)注封閉母線密封情況。在巡檢或者檢修中，重點檢查廠用變、勵磁變、電壓互感器、主變壓器等設(shè)備與封閉母線使用的橡膠密封套。并聯(lián)系生產(chǎn)廠家選擇合適的新密封材料，更換原有密封套。

檢查微正壓裝置啟動間隔時間及密封效果，密封時間太長則不利于母線內(nèi)部水分的置換；密封時間短，泄漏量過大，導(dǎo)致母線容易受潮，且微正壓裝置啟動頻繁，不利于微正壓裝置正常運行[5]。

3)絕緣子檢查。在檢修期間對封閉母線絕緣子進行檢查清掃，并更換絕緣子上所用的密封圈。重點檢查勵磁變、電壓互感器、廠用變、主變壓器安裝的盤式絕緣子，檢查水平方向的盤式絕緣子傘裙間是否有積灰、積水，以免發(fā)生閃絡(luò)事故。

5 結(jié) 語

雖然在以往處理小型設(shè)備受潮使用的加熱干燥時，效果立竿見影，但是對于散熱快、面積大的設(shè)備，效果甚微。所以今后在處理類似缺陷時，應(yīng)該結(jié)合設(shè)備結(jié)構(gòu)及運行工況來采取有效的干燥措施，可以選擇風(fēng)干、水分置換等其他干燥手段，從而避免盲目性的工作。在后續(xù)的工作中，應(yīng)根據(jù)設(shè)備缺陷制定出相應(yīng)防范措施，杜絕受潮、絕緣降低缺陷再次發(fā)生，為機組的安全運行做好堅實的基礎(chǔ)。