絕緣管型母線運(yùn)維檢測及試驗(yàn)探究

王 雪 松， 張 向 軍

(阿壩水電開發(fā)有限公司，四川 黑水 624000)

0 引 言

絕緣管型母線(以下簡稱絕緣管母)是一種新型的母線型式，近些年來，絕緣管母廣泛應(yīng)用到發(fā)電廠、變電站、光伏發(fā)電工程等領(lǐng)域。在絕緣管母如此廣泛的應(yīng)用前提下，筆者在實(shí)際運(yùn)維工作過程中，卻并未發(fā)現(xiàn)相關(guān)的行業(yè)或企業(yè)通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這為絕緣管母的日常運(yùn)維檢修工作帶來了較大爭議，為解決這一難題，結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)絕緣管母的日常運(yùn)維檢修項(xiàng)目及方法提出了可行性探究。

1 絕緣管母簡介

絕緣管母其實(shí)質(zhì)是利用銅或鋁等金屬作為導(dǎo)體，外敷絕緣層、屏蔽層、護(hù)套層的一種母線型式，絕緣管型母結(jié)構(gòu)見圖1[2]，另外有些絕緣管母還有均壓屏蔽層、絕緣防水層、接地屏蔽層等，還有防紫外線的絕緣層以及三色保護(hù)組成，各方面的結(jié)構(gòu)非常嚴(yán)謹(jǐn)，起到了各種防護(hù)措施。絕緣管母具有載流量大、集膚效應(yīng)低、機(jī)械強(qiáng)度高、外形尺寸小、絕緣性能強(qiáng)等眾多優(yōu)點(diǎn)。絕緣管型母不是簡單的一段母線，在實(shí)際工程中需要由多段直線或彎曲母線、中間接頭、母線終端、三通、支撐結(jié)構(gòu)和穿墻結(jié)構(gòu)組成一個(gè)整體母線系統(tǒng)才能夠投入使用?？傮w上，是一個(gè)分相形式。到目前為止，國內(nèi)生產(chǎn)絕緣管型母的企業(yè)有三十多家，采用的生產(chǎn)工藝有澆注、繞包和擠包三種，他們采用的絕緣材料分別是環(huán)氧樹脂、聚脂薄膜或聚四氟乙烯帶涂硅油復(fù)合絕緣、三元乙丙橡膠或硅橡膠。

圖1 絕緣管型母結(jié)構(gòu)

2 絕緣管母停電檢修項(xiàng)目

2.1 外觀檢查

長期運(yùn)行的絕緣管母，由于振動(dòng)、發(fā)熱等諸多因素，導(dǎo)致其支撐部件螺栓有所松動(dòng)，尤其是戶外型絕緣管母，容易遭受飛石、鳥糞等侵害。因此，在絕緣管母停電后的首要任務(wù)是檢查其外觀整體完好性，確保外護(hù)套層無劃傷、破損等，同時(shí)檢查其接地線連接可靠，并對(duì)絕緣管母整體進(jìn)行衛(wèi)生清掃。

2.2 主回路直流電阻測量

絕緣管母作為新型母線型式，因其制造、運(yùn)輸、安裝等諸多條件限制，普遍采用分段式制造、現(xiàn)場組裝的方式安裝，因此安裝完成的絕緣管母會(huì)出現(xiàn)多處接頭，而在實(shí)際的運(yùn)維檢修過程中，為監(jiān)視其接頭處連接的牢固性，測量其主回路的直流電阻值十分必要。根據(jù)規(guī)范要求，主回路的直流電阻測量宜采用直流壓降法[3]，測量的電流不小于100 A。測量時(shí)將絕緣管母其中一端三相短接，在另外一端測量A、B、C三相主回路電阻RAB、RBC、RCA，主回路直流測量示意圖見圖2，圖中虛線為一端管母短接導(dǎo)線，測量時(shí)短接線的接頭應(yīng)可靠接觸牢固。

直流電阻測試完畢后，測試結(jié)果與交接試驗(yàn)或歷次試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比不應(yīng)有明顯差距，同型號(hào)、同長度、同走向的絕緣管母的直流電阻值與三相電阻平均值的差異不應(yīng)大于10%。若試驗(yàn)結(jié)果差異較大，則應(yīng)對(duì)絕緣管母通以盡可能接近額定運(yùn)行電流的電流值，并在待試品冷卻至周圍環(huán)境溫度時(shí)再次測量主回路直流電阻值。若兩次測量值差異依然很大，則說明回路中某處存在虛接點(diǎn)，應(yīng)查明原因后再進(jìn)行規(guī)定的主回路直流電阻測試。

圖2 主回路直流測量示意圖

2.3 絕緣電阻試驗(yàn)

為檢測絕緣管母在運(yùn)行中整體是否存在受潮、絕緣劣化及熱老化現(xiàn)象，同時(shí)也為高壓試驗(yàn)提供預(yù)備試驗(yàn)，需對(duì)絕緣管母主回路進(jìn)行相間及相對(duì)地絕緣電阻測量試驗(yàn)。參照母線、電力電纜等設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)項(xiàng)目，絕緣管母主回路絕緣電阻試驗(yàn)宜采用2 500 V及以上電壓等級(jí)的兆歐表進(jìn)行測量，測得的絕緣電阻值與歷次試驗(yàn)結(jié)果相比應(yīng)無明顯差別，一般不小于1 000 MΩ[4]。由于還需進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，絕緣電阻試驗(yàn)需在耐壓試驗(yàn)前后分別進(jìn)行測量，交流耐壓后的絕緣電阻值不宜小于耐壓前絕緣電阻值。

2.4 交流耐壓試驗(yàn)

絕緣管母在運(yùn)行中長期受著電場、溫度和機(jī)械振動(dòng)的作用會(huì)逐步發(fā)生劣化，形成缺陷。各種試驗(yàn)方法各有所長，均能發(fā)現(xiàn)一些缺陷，反映出絕緣狀況，但除耐壓試驗(yàn)以外的其他試驗(yàn)，試驗(yàn)電壓往往都低于設(shè)備的工作電壓，作為設(shè)備安全運(yùn)行的保證還不夠有力。交流耐壓試驗(yàn)符合電力設(shè)備在運(yùn)行中所承受的電氣狀況，同時(shí)交流耐壓試驗(yàn)電壓一般比運(yùn)行電壓高，因此交流耐壓試驗(yàn)合格的設(shè)備都有較大的安全裕度。交流耐壓的試驗(yàn)電壓一般比設(shè)備運(yùn)行電壓高得多，過高的試驗(yàn)電壓會(huì)使絕緣介質(zhì)發(fā)熱、放電，會(huì)加速絕緣缺陷的發(fā)展，因此是一種破壞性試驗(yàn)。在進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)前，應(yīng)該先對(duì)被試設(shè)備進(jìn)行各種非破壞性試驗(yàn)，如測量絕緣電阻、介質(zhì)損耗因數(shù)試驗(yàn)等，在對(duì)各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果綜合分析后，方可進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)后應(yīng)再次測量絕緣電阻，前后對(duì)比絕緣電阻值，不應(yīng)有明顯變化，防止在交流耐壓試驗(yàn)過程中使缺陷擴(kuò)大。

目前國內(nèi)在絕緣管母的預(yù)防性試驗(yàn)方面還暫未發(fā)布通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但由于絕緣管母與電力電纜結(jié)構(gòu)相似，因此可以參考電力電纜試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。近年來國內(nèi)對(duì)于電纜類的交流耐壓普遍采用串聯(lián)諧振方式進(jìn)行，在頻率為20～300 Hz范圍內(nèi)使XL=XC，達(dá)到諧振狀態(tài)后進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)[5]。其中：

諧振頻率計(jì)算公式為：

式中L為電抗器電感量；C為試品電容量

試驗(yàn)電流計(jì)算公式為：

Ic=UωC

ω=2πf

式中U為試驗(yàn)電壓；f為諧振頻率；C為試品電容量。

絕緣管母主絕緣交流耐壓試驗(yàn)同樣適用此方法，試驗(yàn)電壓值可以采用現(xiàn)場交接試驗(yàn)的80%進(jìn)行，持續(xù)時(shí)間為1 min，試驗(yàn)過程中被試品應(yīng)無擊穿放電。若在試驗(yàn)過程中出現(xiàn)擊穿放電，則應(yīng)立即停止加壓，并在被試品完全放電后進(jìn)行絕緣電阻測量試驗(yàn)，將測得的絕緣電阻值與試驗(yàn)前進(jìn)行對(duì)比，若阻值變化不大，可以再次重復(fù)耐壓試驗(yàn)。如果該設(shè)備還能經(jīng)受規(guī)定的試驗(yàn)電壓，則該放電為自恢復(fù)放電，并認(rèn)為交流耐壓試驗(yàn)通過。若兩次絕緣電阻值相差較大或二次耐壓再次擊穿，則應(yīng)可認(rèn)定為主回路存在擊穿，應(yīng)查明原因修復(fù)故障后再次進(jìn)行試驗(yàn)，且試驗(yàn)電壓標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)提高至GB50150所規(guī)定的交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

3 絕緣管母帶電監(jiān)測項(xiàng)目

3.1 定期巡檢

除上述停電檢查外，根據(jù)長期工作經(jīng)驗(yàn)得出，絕緣管母在運(yùn)行中，還需通過觀察法對(duì)其進(jìn)行外觀檢查，也就是按照 “兩票三制”中的巡回檢查制度進(jìn)行定期巡檢。其主要項(xiàng)目包括運(yùn)行中絕緣管母各主要連接部分防護(hù)罩、絕緣管母外護(hù)層應(yīng)無刮傷、破損或明顯放電痕跡，所有接地引下線應(yīng)接地良好、可靠。

3.2 溫度檢測

運(yùn)行中的絕緣管母會(huì)過較大電流，為檢測設(shè)備運(yùn)行的良好性能，紅外成像檢測成為必要的手段之一。通過對(duì)絕緣管母整體、接頭、支架等處的溫度趨勢判斷，可預(yù)防設(shè)備事故的發(fā)生。常規(guī)的判斷方法有表面溫度判斷法、相對(duì)溫差判斷法、同類比較法、熱譜圖分析法、檔案分析法[6]。紅外成像檢測的結(jié)果應(yīng)根據(jù)制造廠商規(guī)定及長期的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)綜合判斷。

此外，前文提到由于絕緣管母制造、運(yùn)輸、安裝等諸多條件限制，會(huì)造成同一回路存在多處連接頭，而連接頭的緊固程度直接影響設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，因此對(duì)運(yùn)行中的絕緣管母連接頭溫度監(jiān)視也十分重要。示溫貼片作為帶電設(shè)備局部溫度監(jiān)視的手段之一，在電力電纜中已得到廣泛應(yīng)用。通過絕緣管母的溫升試驗(yàn)值，選擇合適閾值溫度的示溫貼片貼于接頭處，當(dāng)溫度達(dá)到閾值，通過變色提醒運(yùn)維人員注意加強(qiáng)監(jiān)視，將事故消除在萌芽中。

3.3 接地電流監(jiān)測

絕緣管母在運(yùn)行過程中，其表面由于電磁感應(yīng)原理會(huì)產(chǎn)生較大的感應(yīng)電動(dòng)勢，隨之產(chǎn)生較大的對(duì)地電容電流，若這些電容電流不及時(shí)泄放至大地，將會(huì)對(duì)人身、設(shè)備造成不可估量的影響，因此絕緣管母表面可靠接地成為設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提之一。運(yùn)行中絕緣管母各處的接地電流不應(yīng)有明顯差異，與同負(fù)載下歷次接地電流對(duì)比也不應(yīng)有明顯差異。

4 結(jié) 語

經(jīng)過上述的工作方法，絕緣管母在兩年多的實(shí)際運(yùn)行中，未發(fā)生任何事故，且在歷次絕緣監(jiān)督和設(shè)備評(píng)級(jí)工作中都達(dá)到了100%的設(shè)備完好率。

當(dāng)前，電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)包括常規(guī)停電試驗(yàn)、帶電測量及在線監(jiān)測。其是保證電力設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的有效手段之一，也是絕緣監(jiān)督的重要內(nèi)容。但就目前而言，絕緣管型母線暫時(shí)沒有相應(yīng)的關(guān)于預(yù)防性試驗(yàn)的行業(yè)和國家標(biāo)準(zhǔn)，這導(dǎo)致絕緣管母的運(yùn)維檢修工作依然處于摸索階段，相關(guān)人員在工作中也存在較大爭議。筆者旨在為相關(guān)人員對(duì)絕緣管母的運(yùn)維檢修工作提供一些工作思路，并希望為推動(dòng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定盡一份綿薄之力。