封閉母線結(jié)露引起機(jī)組異常原因分析

吳俊廣

(華電國(guó)際萊城發(fā)電廠，山東 濟(jì)南 271100)

1 設(shè)備概述

某廠4號(hào)鍋爐為SG-1025/17.44-M850型亞臨界、中間再熱、強(qiáng)制循環(huán)、汽包式鍋爐，采用單爐膛、∏型、露天布置、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)、固態(tài)排渣。汽輪機(jī)為N320-16.7/538/538型亞臨界、中間再熱，單軸、雙缸、雙排汽、凝汽式汽輪機(jī)。發(fā)電機(jī)型號(hào)為QFSN-300-2，額定功率300 MW、額定電壓為20 kV、額定電流為10 190 A、額定轉(zhuǎn)速為3000 r/min、額定氫壓為0.31 MPa、絕緣等級(jí)為B級(jí)，采用水氫氫冷卻。機(jī)組采用MAX-1000分散控制系統(tǒng)。

2 事故經(jīng)過

2016年某日19∶10，4號(hào)機(jī)組發(fā)出機(jī)組跳閘報(bào)警，發(fā)電機(jī)解列。工作人員立即檢查主機(jī)交流油泵，電泵聯(lián)啟正常，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速下降。查看陰極射線管(CRT)畫面，發(fā)現(xiàn)為線路保護(hù)柜動(dòng)作，分析跳閘原因?yàn)榘l(fā)電機(jī)定子接地。匯報(bào)省調(diào)，城東2624開關(guān)轉(zhuǎn)冷備用，拉開城東26241出線隔離開關(guān)。

事故發(fā)生前4號(hào)機(jī)組負(fù)荷240 MW，煤量100 t/h，A、B、C、D磨組運(yùn)行，E磨組備用。A、B汽泵運(yùn)行，電泵備用。機(jī)組各參數(shù)穩(wěn)定，運(yùn)行正常。

4號(hào)機(jī)組跳閘后，設(shè)備部及維修部電氣專業(yè)人員共同對(duì) 4號(hào)發(fā)變組保護(hù)柜進(jìn)行檢查，確認(rèn)保護(hù)A、B柜同時(shí)發(fā)“發(fā)電機(jī)定子接地”動(dòng)作信號(hào)，查看保護(hù)裝置內(nèi)跳閘報(bào)告信息，發(fā)電機(jī)定子零序電壓值為8.29 V(保護(hù)定值為8 V)，屬于正確動(dòng)作。同時(shí)從故障波形可以看出，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓A、B、C三相分別為58.42 V、67.30 V、54.09 V[1]。

查看DCS歷史趨勢(shì)，發(fā)電機(jī)零序電壓從下午14∶00開始波動(dòng)并緩慢上升，到18∶24時(shí)上升到8 V以上，與發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作情況一致。如圖1所示，圖1中紅線為發(fā)電機(jī)機(jī)端零序電壓。

圖1 DCS畫面中機(jī)端零序電壓歷史趨勢(shì)

對(duì)4號(hào)發(fā)電機(jī)及封閉母線絕緣電阻進(jìn)行測(cè)量，絕緣電阻值為0.1 MΩ。將4號(hào)發(fā)電機(jī)出線處和主變及高廠變壓器處軟連接拆開，分別對(duì)發(fā)電機(jī)和封閉母線絕緣情況進(jìn)行測(cè)量。經(jīng)測(cè)試，發(fā)電機(jī)絕緣電阻值為380 MΩ，A、B相封閉母線絕緣電阻值均大于1000 MΩ，C相封閉母線絕緣電阻值為0.1 MΩ。同時(shí)檢查發(fā)現(xiàn)，發(fā)電機(jī)出線箱C相盤式絕緣子內(nèi)有積水，如圖2所示。

圖2 發(fā)電機(jī)出線箱C相盤式絕緣子

發(fā)電機(jī)出線C相封閉母線內(nèi)部第3、第5封閉母線支撐瓷瓶底部有積水，溢出瓷瓶凹陷部位，第2、第4封閉母線支撐瓷瓶底部只有少量積水。外部封閉母線C相高廠變壓器上方盆式絕緣子放水口放出約500 mL積水，拆開高廠變壓器上方封閉母線盆式絕緣子，發(fā)現(xiàn)盆式絕緣子上表面有明顯的放電痕跡。

對(duì)封閉母線C相內(nèi)積水處理完成后，測(cè)量絕緣電阻值為2500 MΩ以上。對(duì)封閉母線A、B相內(nèi)部進(jìn)行檢查，B相情況良好、無積水，A相在穿墻膨脹節(jié)處有輕微積水(約200 mL)，清理后測(cè)量A、B相封閉母線絕緣電阻值均在2500 MΩ以上。對(duì)封閉母線微正壓裝置充入母線的氣體進(jìn)行濕度檢測(cè)，濕度<30%，屬于合格范圍。對(duì)封閉母線密封性進(jìn)行檢測(cè)，母線內(nèi)氣體壓力由2 kPa降至300 Pa，時(shí)間約4 min，小于規(guī)定的15 min，說明封閉母線密封不良[2]。

3 原因分析

本起非停事故的直接原因是4號(hào)發(fā)電機(jī)機(jī)端零序電壓升高至8.29 V，超過整定值8 V，使發(fā)變組A、B套保護(hù)裝置定子接地保護(hù)動(dòng)作，直接導(dǎo)致發(fā)電機(jī)停機(jī)。

本起事故的根本原因是4號(hào)發(fā)電機(jī)外部封閉母線C相高廠變壓器上方盆式絕緣子上結(jié)露積水，逐漸漫過盆式絕緣子溝槽，使C相導(dǎo)體通過積水發(fā)生放電現(xiàn)象。

結(jié)露原因分析如下：4號(hào)機(jī)4月1日開始進(jìn)行大修及超低排放改造，至6月底改造結(jié)束，期間封閉母線微正壓裝置處于停運(yùn)狀態(tài)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)近3個(gè)月。機(jī)組停機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)，且正值環(huán)境較為潮濕的季節(jié)，封閉母線內(nèi)部聚集了一定量的水汽。這種水汽多以液態(tài)形式存在，且水量比較集中，沒有影響到母線內(nèi)部絕緣，所以在啟機(jī)絕緣量測(cè)過程中，封閉母線絕緣水平良好。

在機(jī)組啟機(jī)后，封閉母線內(nèi)導(dǎo)體發(fā)熱，加速了封閉母線內(nèi)外空氣的置換速度，大量水汽滯留在母線內(nèi)，形成凝結(jié)水[3]。且C相封閉母線處在迎風(fēng)口，外界環(huán)境溫度更低，母線內(nèi)導(dǎo)體、支撐絕緣子、外殼的內(nèi)表面及盤式絕緣子上更容易出現(xiàn)凝結(jié)水滴的現(xiàn)象。凝結(jié)水大量積聚在封閉母線中的最低位置，即高廠變壓器上方盆式絕緣子上表面，當(dāng)凝結(jié)水積聚到一定程度，漫過盆式絕緣子上表面溝槽[4]，導(dǎo)致導(dǎo)體與封閉母線外殼通過絕緣子表面發(fā)生放電，所以在盆式絕緣子表面產(chǎn)生了放電痕跡。

4 暴露問題

a.隱患排查工作開展不到位，沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)封閉母線內(nèi)結(jié)露問題，未能定期對(duì)封閉母線內(nèi)積水進(jìn)行排放處理[5]。

b.設(shè)備巡視不到位，對(duì)與主設(shè)備相關(guān)的附屬設(shè)備重視程度不夠。設(shè)備管理人員沒有意識(shí)到封閉母線微正壓裝置運(yùn)行狀況對(duì)封閉母線安全運(yùn)行造成的威脅，沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)封閉母線微正壓裝置長(zhǎng)期未投入運(yùn)行而造成的影響[6]。

c.設(shè)備管理不到位，設(shè)備管理人員沒有意識(shí)到封閉母線密封性不良[7]，在微正壓裝置退出運(yùn)行期間，會(huì)存在加劇封閉母線內(nèi)外冷熱空氣對(duì)流的情況，造成母線內(nèi)結(jié)露加重。

d.運(yùn)行管理不到位，運(yùn)行規(guī)程不完善，未對(duì)微正壓裝置投退作具體規(guī)定，造成機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)期間微正壓裝置未正常投入運(yùn)行。

5 防范措施

a.開展封閉母線隱患排查工作，對(duì)其他機(jī)組的封閉母線內(nèi)結(jié)露情況、微正壓裝置的運(yùn)行狀況進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)問題立即處理。

b.對(duì)封閉母線C相損壞的絕緣子進(jìn)行更換，對(duì)封閉母線進(jìn)行整體查漏，消除漏點(diǎn)，使封閉母線密封性達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)[8-9]。

c.將封閉母線排水工作納入封停必檢項(xiàng)目，每次機(jī)組調(diào)停時(shí)對(duì)放水孔位置進(jìn)行檢查，并對(duì)封閉母線內(nèi)部的結(jié)露情況(特別在最低點(diǎn)位置及高廠變壓器升高座處)進(jìn)行定期打開檢查，發(fā)現(xiàn)問題立即處理[10]。

d.點(diǎn)檢員、運(yùn)行巡視人員定期巡查空壓機(jī)、微正壓裝置工作狀況，要仔細(xì)巡查微正壓裝置各管路，確保微正壓裝置向母線充氣正常，并記錄運(yùn)行各參數(shù)。

e.繼保人員、運(yùn)行巡視人員定期查看并記錄發(fā)變組保護(hù)柜、發(fā)變組故障錄波器和DCS發(fā)電機(jī)零序電壓、機(jī)端電壓參數(shù)是否有異常變化。如果DCS系統(tǒng)、故障錄波器有告警信號(hào)，應(yīng)及時(shí)查看確認(rèn)，判斷異常原因，并采取措施進(jìn)行處理。

f.點(diǎn)檢員、運(yùn)行巡視人員要監(jiān)視封閉母線內(nèi)部的溫度、濕度，定期巡查封閉母線運(yùn)行情況，遇有異常天氣要加強(qiáng)巡檢[11]。

g.修訂運(yùn)行規(guī)程，對(duì)封閉母線微正壓裝置的運(yùn)行和維護(hù)提出明確要求，并按規(guī)程嚴(yán)格執(zhí)行到位。

h.對(duì)同類型的5號(hào)機(jī)組的微正壓裝置進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)問題立即處理。

6 結(jié)束語(yǔ)

封閉母線防結(jié)露裝置對(duì)于封閉母線安全運(yùn)行具有重要作用，本文分析了封閉母線防結(jié)露裝置的工作原理，對(duì)工作流程進(jìn)行了總結(jié)。通過結(jié)合設(shè)備的運(yùn)行和操作，歸納出巡檢過程中需要注意的問題，對(duì)防結(jié)露裝置日常運(yùn)行操作具有一定的指導(dǎo)意義[12]。同時(shí)，結(jié)合母線設(shè)備本身和實(shí)際的環(huán)境情況，分析了封閉母線防結(jié)露裝置所存在的問題，并對(duì)需要改進(jìn)的措施進(jìn)行闡述，對(duì)該設(shè)備進(jìn)一步完善具有一定參考作用。全廠對(duì)封閉母線工作進(jìn)行徹底排查，發(fā)現(xiàn)缺陷立刻處理，杜絕了類似事情的再次發(fā)生，有利于保證機(jī)組長(zhǎng)周期的穩(wěn)定運(yùn)行。