李十幸

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共箱封母絕緣支撐件故障分析及預防

李十幸*

(大唐湘潭發(fā)電有限責任公司 設備部, 湖南 湘潭, 411102)

針對目前各火電廠、變電站低壓共箱母線絕緣支撐件故障頻發(fā)的現(xiàn)象, 分析了故障的表現(xiàn)形式和原因, 提出了采用DMC絕緣子以及加裝環(huán)形加熱驅潮裝置等相關處理的措施, 為同類故障的預防和處理提供了經驗.

封閉母線; 絕緣支撐件; DMC絕緣子

當前, 共箱封母在各火力發(fā)電廠和變電站廣泛使用, 其主要用途除了美觀、可靠外, 還因共箱母線可消除電流不平衡引起的故障[1]. 對于共箱封母的絕緣支撐件, 國內知名生產廠家普遍采用環(huán)氧樹脂板作為主絕緣材料, 然而由于南方地區(qū)多雨, 濕度偏大, 很容易吸潮, 經常引起絕緣降低, 甚至造成事故, 因此在南方使用該類型的絕緣材料存在一定的風險, 有必要引起重視.

圖1 共箱封母吸潮后的現(xiàn)場情況

1 共箱封母絕緣支撐件運行中因吸潮出現(xiàn)的故障實例

例1. 湖南某火力發(fā)電廠2臺600 MW機組配備4臺高壓廠用變壓器. 廠變型號分別為: SFF10-CY-63000/20; SF10-40000/20, 其低壓側6 kV母線段共設有400 m長的共箱封母, 型號為: GFM10-4000. 封母生產廠家為國內某知名生產廠家, 生產日期是2005年5月. 2011年9月, 電廠檢修期間, 發(fā)現(xiàn)高廠變、高公變低壓共箱封母絕緣電阻早晚相差較大, 最低時絕緣電阻值僅有0.2 MΩ.在對所有共箱封母絕緣支撐件進行全面清掃處理后, 絕緣電阻依然只有1 MΩ. 打開共箱封母的蓋板進行檢查發(fā)現(xiàn)該封母的主絕緣材料為環(huán)氧樹脂板, 由于其切面未進行任何防潮處理, 加上當時正值連雨天氣, 潮氣吸附在環(huán)氧樹脂板上無法消散, 日積月累, 達到一定程度后, 輕則影響絕緣, 重則形成貫穿性缺陷, 該支撐件吸潮后的情況如圖1所示.

例2. 2012年11月, 福建某電廠一臺600 MW火電機組帶有功520.73 MW運行時, 后臺突然發(fā)出“主變高廠變保護動作”、“B廠變低壓側C分支零序過流保護動作”信號, 隨后發(fā)電機、汽輪機相繼跳閘, 鍋爐滅火. 停機后, 對高廠變低壓側6 kV共箱封閉母線進行絕緣檢查, 發(fā)現(xiàn)絕緣值偏低, 在對封閉母線揭蓋后的進一步檢查中發(fā)現(xiàn)距高廠變低壓側共箱封閉母線出口20 m處的C相有明顯放電灼燒痕跡(圖2). 同時, 在其他兩相母線上發(fā)現(xiàn)絕緣支撐件有因凝露引起的爬電痕跡(圖3). 從圖2和圖3可以明顯看出, 此次事故是因為C相封閉母線因嚴重凝露對地放電造成C相單相對地短路故障所致.

圖2 封閉母線C相放電痕跡

圖3 封閉母線A、B兩相爬電痕跡

2 共箱封母絕緣件頻發(fā)故障原因分析

從共箱封母絕緣件材料上來看, 一般均采用環(huán)氧樹脂板作為主絕緣, 且管母都加裝了10 kV絕緣熱塑套管. 從設計上來說該種絕緣結構完全能滿足6 kV母線的絕緣要求, 然而之所以頻發(fā)故障, 分析起來主要原因有2點: 一是環(huán)氧樹脂板本身材質的問題, 它有很多的優(yōu)點, 比如形式多樣、固化方便、粘附力強、收縮性低、高介電性能、耐表面漏電、耐電弧性等等, 但作為絕緣材料同樣具有較大的缺點, 一旦使用不當就會引起很大的麻煩, 比如它的表面憎水性差, 遇潮濕天氣, 絕緣板表面凝露成片, 從而引起絕緣降低, 甚至形成爬電. 放電初期電流很小, 不會引起保護動作, 但會將絕緣支撐件劣化, 隨著放電時間的增長, 絕緣支撐件絕緣性能會急劇下降, 最終導致?lián)舸? 二是封閉母線本身原因, 一般大型火電機組廠用負荷較大, 廠用母線達數(shù)百米, 共箱母線很難做到密封良好, 驅潮裝置如微正壓[2]等不能正常投運, 從而無法保證母線干燥運行. 另一方面, 受設備及地形限制, 數(shù)百米長母線不能直線布置, 在母線轉角及低洼地方, 絕緣件稍有受潮、積灰或小動物侵入, 便會引發(fā)事故.

3 共箱封母絕緣件改進方法探討

改善共箱封母絕緣件的性能可從以下2方面著手:

一是考慮將絕緣板形式的絕緣件換成絕緣子. 目前有一種采用DMC絕緣材料[3]制作的絕緣子(圖4). 該種絕緣子具有很強的電氣性能, 與環(huán)氧樹脂板作為絕緣材料相比, 有如下優(yōu)點: 其一、材料表明憎水性很強, 水珠不易附著其上, 從而較難形成放電通道; 其二、采用絕緣子作為支撐件, 使得管母線各相之間在空間上沒有任何物理聯(lián)系, 從而可有效避免相間短路故障的發(fā)生; 其三、絕緣子本身可增大共箱封母的爬電比距, 提高防污閃的能力; 其四、絕緣子的力學性能比環(huán)氧樹脂板更強, 抗擊打能力更強. 目前國內有多家廠家能制作生產全工況DMC支撐絕緣子, 所謂全工況就是絕緣子在任何惡劣氣候環(huán)境、任何不同地理位置工作運行狀況下, 都能保持穩(wěn)定良好的絕緣效果. 該類型支撐絕緣子可根據管母線尺寸的大小配置相應的磨具進行量身定做, 滿足目前發(fā)電廠和變電站低壓共箱封母絕緣結構的需要, 安裝簡便, 改造時間較短, 適合在南方潮濕地區(qū)使用.

二是考慮在封閉母線箱內從頭至尾加裝絕緣環(huán)形加熱驅潮裝置, 若停機時間較長, 開機前對封閉母線進行加熱處理. 該改造方法施工簡單, 成本適中. 其不足之處在于: 若母線較長, 效果不太明顯, 但若增加加熱裝置的功率, 又會加大成本, 同時功率太大對裝置的絕緣性能要求較高, 甚至有可能會影響封閉母線本身的絕緣水平.

圖4 DMC絕緣子

常用的改進辦法還有諸如在絕緣子表明噴涂RTV涂料、在管母線上增加熱縮套管等, 但各種辦法均有其優(yōu)缺點, 實際操作中可根據地域、現(xiàn)場條件確定一種合適的解決措施.

4 結語

發(fā)電廠和變電站低壓6 kV共箱封母絕緣支撐件在南方地區(qū)由于受潮而故障頻發(fā), 本文簡單介紹了母線絕緣支撐件受潮后的表現(xiàn)形式, 對絕緣支撐件改進方法進行了相關探討, 目前各種改進方法在現(xiàn)場均有一定的應用, 其結果可對其它電廠和變電站相關問題的解決提供一定的參考信息.

[1] 侯保軍, 史永果. 封閉式共箱母線的應用[J]. 電氣時代, 2009(1): 92—94.

[2] 杜安寶. 發(fā)電機封母微正壓裝置運行[J]. 安徽電力科技信息, 2011(5): 23—24.

[3] 林睿, 黃旭丹. 大型發(fā)電廠封閉母線DMC絕緣子的應用[J]. 吉林電力, 2010, 38(6): 36—38.

Fault analysis and preventive measures study of insulation component to enclosed bus

LI Shi-xing

(Department of Asset, Datang Xiangtan Power Generation Co. Ltd. Xiangtan 411102, China)

To avoid insulation components fault in enclosed bus, the DMC insulators and annular heating flooding tide device and other related measures are researched. All these measures provide the experience for the prevention and treatment of similar fault.

enclosed bus; insulation component; DMC insulators

10.3969/j.issn.1672-6146.2013.01.010

TM 621.25

1672-6146(2013)01-0038-03

email: 274556063@qq.com.

2013-01-10

(責任編校: 江 河)