水布埡電廠封閉母線受潮原因分析及處理方法

胡 昊，劉澤陽，覃 驍(湖北清江水電開發有限責任公司，湖北 宜昌 443000)

水布埡電廠4臺機組發電機出口至主變壓器低壓側采用封閉母線連接，如圖1。由江蘇長江沃特電氣有限公司生產。封閉母線型號：QLFM-16000/8000，外殼直徑1 200 mm，導體直徑650 mm，額定電壓24 kV，額定電流16 000 A，于2007年7月正式投入運行。

封閉母線由發電機出口至主變壓器低壓側，全長共251.98 m，其中垂直段高度117.2 m，上水平段107.28 m，下水平段長度27.5 m。

1 封閉母線故障現象

在2017年7月1F機組在開機過程中發電機定子接地保護信號動作，無法正常開機。在隨后的搶修中，通過逐步檢查，在拆除變壓器低壓側及發電機出口軟連接后，通過5 kV兆歐表測量發電機至封閉母線的絕緣電阻時發現母線絕緣偏低，其中B相絕緣為0(見表1)。

圖1 封閉母線結構圖

隨即對封母內的絕緣子進行抽樣檢查，在檢查中發現絕緣子、母線及外殼內壁上結有大量水珠，因此判定封閉母線絕緣降低是由于母線內部受潮所致。

2 原因分析

水布埡水電站為地下式廠房，整段封閉母線都安裝在山體內部，而且1F封閉母線處于山體最內側，空氣濕度較大，常年平均濕度為70%，母線運行時平均溫度為60℃。當母線運行時，周圍的空氣溫度較高，濕度達到相對平衡；機組停止運行后，封閉母線內溫度逐漸降低，周圍空氣中的水汽壓力逐漸達到飽和狀態，則會出現凝露現象。當溫度持續降低至環境溫度后，空氣中的水分就會在母線、絕緣子表面及外殼內壁上凝結大量水珠，直接導致母線的絕緣降低[1]。現對封閉母線受潮現象進行分析：

1)封閉母線密封不嚴。由于機組設計原因，1F封閉母線長達251.98 m，母線上支撐絕緣子240個，支柱絕緣子945個，絕緣子固定螺栓密封及法蘭密封共計3 000多處。由于安裝工藝及密封老化等情況，導致封閉母線多處漏氣。

發電機出口、勵磁變、電壓互感器、廠用變、主變壓器等設備安裝的盤式絕緣子與封閉母線的隔斷處使用的橡膠密封，因受導體發熱、環境因素的影響及材料本身材質等問題，密封經常破損、斷裂，更換周期不到1年。

這一系列問題導致封閉母線“千瘡百孔”，使得空氣中的粉塵和雜質進入封閉母線內部，在母線、絕緣子上形成污穢層，并且導致大量水分直接附著在母線及絕緣子表面，導致母線絕緣下降[2]。

2)微正壓裝置的不正常運行。水布埡電廠4臺機組設有4臺干燥裝置，共用3個空壓機，由于封閉母線體積大、漏氣點多，微正壓裝置經常超負荷工作，只能在機組檢修期間分別循環投用。而且水布埡電廠屬于調峰調頻的電站，開停機比較頻繁，以往在停機后并沒有投入微正壓，因此在開機時母線發生受潮，導致開機故障報警。

3 處理對策

在判斷機組故障原因后，參考以往處理設備因受潮而導致絕緣降低的例子，決定以碘鎢燈進行局部加熱，并在下平段投置除濕機降低空氣中的濕度，并通過熱風機送風至封閉母線內部，來達到干燥效果。

在持續處理期間，不定時測量母線絕緣，監測母線絕緣情況。通過表2在加熱處理中看到A、B兩相絕緣增長緩慢；而C相因受潮程度相對較低，通過加熱后絕緣上升較快，并在絕緣合格后投運微正壓裝置。在2018/07/23-22:00到2018/07/24-03:30這段區間內，C相停止加熱后到微正壓投運時，絕緣情況隨著母線溫度的降低而下降，經過微正壓的干燥后逐漸恢復正常。隨后對此現象進行分析得出：

在對封閉母線處理時，通過在封閉母線下平段底部加熱，用熱風機將置換出的水分送到垂直段打開的臨時出氣口。母線經過加熱后，局部溫度上升，水分逐漸揮發，空氣內包含的水分大幅度增加。由于封閉母線及外殼都是鋁制，散熱效果好，在離加熱點較遠的地方就會出現降溫。隨著送風溫度逐漸降低，空氣中的水分又重新凝結在母線內部[3]。

表2 加熱處理時母線絕緣試驗表 MΩ

由于母線太長，且垂直段存在煙道效應，處理時未考慮到母線的實際情況，導致母線降溫太快，所以干燥效果不明顯。

因此對處理措施進行了修正，將三相微正壓裝置同時投運，利用微正壓系統，將干燥空氣從母線的上平段處送至下平段，且在發電機出口處開設一處出氣孔，增加水分置換速率。事實證明，經過1 d的干燥后，1F封閉母線絕緣基本合格。隨后對母線進行耐壓試驗，試驗合格，直至成功開機(見表3)。

表3 耐壓試驗前后母線絕緣表 MΩ

4 防范措施

1)微正壓裝置合理的投運方式。在機組停機后，立即投入微正壓裝置，保證封閉母線的熱量能及時散發，從而盡量使母線內部的溫度、濕度與環境保持相對平衡。

在機組檢修期間長時間停機的情況也應投入微正壓，避免因晝夜溫差導致母線受潮。如停運機組較多，微正壓裝置采用循環投運方式時，至少在機組開機前能進行一段時間的干燥，以保證開機前的母線絕緣能符合標準，不會影響正常開機[4]。

2)密切關注封閉母線密封情況。在巡檢或者檢修中，重點檢查廠用變、勵磁變、電壓互感器、主變壓器等設備與封閉母線使用的橡膠密封套。并聯系生產廠家選擇合適的新密封材料，更換原有密封套。

檢查微正壓裝置啟動間隔時間及密封效果，密封時間太長則不利于母線內部水分的置換；密封時間短，泄漏量過大，導致母線容易受潮，且微正壓裝置啟動頻繁，不利于微正壓裝置正常運行[5]。

3)絕緣子檢查。在檢修期間對封閉母線絕緣子進行檢查清掃，并更換絕緣子上所用的密封圈。重點檢查勵磁變、電壓互感器、廠用變、主變壓器安裝的盤式絕緣子，檢查水平方向的盤式絕緣子傘裙間是否有積灰、積水，以免發生閃絡事故。

5 結 語

雖然在以往處理小型設備受潮使用的加熱干燥時，效果立竿見影，但是對于散熱快、面積大的設備，效果甚微。所以今后在處理類似缺陷時，應該結合設備結構及運行工況來采取有效的干燥措施，可以選擇風干、水分置換等其他干燥手段，從而避免盲目性的工作。在后續的工作中，應根據設備缺陷制定出相應防范措施，杜絕受潮、絕緣降低缺陷再次發生，為機組的安全運行做好堅實的基礎。