某電廠封閉母線交流耐壓放電檢查及處理

黃世超，羅 勇，劉 凱

(雅礱江流域水電開發(fā)有限公司，成都 610051)

0 引言

封閉母線是一種常用的接線方式，主要應(yīng)用于發(fā)電機(jī)變壓器組一體化裝備，通常分為共箱封閉母線和離相封閉母線。離相封閉母線具有避免相間短路、減少相間短路電動(dòng)力、消除鋼結(jié)構(gòu)發(fā)熱、維護(hù)工作量小、運(yùn)行可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，作為大電流傳輸裝置[1]廣泛應(yīng)用于100 MW以下的發(fā)電機(jī)出口至主變低壓側(cè)之間。

某大型水力發(fā)電廠發(fā)電機(jī)組采用離相封閉母線作為發(fā)電機(jī)、主變壓器、廠用變壓器、勵(lì)磁變壓器的連接裝置，電壓等級(jí)20 kV(AC)，采用空氣自然冷卻形式。封閉母線的導(dǎo)體與地之間的設(shè)備有：絕緣子、電流互感器、電壓互感器、避雷器、電壓傳感器、絕緣隔板[2]。

1 異常現(xiàn)象

在機(jī)組檢修期間，對(duì)封閉母線內(nèi)的所有設(shè)備進(jìn)行了拆解、檢修、回裝?；匮b完成后檢查各設(shè)備無(wú)明顯異常，按計(jì)劃對(duì)封閉母線做交流耐壓試驗(yàn)。試驗(yàn)前測(cè)試離相封閉母線各段的絕緣電阻阻值正常，滿足交流耐壓試驗(yàn)條件。

交流試驗(yàn)期間，A相及B相在封閉母線內(nèi)部出現(xiàn)“啪”“啪”的放電聲。耐壓試驗(yàn)設(shè)備上顯示電壓已達(dá)到43 kV，放電期間電壓無(wú)明顯變化，電流值無(wú)波動(dòng)。C相在PT柜處擊穿點(diǎn)出現(xiàn)可見光，耐壓試驗(yàn)設(shè)備上顯示擊穿電壓已達(dá)到45 kV，擊穿瞬間電壓降至0 V，電源開關(guān)跳閘。

2 異常原因分析及查找

2．1 結(jié)構(gòu)分析

依據(jù)設(shè)備試驗(yàn)時(shí)的條件及狀態(tài)可知，試驗(yàn)時(shí)，電壓互感器和避雷器均與封閉母線脫離，設(shè)備間距大于2 m；封閉母線與發(fā)電機(jī)、主變壓器、廠用變壓器、勵(lì)磁變壓器之間的軟連接均已拆除，間距為400 mm。初步分析可知，試驗(yàn)放電現(xiàn)象與上述設(shè)備無(wú)關(guān)。

由現(xiàn)象可知，C相的放電點(diǎn)在放電瞬間有明顯的可見光，通過(guò)錄制的視頻可以清晰識(shí)別故障點(diǎn)就在PT柜內(nèi)，具體位置還需要進(jìn)一步判斷。

A相和B相的放電點(diǎn)與PT柜無(wú)關(guān)，存在于封閉母線內(nèi)部。由于封閉母線內(nèi)部設(shè)備有絕緣子、電流互感器和空氣，考慮到空氣間隙距離為260 mm，遠(yuǎn)高于20 kV的電氣安全距離180 mm，基本排除空氣擊穿可能性。初步判斷故障點(diǎn)可能與電流互感器和絕緣子相關(guān)。

2．2 異常原因查找

(1) C相PT柜放電分析

由PT柜結(jié)構(gòu)可知，PT柜分為三個(gè)隔斷，其中兩端的隔斷都是安裝的PT，高壓側(cè)與地之間為絕緣隔板，由于放電瞬間可見的絕緣隔板側(cè)沒有電弧光，因此可以判定放電點(diǎn)在中間隔斷[3]。拆除PT柜側(cè)面的密封板后，進(jìn)入PT柜中間隔斷檢查，未發(fā)現(xiàn)明顯的放電痕跡，為排除污閃影響，對(duì)絕緣隔板和電壓傳感器表面進(jìn)行了清潔。檢查無(wú)遺留物后對(duì)設(shè)備再次開展耐壓試驗(yàn)并采用手機(jī)錄像方式進(jìn)行記錄，試驗(yàn)中再次出現(xiàn)放電擊穿現(xiàn)象。結(jié)合錄像分析，放電點(diǎn)在高壓側(cè)與中性點(diǎn)電纜間。測(cè)量?jī)烧叱叽纾琍T柜高壓側(cè)靜觸頭與中性點(diǎn)電纜最近點(diǎn)間距為120 mm，即空氣間距為120 mm。初步分析放電原因?yàn)榭諝忾g距偏小，中性點(diǎn)電纜已使用8年，表皮絕緣老化導(dǎo)致絕緣能力下降，疊加空氣間隙偏小最終導(dǎo)致放電擊穿現(xiàn)象。往年一直試驗(yàn)?zāi)苷Ｍㄟ^(guò)是由于電纜無(wú)老化、絕緣能力較強(qiáng)，與空氣絕緣疊加后能承受48 kV電壓。

(2) A、B相放電原因查找

由放電現(xiàn)象可知，故障點(diǎn)應(yīng)該在電流互感器和絕緣子[4]上，可排除掉PT柜絕緣隔板。

封閉母線的絕緣子有三種：一種是盤式絕緣子，安裝于封閉母線各接口處，起支撐和定位作用；一種是柱式陶瓷絕緣子，安裝于封閉母線中間，起支撐作用；最后一種則是安裝于GCB內(nèi)隔離刀閘和接地刀閘底部起支撐的絕緣件?？紤]到檢修過(guò)程中所有的柱式絕緣子全部開展過(guò)拆裝檢查，未發(fā)現(xiàn)明顯的裂紋，因此其放電的可能性較低。盤式絕緣子平時(shí)無(wú)工作及機(jī)械振動(dòng)，損壞的可能性較低，且盤式絕緣子直線尺寸與空氣間隙一致，為260 mm，因此放電可能性也較低。綜合上述分析，故障點(diǎn)排查應(yīng)重點(diǎn)放在GCB內(nèi)和電流互感器處。為排除GCB內(nèi)絕緣件放電可能，在GCB放置手機(jī)進(jìn)行錄像，通過(guò)錄像可知，放電點(diǎn)與GCB內(nèi)支撐件無(wú)關(guān)，同時(shí)通過(guò)放電聲音的位置判斷，電流互感器處的可能性較高。

電流互感器[5]的接地端共2類，一類是支撐螺栓，另一類是二次接線端子及電纜。由于放電是間斷性的且電壓并沒有明顯降低，二次電纜為軟線且在封閉母線內(nèi)有一定的裕度。初步判斷電流互感器本體損壞可能性較低，即支撐螺栓及二次接線端子處應(yīng)無(wú)明顯缺陷，故障點(diǎn)可能是二次電纜，將二次電纜原有的預(yù)留長(zhǎng)度緩慢拉出封閉母線，檢查發(fā)現(xiàn)二次電纜表面有明顯的破洞且可見內(nèi)部導(dǎo)線，放電點(diǎn)明確。故障原因可能是二次電纜由于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)輕微震動(dòng)導(dǎo)致下沉量日積月累的增大，進(jìn)而縮短了與導(dǎo)體的間距，最終因間距偏小、安全距離不足出現(xiàn)試驗(yàn)過(guò)程中間隙性擊穿放電現(xiàn)象。

3 現(xiàn)場(chǎng)處理

(1) C相PT柜處

檢查發(fā)現(xiàn)C相中性點(diǎn)電纜長(zhǎng)度有一定的預(yù)留量，因此將中性點(diǎn)電纜緩慢下壓，在確保電纜曲率的前提下將電纜與高壓側(cè)靜觸頭的間距由120 mm調(diào)整至250 mm。經(jīng)再次耐壓試驗(yàn)，無(wú)放電等異?，F(xiàn)象，故障已消除。

(2) A、B相CT處

將CT二次線緩慢拉出封閉母線，至有些微拉力后再將二次線往封閉母線內(nèi)放入20 mm長(zhǎng)作為預(yù)留量。對(duì)拉出的長(zhǎng)度約200 mm電纜，檢查破損位置，使用絕緣帶進(jìn)行纏繞防護(hù)并將電纜固定。經(jīng)再次耐壓試驗(yàn)，無(wú)放電等異常現(xiàn)象，故障已消除。

4 后續(xù)排查

對(duì)機(jī)組檢修中能打開的PT柜重新開柜檢查并對(duì)PT柜內(nèi)中性點(diǎn)電纜與高壓側(cè)靜觸頭的距離進(jìn)行了調(diào)整、測(cè)量及記錄，后續(xù)檢修工作中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核，出現(xiàn)安全距離不足時(shí)及時(shí)調(diào)整。

對(duì)機(jī)組檢修中能打開的CT進(jìn)行了檢查，檢查發(fā)現(xiàn)絕大部分二次電纜均存在裕度過(guò)長(zhǎng)且有不同程度的下沉現(xiàn)象，對(duì)設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行有直接影響。因此對(duì)所有二次電纜均將多余的長(zhǎng)度抽出封閉母線，僅在封閉母線內(nèi)保留20 mm長(zhǎng)的裕度。

5 結(jié)論

封閉母線是全封閉式設(shè)備，維護(hù)量小，故障率極低，導(dǎo)體與地之間的安全距離通常足夠。一般出現(xiàn)接地故障是因?yàn)榘踩嚯x不足。

由上述案例可知，CT二次線在封閉母線內(nèi)預(yù)留的長(zhǎng)度應(yīng)適當(dāng)，不宜過(guò)長(zhǎng)，否則易因沉降導(dǎo)致接地故障。PT的中性線電纜在滿足彎曲半徑的前提下，與高壓側(cè)應(yīng)保持至少180 mm的間距。這樣才能滿足設(shè)備安全距離要求，保障設(shè)備安全可靠運(yùn)行。