離相封閉母線導(dǎo)體下沉分析及處理

黃世超

(雅礱江流域水電開發(fā)有限公司，四川成都 615000)

0 引言

某大型水力發(fā)電廠發(fā)電機組采用發(fā)變組一體化接線方式，發(fā)電機至變壓器采用離相封閉母線的接線方式，冷卻方式為自然空氣冷卻，減小了維護工作量[1]。封閉母線電壓等級為20 kV，分別連接至發(fā)電機出口、主變壓器低壓側(cè)、勵磁變高壓側(cè)、廠高變高壓側(cè)、PT高壓側(cè)和避雷器高壓側(cè)。接線圖如圖1。

圖1 主接線圖

分析接線圖可知。封閉母線上一共有14組，其中10組分布于封閉母線主段，尺寸較大，每組輸出1個繞組；另4組分布于勵磁變、廠高變分支段，尺寸較小，每組輸出2個繞組。測量封閉母線外殼及導(dǎo)體的尺寸可知，外殼距導(dǎo)體的距離均大于260 mm，滿足安全距離的要求。

1 異?，F(xiàn)象

機組檢修期間，發(fā)現(xiàn)封閉母線導(dǎo)體整體偏離中心，存在下沉現(xiàn)象。導(dǎo)體局部下沉較為嚴重，部分已壓迫CT下端部內(nèi)側(cè)的等電位彈簧固定銷，如圖2。

圖2 導(dǎo)體與固定銷接觸圖

在CT處，由于導(dǎo)體下沉壓迫CT，CT內(nèi)側(cè)下端部等電位彈簧固定銷嵌入導(dǎo)體，連為一體。使CT受力并額外負擔了導(dǎo)體的部分重量，引起CT支撐螺栓的受力變化。給CT的安全、穩(wěn)定運行帶來了不可控的風險。

2 結(jié)構(gòu)分析及檢查

封閉母線的導(dǎo)體及外殼截面為正圓形，導(dǎo)體由三個絕緣子以三等分的形式支撐。一個在正上方，另外兩個分別處于左下方和右下方。支撐絕緣子的組成部分為：球冠型金具、橡膠墊、彈力塊、絕緣子本體、底座。由結(jié)構(gòu)可知，僅橡膠墊起減震作用，有一定的壓縮量[2]。

測量各處導(dǎo)體與外殼的距離可知，絕緣子的高度大于260 mm，沒有CT的位置，導(dǎo)體下沉后與外殼的最小距離大于250 mm，不影響設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。

拆除支撐絕緣子檢查發(fā)現(xiàn)絕緣子頂端的橡膠墊已擠壓變形，壓縮量約6 mm。由于導(dǎo)體、CT安裝時與外殼并非一個同心圓，而是存在一定的偏移量，特別是導(dǎo)體嚴重向下偏移，與CT下半周的內(nèi)表面距離較近，部分位置相距不足3 mm。因此，在絕緣子橡膠墊被擠壓收縮后，導(dǎo)體向下位移，最終與CT下端部等電位彈簧固定銷擠壓在一起。

3 現(xiàn)場處理

考慮現(xiàn)場工作實際，結(jié)合檢查情況，決定對不同位置的導(dǎo)體、CT采取兩種不同的處理方法實現(xiàn)CT與導(dǎo)體分離的目的。一種是將CT整體平行下移，保持導(dǎo)體位置不變；另一種則是將導(dǎo)體整體向上抬起，達到分離目的。

3.1 CT下移

由測量數(shù)據(jù)可知，CT下移距離最大僅需要2 mm，就可以實現(xiàn)導(dǎo)體與CT內(nèi)側(cè)下端部等電位彈簧固定銷的分離。CT下移有兩種方法，一種是將CT下端部固定螺栓往外側(cè)退一段距離，上端部螺栓對應(yīng)的往內(nèi)側(cè)進一段距離，通過改變螺栓的長度來實現(xiàn)螺栓固定方向的微調(diào)，最終實現(xiàn)CT的移動。另一種是將封閉母線外殼上的CT固定螺栓孔進行擴寬處理，向下擴大2 mm，實現(xiàn)CT的整體向下移動來達到分離的目的。

3.1.1 調(diào)整CT固定螺栓

調(diào)整螺栓長度的方法操作簡單，工程量小。但是由于改變了CT各螺栓孔的受力大小及方向，容易造成局部損壞。適用于單個調(diào)節(jié)量小、數(shù)量多、CT小且輕的場合。

由于勵磁變、廠高變分支段的CT尺寸小，且只有4個固定螺栓呈90°方位均勻布置，便于操作實踐，便以此作為測試的基礎(chǔ)。首先將CT的下側(cè)1顆固定螺栓向外退出1圈螺紋，再將該螺栓對側(cè)的1顆螺栓向內(nèi)推進一圈螺紋；檢查CT外殼無損傷后，繼續(xù)將下側(cè)的另一顆螺栓向外退出1圈螺紋，然后將最后1顆螺栓向內(nèi)推進一圈螺紋。檢查CT外殼及CT內(nèi)表面等電位彈簧固定銷與導(dǎo)體的分離情況，如外殼完好且固定銷與導(dǎo)體未分離，則繼續(xù)按順序操作直至分離。測試2個CT后發(fā)現(xiàn)，其中一處已處理成功，另一個CT的外殼螺紋孔處出現(xiàn)裂紋，已損壞。

3.1.2 擴寬CT螺紋孔

擴寬螺栓孔的方法則相反，操作復(fù)雜，需要使用銼刀、電鉆等工具對封閉母線外殼進行打磨處理，工程量大且不便于操作，打磨的金屬碎屑不易清理，控制不當甚至容易傷及封閉母線導(dǎo)體，螺栓孔擴大后容易造成密封不良。但是因保持了CT各固定螺栓的方向、受力大小不變，不會對CT本體造成破壞。適用于單個調(diào)節(jié)量大、數(shù)量少、CT龐大且笨重的場合。

由于前期測試時發(fā)生了CT損壞問題，經(jīng)討論決定其余主母線段的大型CT選擇擴寬螺紋孔的方式。首先使用2根吊帶將CT固定穩(wěn)固，然后逐個拆除CT的固定螺栓，拆除螺栓時應(yīng)兩側(cè)對稱拆除，避免螺栓拆除不均衡導(dǎo)致CT受力變化造成損傷；所有CT螺栓拆除后，依據(jù)CT內(nèi)表面等電位彈簧固定銷與導(dǎo)體的接觸深度使用銼刀等工具將封閉母線外殼的螺栓孔向下擴寬1～3 mm，完成后再使用白布將金屬屑清理干凈；檢查無異常后，重新使用固定螺栓將CT固定牢固，檢查CT完好且CT內(nèi)表面等電位彈簧固定銷與導(dǎo)體已分離。測試2個CT后發(fā)現(xiàn)，均已處理成功；單個CT處理時間為7 h，同時需要6人配合作業(yè)。這種方法無法實現(xiàn)短時間、大批量處理的目標。

3.2 導(dǎo)體上移

由于上述2種方式均存在不足，結(jié)合導(dǎo)體是由3個支撐絕緣子為一組以120°的方式均衡分布來固定的情況，建議考慮第三種解決方法：將導(dǎo)體上移。將導(dǎo)體上移只需要將下端部的2個支撐絕緣子高度墊高就可以完成。導(dǎo)體由若干段組合而成，水平長度最大的一段約25 m，中間的絕緣子組數(shù)共4組。為了減小絕緣子增加墊塊后出現(xiàn)的“蹺蹺板”影響，在距離CT最近的一組絕緣子上加裝墊塊。經(jīng)商議，決定先選一處進行測試。

首先拆除CT處導(dǎo)體的連接板，將導(dǎo)體分為兩段，其次使用大小適宜的千斤頂將導(dǎo)體抬高并固定牢固，避免導(dǎo)體在絕緣子拆除后錯位損傷CT。然后在確定需拆除的絕緣子組后，逐個拆除下端部的絕緣子，檢查絕緣子外殼完好、無損傷，如有損壞則更換為同型號備品。

測量原橡膠墊未壓縮處的厚度并記錄，使用定制的厚度均為1 mm的金屬墊和橡膠墊組合方式替換原橡膠墊，組合墊總厚度與原橡膠墊壓縮前厚度一致；其中金屬墊在中間，起減小壓縮量作用，橡膠墊分布于兩側(cè)，起減震作用；檢查組合墊完好。最后將絕緣子按標記的順序回裝并固定牢固，檢查封閉母線的導(dǎo)體位置已抬高，導(dǎo)體與CT內(nèi)側(cè)下端部等電位彈簧固定銷已分離，如果未分離，則繼續(xù)增加組合墊中金屬墊個數(shù)，直至分離。測試后發(fā)現(xiàn)，CT無損壞且固定銷與導(dǎo)體已分離。這種方法可實現(xiàn)短時間、大批量處理的目標。

4 處理效果

處理完成后，機組投入滿負荷運行狀態(tài)，檢查設(shè)備無異常；一年后設(shè)備檢修，檢查導(dǎo)體無下沉現(xiàn)象，設(shè)備運行正常。導(dǎo)體下沉隱患已消除。

由于橡膠墊壓縮量較大，長時間承受重壓容易產(chǎn)生形變被壓縮。而金屬墊片形變量小，支撐重物時基本不會產(chǎn)生壓縮變形。將橡膠墊更換為組合墊后，由于金屬墊片形變量極小，所以導(dǎo)體下沉量極其有限，而橡膠墊可以起減震作用，減輕了純金屬墊可能造成的震動碎裂問題；有效解決了導(dǎo)體下沉隱患。

5 結(jié)語

導(dǎo)體下沉是一個長期累積的過程，也是一個橡膠墊逐漸壓縮的過程，導(dǎo)體長時間壓迫CT，可能導(dǎo)致CT損壞，造成發(fā)電機強停等事故。本文通過采取上述方法最終實現(xiàn)了保障機組安全、穩(wěn)定運行目的，最大限度降低經(jīng)濟損失的要求，為其它電廠處理同類問題提供了參考。