銅陵電廠3號機組封閉母線單相接地故障分析

陸廣軍

銅陵電廠3號機組封閉母線單相接地故障分析

陸廣軍

（皖能銅陵市發電有限公司 安徽銅陵 244000）

隨著大容量發電機組的廣泛使用，封閉母線在電廠中的應用也越來越普及。封閉母線以安全、可靠、安裝維護方便等優點獲得好評。但是由于各種原因造成母線內部積水，大大降低其絕緣水平及可靠性，直接危及到發電機組的安全運行，甚至造成跳機事故。本文以此為背景對機組封閉母線單相接地故障進行分析。

機組；單相接地；故障

2016年7月4日，銅陵電廠3號機組由于主變低壓側B相盤式絕緣子上側存在大量積水，導致機組跳機，分析如下：

1 設備狀態或事件（數據記錄）

2016年7月4日21：44：57H，機組負荷186.4MW，3號機組跳閘，DCS發“定子接地跳閘”信號，廠用電快切動作正常，經檢查發現3號機組兩套發變組保護均發“定子接地保護動作”，發變組故障錄波器起動，3號主變出口2803斷路器跳閘，滅磁開關跳閘。

經查故障錄波器曲線、兩套發變組保護（A、B套）的動作報告及曲線，動作報告顯示動作時中性點零序電壓33.53V，機端零序電壓39.31V，發電機出口B相電壓二次值降至56.12V。約故障500ms后，機組跳閘，故障900ms后，電壓恢復為正常波形（機組已跳閘，恢復電壓值為殘壓值）。

現場檢查3號發電機出口各電氣設備，發電機出口PT、高廠變盤式絕緣子及橡膠套管、主變盤式絕緣子及橡膠套管，在3號發電機出口封閉母線的3號主變低壓側B相盤式絕緣子上側發現大量積水，觀察孔上有凝露現象（A、C相無積水及凝露）。3號發電機盤車停運后作進一步檢查，在存在積水的盤式絕緣子內側發現兩處放電痕跡，從而判斷該故障為盤式絕緣子積水過多導致該處絕緣破壞，引起封閉母線B相對地放電，導致“3號發電機定子接地”保護動作。

發電機盤車停轉后，測量發變組熱態絕緣，發變組熱態絕緣值10MΩ。

2 設備情況描述

（1）3號機發變組保護裝置為RCS-985A，生產廠家為南瑞繼保電氣有限公司，故障錄波器為武漢中原華電科技股份有限公司生產的ZH-3B發電機變壓器組動態記錄裝置。

（2）3號發電機封閉母線為“華東列電”生產的封閉母線，外配空氣循環干燥裝置GZ45-II型空氣型封閉母線空氣循環干燥裝置。

（3）3號發電機封閉母線采用典型的“發電機-變壓器”單元接線，封母長度約50m。原封閉母線干燥保護采用吸附式微正壓裝置，由于自安裝投運以來，一直存在諸多缺陷及安全隱患，運行狀況不良。

本次故障停機后，檢修人員打開封閉母線窺視孔及取出多只支持絕緣子檢查，發現封閉母線B相靠近主變低壓側的凝結水最為嚴重，而遠離低壓側凝結水狀況減輕，且A、C相封母內基本無凝結水。后再次測量封閉母線及發變組整體對地絕緣電阻2～4MΩ左右。

3 數據分析

（1）3號機發電機接地保護零序電壓靈敏段定值10V，零序電壓高定值段為20V，零序電壓保護延時0.5s跳閘。當零序電壓測量值超過零序電壓高定值，保護動作于跳閘不需經過主變高壓側零序電壓輔助判據閉鎖。保護動作時中性點零序電壓為33.53V，高于零序電壓高定值，故保護動作正確。

（2）動作報告顯示，故障時發電機出口電壓二次值分別為A相電壓76.3V，B相電壓37.3V，C相電壓60.83V，B相電壓明顯降低，A、C相電壓升高，判斷故障相為B相。由于B相接地不是直接死接地，B相電壓未降為0V，故A、C相相電壓大小未升高至線電壓值。現場檢查也印證了B相的接地放電。

（3）根據故障錄波，故障500ms后，機組跳閘，故障900ms后，電壓恢復為正常波形（機組已跳閘，恢復電壓值為殘壓值）。機組跳閘后測量發變組熱態絕緣，發變組絕緣10MΩ，說明發變組跳閘后，發變組絕緣已經恢復，進一步印證了發變組接地故障為瞬時性的接地放電，900ms后恢復了絕緣。

4 原因分析

此次接地故障為3號發電機出口封閉母線3號主變低壓側B相盤式絕緣子上存在大量積水無法正常排出，使得盤式絕緣子有效爬距僅有4～5cm，嚴重低于20kV電壓等級系統允許最小爬距，從而引起放電。最為關鍵的是找到大量積水產生的原因，原因分析如下：

4.1 封閉母線存在漏點

若盤式絕緣子上部封閉母線處存在漏點，近期天氣狀況惡劣，暴雨不斷，滲漏水可直接滴下或匯入該絕緣子上端面，形成積水。若封閉母線其他部位存在漏點，內部水分增加速度快于干燥空氣循環裝置的干燥速度，水分在溫差變化作用下在干燥空氣回氣部分（封閉母線B相）產生凝結水，而封閉母線3號主變側位置較低（積水嚴重處，見故障圖片），最終凝結水全部匯入該盤式絕緣子，而絕緣子處排水口無法排除盤式絕緣子裙邊內的積水，導致母線對盤式絕緣子積水部分放電。

圖1 故障點圖片

2014年大修期間，對主變低壓側盤式絕緣子進行了更換，改造過程中，對母線鋁桶進行了切割改造，在對接焊接過程中，存在三面搭接焊接過程中的堆焊不到位問題，即短路板、中間對接封母和下側封母三面對接，只對上部進行了堆焊，下部未完全堆焊。（參考圖2）使得封閉母線與外部聯通，有潮氣進入。

4.2 干燥空氣循環裝置運行模式有待改進

3號機組的干燥裝置運行在自動模式，即封母內濕度低于20%停運，高于50%啟動。而溫濕度測點只有在B相的外墻出口處一個單獨測點，不能反映主變側盤式絕緣子及附近的潮濕度，進入的潮氣在溫差變化下發生凝露，從而產生凝結水匯入干燥空氣回氣部分（封閉母線B相）。

圖2 封閉母線B相焊接示意圖

4.3 自動模式下的濕度監視器設置在封閉母線外墻出口處不合理

由于封閉母線為A、C相進氣，B相回氣，在主變盤式絕緣子及橡膠套管附近為空氣循環干燥裝置的最尾端，此部分為進氣與回氣的聯通部分，且空間大，存有的死區（即不能參與空氣循環）也最大，凝露可能性最高。在此處設置濕度監視器最為合適。而不應該僅僅設置在外墻出口。

5 改進措施

（1）針對可能存在的漏點（如支持絕緣子密封圈及固定螺絲部位）涂抹密封膠。對主變低壓側三相窺視孔增加密封圈并涂抹密封膠。對三相管母與盤式絕緣子之間涂抹密封膠。對B相封閉母線主變低壓側升高座聯通板下部進行焊接密封并檢漏。

（2）將3號發電機干燥空氣循環裝置同樣設置在手動啟動狀態，機組運行期間，空氣循環干燥裝置保持長時間運行。

（3）定期通過主變及高廠變下部的排水閥進行排水，檢查設備運行狀態。

（4）在封閉母線最遠處的的主變盤式絕緣子處增加濕度測點，用于自動模式下的溫濕度控制和監視。

（5）定期對封閉母線及空氣循環干燥裝置進行檢查和記錄相關數據，確保設備的長期穩定運行。

（6）要求封閉母線所有的區域必須實現正壓，確保封閉母線外的潮濕空氣不進入封閉母線內結露；實現三進（A、B、C三相封閉母線進氣）單出（單獨設置一根回氣管道）；回氣管道設置≮匯聚母管2倍管徑，引出變壓器后設置法蘭連接，后面使用不銹鋼管道接回空氣循環干燥裝置。

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[3]李永華.淺析封閉母線安裝達到質量標準要求的措施方法[J].福建建材，2013（12）.

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