一起主變低壓側封閉母線絕緣異常分析及對策

周新勝

（中國石油烏魯木齊石化公司熱電廠，新疆 烏魯木齊 830019)

一起主變低壓側封閉母線絕緣異常分析及對策

周新勝

（中國石油烏魯木齊石化公司熱電廠，新疆 烏魯木齊 830019)

介紹了在電力系統中離相管型封閉母線連接方式的優點，指出運行維護不到位將引發封閉母線絕緣降低事件。針對一起主變低壓側離相管型封閉母線絕緣異常情況，分析了封閉母線絕緣異常的原因，介紹了處理方法，提出了具體反事故措施與對策。

離相管型封閉母線；絕緣缺陷；微正壓裝置

0 引言

烏魯木齊石化公司熱電廠4，5號發電機出線與主變之間采用離相管型封閉母線連接方式，此連接方式具有以下優點。

(1) 減少接地故障，避免相間短路。大容量發電機出口的短路電流很大，給制造斷路器帶來極大困難，發電機承受不了出口短路的沖擊。封閉管型母線有外殼保護，可基本消除外界潮氣、灰塵及外物引起的接地故障，提高發電機運行的連續性。管型母線分相封閉，也可基本杜絕相間短路的發生。

(2) 消除鋼構發熱。敞開的大電流母線會使周圍鋼構和鋼筋在電磁感應下產生渦流和環流，發熱溫度高、損耗大，降低構筑物強度。封閉管型母線采用外殼屏蔽，可從根本上解決鋼構感應發熱問題。

(3) 減少相間短路電動力。當發生很大的短路電流流過封閉管型母線時，由于外殼的屏蔽作用，使相間導體所受的短路電動力大為降低。

(4) 管型母線封閉后，有可能采用微正壓運行方式，以防止絕緣子結露，提高運行安全可靠性，也為管型母線采用通風冷卻方式創造條件。

(5) 管型封閉母線由工廠成套生產，有質量保證。因此，運行維護工作量小，施工安裝簡便，且不需設置網欄，不僅簡化了結構，也簡化了對土建結構的要求。

由于管型封閉母線具有上述優點，在電力系統中得到了廣泛應用。但因導線封閉于金屬外殼之內，封閉母線的維護手段較為有限，因運行維護不到位引發的封閉母線絕緣降低事故仍會發生。下面對一起離相管型封閉母線絕緣受潮事件進行分析，提出防止受潮的具體反事故措施與對策。

1 母線受潮情況

該熱電廠4號發變組的單元接線如圖1所示，發電機額定容量75 MVA，出口電壓6.3 kV，發電機冷卻方式為空內冷，發電機出口至主變采用離相管型封閉母線連接。

2014-04-13T14:30，因汽機中抽逆止門門蓋法蘭泄漏，4號發變組解列停機；21:00，與系統并列。

2014-04-17T14:34，4號發變組在運行過程中，主控4，5號機監控后臺報出“6 kV PT斷線動作”、“6 kVⅣA段、ⅣB段母線接地”報警。6 kVⅣA段、ⅣB段相電壓顯示：A相6 kV，B相2 kV，C相4 kV，現場檢查PT柜電壓顯示與后臺一致。15:05，監控后臺恢復正常。16:08，4，5號機監控后臺報出“6 kV PT斷線動作”警示，18 s后報警自行消失。將6 kV ⅣA段、ⅣB段分別倒由2號廠高變接帶后，判斷不穩定接地點處于發變組系統，將4號發變組與系統解列。

停機檢查，發現4號主變6 kV低壓側B相封閉母線內部濕度異常，絕緣子表面凝水較多，主變6 kV低壓側B相升高座上部封閉母線隔斷處及封閉母線穿墻膨脹節處均有積水現象，其他設備無異常。通過擦拭排水和壓縮空氣吹掃置換干燥處理后，絕緣電阻由2 MΩ恢復至20MΩ。交流耐壓試驗合格后，4號發變組與系統并網恢復運行。

圖1 4號發變組一次系統示意

2 處理過程

2.1 缺陷判別

為探究絕緣缺陷原因，現提出如下2個假設：

(1) 假設為貫穿性絕緣缺陷，如異物墜入、運行高溫使金屬熔融，則萬用表測量值與絕緣電阻表測量值相同；

(2) 假設為局部缺陷，如絕緣子受潮，則萬用表測量值與絕緣電阻表測量值有較大差異。若萬用表測量值與絕緣電阻表測量值相差較大，則確定為非貫穿性絕緣缺陷。

2.2 檢查處理

該封閉母線導體由3只位于同一斷面、互成120°的支柱絕緣子支撐，支柱絕緣子通過螺栓并加裝密封墊后固定在鋁外殼上。選取靠近主變低壓側的支柱絕緣子進行開蓋檢查，發現絕緣子表面凝露現象嚴重，測量封閉母線內空氣的相對濕度為82%。利用壓縮空氣、熱風機驅散封閉母線內部的潮氣，仔細檢查封閉母線密封狀況，更換劣化密封墊。烘干后，絕緣電阻測試值滿足要求。

通常應對封閉母線做壓力檢漏試驗，其具體方法為：試驗前，用薄橡膠皮制成2個袋，袋口略小于封閉母線外徑，1只袋在底部引出1根T型管子，管子引出的一端裝1只壓力表，另一端裝進氣閥及進氣管；試驗時，將2個袋套在封閉母線的兩端，用鋼抱箍將袋口與封閉母線扎緊，再將壓力為0.4 MPa的壓縮空氣吹入封閉母線，并關閉進氣閥，記錄時間開始試驗。若壓力從0.4 MPa降至0.1 MPa的時間大于15 min，則表示封閉母線密封性能合格。

但限于某些條件(機組即將并網發電)，當時該壓力檢漏試驗未做。

3 原因分析

3.1 地理、氣候因素

該熱電廠處于烏魯木齊市米東區，高溫天氣較多。但在4號發電機絕緣異常前的一段時間，該區域連續出現小雨、中雨天氣，氣溫在2-16℃，空氣濕度大，封閉母線密封性能劣化后易致潮氣侵入內部。

3.2 運行方式改變導致水分析出

運行中，導體、鋁外殼及封閉母線內空間溫度均高于周圍環境溫度，停機后各部分溫度下降。在溫度下降過程中，伴有液態水析出。查閱文獻可知：假設運行中母線內空氣溫度70℃，空氣中飽和水蒸氣密度196.8 g/m3，停機后母線內空氣溫度降至20℃，空氣中飽和水蒸氣密度為17.28 g/m3，則降溫過程中將有179.52 g/m3液態水析出。

3.3 密封不良

密封墊老化失效、焊接工藝控制不良，均會使封閉母線密封性能下降，導致潮氣侵入管型封閉母線內部。

3.4 設備檢修工作不到位

發變組停機檢修時，未按規范要求對老化的密封墊、不合格的絕緣子進行更換，未對封閉母線內的支柱絕緣子表面受潮凝露情況進行檢查、擦拭，未對絕緣子進行耐壓試驗等，這些均會造成運行中封閉母線絕緣水平下降。

4 反事故措施與對策

4.1 加裝微正壓裝置

微正壓裝置能向發電機封閉母線外殼內部注入壓力略高于外部大氣壓的干燥空氣，確保外界環境中的潮氣、灰塵、鹽霧等不能侵入，使絕緣子、外殼與導體間的工作環境始終保持潔凈、干燥狀態，避免封閉母線出現絕緣下降、閃絡等現象。此方法可靠性高、實用性強，造價及運行成本不高，在大中型火力發電廠中得到廣泛運用。

4.1.1 微正壓裝置的技術性能

目前，該熱電廠選用某公司生產的BRW-I型熱風保養-微正壓裝置，它對氣體質量和壓力控制有嚴格要求，可實現自動控制和遠程監視。其主要性能指標如下：①系統自動測量壓力范圍：0-3000Pa；②自動控制壓力范圍：(300-500Pa)至(2 400-2 600)Pa；③系統自動測溫范圍：0-400℃；④自動控制溫度范圍：40-60℃；⑤壓力監視帶遠傳接口，電壓：2 V DC，電流：4-20mA DC；⑥可在工作環境溫度0-50℃，空氣相對濕度＜95%的環境中使用；⑦裝置輸出的氣體露點低于-40℃(常壓)；⑧氣源空氣壓力0.4-0.7 MPa，供氣溫度≤40℃。

4.1.2 微正壓裝置的工作過程

BRW-I型熱風保養-微正壓裝置系統如圖2所示，其工作過程如下。

圖2 熱風保養-微正壓裝置系統示意

(1) 當用戶有自備氣源時(該熱電廠有自用壓縮空氣管線)，可將氣源直接與熱風保養-微正壓控制柜進氣口連通。微正壓系統工作時，先將球閥1，2開啟，球閥3，4關閉，接通控制系統電源，將減壓閥壓力設定為0.4 MPa。壓縮空氣經干燥塔及其凈化裝置處理后，得到進一步凈化和干燥，再通過控制閥進入封閉母線殼體空間。當殼內氣體微正壓達到上限值時，監控儀表自動控制電磁閥停止供氣；當殼內氣體壓力下降至下限值時，繼電器自動接通電源系統充氣，重復初始過程。

(2) 干燥器采用高分子篩工作原理。正常工作時，2個干燥塔1個向母線供氣，1個從消音器排出少量氣體，將潮氣帶出。這樣“一進一出”，兩塔間交替進行吸濕和再生過程，其周期為5 min。

(3) 熱風保養裝置必須在停機檢修狀態下使用。打開主變、廠高變、勵磁變、發電機等設備的檢修孔蓋，作為排風口；關閉球閥1，2，開啟球閥3，4，先起動微正壓裝置，后再起動熱風保養裝置，將溫度設定在30-60℃。

(4) 運行中的裝置可通過壓力儀表自動監控氣體工作參數，用戶可連接遠程接點來實現不同地點的雙重監視。

4.2 加裝盆式絕緣子

在室內外溫差較大的地區，為防止室內外空氣對流產生凝露，在封閉母線穿墻處加裝盆式絕緣子或穿墻套管，將室內外封閉母線空間隔斷。

4.3 裝設排水閥門和呼吸器

未充微正壓的封閉母線投運時，導線及外殼溫度升高，母線內空氣隨負荷大小變化熱脹冷縮。熱脹時，由內向外排出空氣；停機后，空氣冷卻收縮，氣壓下降，會從外部吸入空氣，并可能伴有氣態水，利用呼吸器可有效阻止水分進入。另外，殘留在封閉母線內的液態水，可通過在母線最低點低壓側的升高座下部裝設排水閥將其排出。

4.4 運行維護管理

封閉母線密封良好是微正壓裝置能否正常運行的關鍵和前提。因此，加裝微正壓裝置的發變組在停機期間應定期用微正壓裝置進行壓力檢漏試驗。封閉母線密封狀況合格的試驗標準是：微正壓裝置升壓時，其壓力由300Pa升至2500Pa的時間不超過5-6 min，由2500Pa降至300Pa的時間不少于30min。

同時，在停機期間，發變組微正壓裝置投入運行后，為確保其運行工況正常，應安排運行人員對加熱器內氣體溫度和母線內空氣壓力、濕度等參數定期記錄并存檔分析。當這些參數發生變化時，還應檢查微正壓裝置的電流、電壓等運行參數是否正常；若發現異常，要及時分析異常的原因，必要時須分析裝置本身運行是否正常。

此外，為了保證微正壓裝置能正常運行，平時應加強對微正壓裝置的運行維護管理。

5 結束語

為防止離相管型封閉母線受潮，該熱電廠4，5號發變組各配有1套微正壓裝置，并嚴格執行《裝置操作規程》規定：機組正常運行時，微正壓裝置一般不投入運行；停機期間，微正壓裝置處于正常運行狀態。認真記錄微正壓裝置的運行參數，分析變化情況，對異常情況及時處理；加強對該裝置的維護管理，確保裝置本身處于正常狀態。按照廠家安裝使用說明書要求，每隔4-5年更換封閉母線的橡膠制品件波紋管;按檢修和運行規程要求，加強對封閉母線的檢修管理和運行管理。正常情況下，封閉母線內部不需清掃和檢修；發電機停機檢修時，應對母線進行必要的清掃、擦拭，檢查封閉母線密封性能是否良好，掌握封閉母線的密封狀況及絕緣水平，做到對絕緣事故的提前預防。

1 梁洪軍．淺談離相封閉母線運行與維護中隱患的解決措施．東北電力技術，2006，27(5)：3-6.

2 蘇猛業．封閉母線微正壓裝置存在問題及處理[J]．電力安全技術，2014，16(4)：42-45．

2015-07-28。

周新勝(1968-)，男，工程師，主要從事發電廠安全生產管理及技術管理工作，email：zhouxs6161@sina.com。