離相封閉母線安全穩(wěn)定運行的分析

董如專

【摘 ?要】提出了封閉母線、微正壓裝置的應(yīng)用，說明改善封閉母線內(nèi)空氣質(zhì)量的重要性，論證了封閉母線外殼的密閉性，敘述了封閉母線安全運行對提高機組安全穩(wěn)定性的重要意義。

【關(guān)鍵詞】封閉母線;微正壓裝置;安全;電流;穩(wěn)定;運行

引言

隨著電力工業(yè)的發(fā)展，科技的進步，高電壓技術(shù)的發(fā)展和新絕緣材料的應(yīng)用，火電機組單機容量越來越大，發(fā)電機輸出電流越來越高。封閉母線以其優(yōu)越的性能得到了廣泛的應(yīng)用，發(fā)電機出口與主變壓器之間連接的母線由起初的敞開式發(fā)展到今天的封閉式，其目的就是要使機組更安全穩(wěn)定運行，避免機組因發(fā)電機出口母線發(fā)生閃絡(luò)、接地故障而引起的機組跳機。

1、微正壓裝置的應(yīng)用

雖然封閉母線有運行維護工作量小、使用方便、安全可靠性高、受外界環(huán)境和外物影響小、能減少相間短路電動力（當(dāng)發(fā)生短路、很大的短路電流流過母線時，由于外殼的屏蔽作用，使相間導(dǎo)體所受的短路電動力大為降低）等優(yōu)點，但是同時也存在散熱性能差、容易受外界入侵的潮氣和粉塵影響母線絕緣、發(fā)電機漏氫進入封閉母線、閃絡(luò)、母線損耗大等缺點。

常出現(xiàn)的是由于潮氣進入封閉母線造成母線支撐絕緣子結(jié)露導(dǎo)致母線絕緣電阻下降，極端情況可發(fā)生閃絡(luò)、接地故障。防止此類情況發(fā)生的主要措施就是防止潮氣和粉塵進入到封閉母線內(nèi)，這就要求封閉母線要有良好的密閉性以減少潮氣和粉塵進入到封閉母線內(nèi)。目前，國內(nèi)發(fā)電企業(yè)的大中型機組，采用的均為吸附式微正壓裝置。吸附式微正壓裝置大多為母線廠的配套裝置，該裝置采用分子篩除濕。東方電廠機組采用了封閉母線，并在汽機房6.3m層發(fā)電機出口PT柜旁邊安裝了微正壓裝置，除封閉母線檢修外，正常都應(yīng)投入微正壓裝置，對封閉母線的絕緣起到了一定的保護作用。

2、吸附式微正壓裝置工作原理

吸附式微正壓裝置其工作原理為;壓縮空氣進入控制柜后，首先通過一充氣電磁閥，然后進入一汽水分離器，在汽水分離器中，壓縮空氣中的水分被初步分離出來，經(jīng)人工手動排出。經(jīng)初步分離以后的壓縮空氣然后進入一減壓閥，在減壓閥內(nèi)，壓縮空氣被減為低壓，低壓空氣隨后又進入吸附式干燥器，干燥器有兩個充填了分子篩的吸附筒，壓縮空氣通過吸附筒上的電磁閥由吸附筒的下端充入，通過分子篩層流到上部，在此過程中，空氣中的水分被分子篩吸收，成為干燥的空氣，大部分由輸出口輸出，進入封閉母線。這樣母線便可源源不斷的得到干燥，潔凈的空氣。

3、地理環(huán)境

東方電廠地處海南東方市小洲塘工業(yè)園內(nèi)，西臨北部灣，北臨中海油化工廠。如下是東方市的氣象統(tǒng)計：

多年極端最高氣溫 36.5 ℃

多年平均氣溫 25.0 ℃

多年極端最低氣溫 5.0 ℃

多年平均相對濕度 79 %

多年最小相對濕度 21 %

污穢等級： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? IV 級

鹽密試驗污穢等級： ? ? ? ? ? ? ? ? ? Ⅲ 級

由此看出我廠所處的環(huán)境相對濕度較大，空氣中含鹽量較大，由于地處東方工業(yè)園區(qū)，與中?；S為鄰，空氣中含有化工氣體，污穢物較多。這就要求我廠的封閉母線要有良好的密封性，才能更好地為機組安全穩(wěn)定運行提供保障。

4、環(huán)境影響

機組停運時，封閉母線內(nèi)溫度驟降，如果密封性不好，空氣中的潮氣、雨水、霧氣、化工氣體容易進入封閉母線內(nèi)，造成母線絕緣下降。封閉母線的密封性極為關(guān)鍵，封閉母線的密封性不好，外界的灰塵、雜質(zhì)和潮氣便會通過各種縫隙進入母線從而引發(fā)母線閃絡(luò)。封閉母線閃烙主要有污閃和霧閃兩種。污閃主要是因為外界的灰塵和雜質(zhì)進入母線，并在母線內(nèi)逐漸沉積下來，久之形成較厚的積灰層，這些灰塵在遇到敲擊、震動等特殊情況時易引發(fā)污閃;霧閃主要是因為封閉母線外殼由于自身原因或外力作用產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致雨水、鹽霧、化工氣體或濃霧進入母線外殼。當(dāng)母線內(nèi)水蒸氣、鹽霧或其他化工氣體達到一定百分比濃度時，就易引發(fā)霧閃現(xiàn)象。因此，密閉性是封閉母線安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。

5、封閉母線安全運行的措施

改善封閉母線性能的主要措施有：①封閉母線外殼內(nèi)通自然風(fēng);②封閉母線外殼內(nèi)充熱風(fēng);③封閉母線外殼加裝恒溫加熱裝置;④憎水性絕緣子;⑤封閉母線外殼內(nèi)充微正壓干燥空氣;⑥加強封閉母線的密封性能等。由于前三種措施的建設(shè)成本和維護運行成本高加上自動化控制要求高，不適用于我廠的實際要求。我廠機組的封閉母線選用DMC憎水性絕緣子，封閉母線外殼內(nèi)充微正壓干燥空氣進行封閉母線性能改善和保證。

我廠一期投產(chǎn)時，采用的是一臺普通空氣壓縮機壓縮的空氣經(jīng)過減壓、吸潮干燥后通過軟管進入到封閉母線外殼內(nèi)，空氣的質(zhì)量無法保證，且我廠的封閉母線密封不是很好，漏氣量比較大，造成空壓機頻繁啟動，縮短空壓機的壽命增加運行維護成本。由于采用的壓縮空氣質(zhì)量無法保證，加上我廠的發(fā)電機漏氫量都比較大，這樣就容易把帶有氫氣的壓縮空氣充入到封閉母線外殼內(nèi)，而二十五項反措要求封閉母線內(nèi)氫氣含量不得超過1%。二期工程時，為了提高壓縮空氣的質(zhì)量，全廠統(tǒng)一改用了儀用壓縮空氣做為充入封閉母線外殼的氣源。汽機房6.3m層的壓縮空氣，由于離供氣中心遠，壓力會有一定的下降，而空氣壓力下降將伴隨著水分的析出。壓縮空氣經(jīng)過一段較長距離的金屬管道，質(zhì)量難免有所降低，可能會含有金屬顆粒，儀用壓縮空氣進入封閉母線外殼之前進一步進行了處理。

首先是減壓，從供氣中心來的氣源壓力一般在530Kpa左右，但是充入封閉母線外殼的空氣壓力最大也不過2.5Kpa，這就要求必須控制進入封閉母線外殼的空氣壓力，用一個減壓閥把壓力減到2.5Kpa。其次是將壓縮空氣過濾、干燥。為了進一步保證進入封閉母線外殼的壓縮空氣質(zhì)量，采用只可通過直徑小于0.05mm的顆粒的濾網(wǎng)，過濾后的壓縮空氣再經(jīng)過可再生的吸附劑，除去壓縮空氣中的水分。進入封閉母線的壓縮空氣經(jīng)過除塵、除水、除油處理后，其微塵直徑小于0.05mm，油份含量低于15ppm，質(zhì)量已經(jīng)相當(dāng)好了，這樣進入封閉母線外殼內(nèi)的壓縮空氣質(zhì)量就得到了保證。

裝置包含有：球閥、壓力表、電磁閥、逆止閥、壓力自動控制等設(shè)備，流程圖：

當(dāng)凈化裝置需要維護或檢修時，只需關(guān)閉前端的球閥，排除了逆止閥之前設(shè)備的泄漏影響，封閉母線外殼內(nèi)的空氣壓力只與其自己的封閉性能有關(guān)，其他環(huán)節(jié)的泄漏不會影響其內(nèi)部壓力。

6、確保封閉母線的安全運行

無論封閉母線結(jié)露還是閃絡(luò)，封閉母線的密封性能是最重要的因素，封閉母線的密封是其運行的首要任務(wù)。目前，國內(nèi)封閉母線外殼泄漏普遍偏大，曾有多家電廠因為封閉母線密封不嚴，造成雨水進入封閉母線外殼，使封閉母線發(fā)生閃絡(luò)造成機組解列。2015年7月27日，由于接連下雨，東方電廠運行人員巡回檢查，對#1主變低壓側(cè)A相套管排污時，發(fā)現(xiàn)A相套管排污水量很大，對其它變壓器各相進行排污，發(fā)現(xiàn)除#1主變低壓側(cè)A相套管外，其它變壓器排污量很少或沒有，檢查#1機微正壓裝置運行情況，發(fā)現(xiàn)#1機微正壓裝置的壓力偏低，#1機微正壓裝置未打壓，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)#1機微正壓裝置的電磁閥有故障。由于及時發(fā)現(xiàn)#1主變壓器低壓側(cè)A相套管由于雨天導(dǎo)致積水嚴重，及時排水，避免了積水嚴重導(dǎo)致#1主變壓器低壓側(cè)A相套管接地短路故障。

在國內(nèi)發(fā)電企業(yè)中，普遍存在一種現(xiàn)象，認為如果投入微正壓裝置，必須保證封閉母線的氣密性，否則，封閉母線無法維持微正壓，從而無法保證母線的絕緣及閃烙、漏氫等現(xiàn)象。但在實際運行中，封閉母線密封過于嚴密，并不能提高母線的絕緣性能，反而會阻礙絕緣的提高。其原因為：微正壓裝置雖然能將干燥、潔凈的空氣吹入封閉母線，但由于封閉母線過于嚴密，無法將母線內(nèi)潮濕的空氣置換出來，使?jié)窨諝忾L時間滯留在封閉母線內(nèi)，從而影響到母線的絕緣。微正壓裝置是依靠母線內(nèi)的區(qū)間壓力來工作的（一般為300-2500Pa），如封閉母線內(nèi)的潮濕空氣不能正常排出，從而會影響微正壓裝置的正常投入，致使微正壓裝置長時間處于待機狀態(tài)，無法向母線提供干燥、潔凈的空氣，無法對封閉母線絕緣提供保證。國標的規(guī)定：離相封閉母線的外殼內(nèi)空氣泄露率每小時不超過外殼內(nèi)容積的6%，封閉母線的保壓時間一般在10-30分鐘為最佳。如保壓時間過長，母線的絕緣值將升高緩慢。如保壓時間過短，會使微正壓裝置啟動頻繁，不利于微正壓裝置的正常工作。以哈爾濱第三發(fā)電責(zé)任有限公司為例，該公司對封閉母線氣密性進行技改后，母線保壓時間長達接近4小時，但封閉母線絕緣卻達不到開機的要求，后將微正壓裝置上的取樣管拔下后，對母線進行長時間充氣，將母線內(nèi)潮濕的空氣由微正壓裝置的取樣管排出，經(jīng)微正壓裝置的長時間充氣后，母線的絕緣值達到了開機的要求。

綜上所述，要保證封閉母線的安全穩(wěn)定運行，除了保證進入到封閉母線外殼內(nèi)壓縮空氣的質(zhì)量和保證封閉母線外殼的密封性能外，還應(yīng)持續(xù)保持封閉母線外殼內(nèi)的壓力在300～2500Pa之間，才能真正起到保護母線的作用。

參考文獻：

[1]《華能東方電廠一期工程封閉母線技術(shù)協(xié)議》

[2]《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求》國家電力公司2000-9-28發(fā)布

（作者單位：華能海南發(fā)電股份有限公司東方電廠）