劉喜軍 趙海龍(內(nèi)蒙古國華呼倫貝爾發(fā)電有限公司,內(nèi)蒙古呼倫貝爾 021025)

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淺析極寒地區(qū)離相封閉母線絕緣電阻值過低處理方法

劉喜軍 趙海龍
(內(nèi)蒙古國華呼倫貝爾發(fā)電有限公司,內(nèi)蒙古呼倫貝爾 021025)

【摘 要】內(nèi)蒙古國華呼倫貝爾發(fā)電有限公司地處內(nèi)蒙古自治區(qū)東北部,約東經(jīng)119°、北緯49°,極寒地區(qū),年平均氣溫-2℃,我廠單機(jī)容量600MW,機(jī)組選用全連式離相封閉母線,額定電壓20kv,主回路額定電流25000A,廠用分支回路額定電流4000A;全連式離相封閉母線停機(jī)時(shí)投用微正壓裝置作為保護(hù)措施,冬季停機(jī)時(shí)由于環(huán)境溫度較低,導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)露受潮母線室外部分溫差較低,導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)露受潮,由于全連式離相封閉母線密封較好,潮氣無法排除,致使母線絕緣電阻值下降,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成機(jī)組啟機(jī)延遲。為此,本文對(duì)如何處理全連式離相封閉母線絕緣電阻進(jìn)行了研究,提高母線絕緣性能,保障發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】離相封閉母線 絕緣電阻 措施 研究

內(nèi)蒙古國華呼倫貝爾發(fā)電有限公司地處內(nèi)蒙古自治區(qū)東北部,極寒地區(qū),發(fā)電機(jī)出口選用全連式離相封閉母線,全連式離相封閉母線停機(jī)時(shí)投用微正壓裝置作為保護(hù)措施,全連式離相封閉母線停運(yùn)時(shí),微正壓裝置保壓壓力在0.3-2KPa,保壓時(shí)間在20min,母線密封較好,但由于冬季室外溫度低,運(yùn)行中的母線內(nèi)部發(fā)熱,母線內(nèi)外部溫差較大,導(dǎo)致母線內(nèi)壁結(jié)露受潮,由于母線密封較好,潮氣無法排出,致使母線絕緣電阻值下降,影響發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的可靠性;我公司1號(hào)機(jī)組在2015年2月21日啟機(jī)前測量發(fā)電機(jī)絕緣電阻值為4MΩ,發(fā)電機(jī)絕緣電阻值為歷次最低,經(jīng)分段查找發(fā)現(xiàn)離相封閉母線三相整體絕緣電阻值為3.5MΩ,分相測量A相25MΩ、B相3.5MΩ,C相3.5MΩ,母線經(jīng)過交流耐壓合格后正常投用;3月21日停機(jī)后再次測量發(fā)電機(jī)絕緣電阻值為4MΩ;下面就全連式離相封閉母線絕緣處理方法進(jìn)行研究,以便能快速提高母線絕緣電阻值和降低母線故障率。

1 封閉母線的類型及相關(guān)要求

一般來說封閉母線分為普通型和加強(qiáng)型兩種類型,普通型母線是嚴(yán)格按照施工規(guī)范加支架;加強(qiáng)型母線以母線外殼起支架作用,母線外殼強(qiáng)度是根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況以及支架間距來確定的。在產(chǎn)品定貨過程中要明確以下幾點(diǎn)要求:第一,母線的外觀及載流量要符合設(shè)計(jì)要求;第二,應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙確定母線的位置及標(biāo)高;第三,插接箱的位置和尺寸要正確;第四,補(bǔ)償裝置的具體位置要根據(jù)施工規(guī)范來確定;第五,根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況確定上下翻彎的位置;第六,根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)由廠商完善后編號(hào)。

2 離相封閉母線主要存在的問題

封閉母線絕緣是由絕緣子及密封隔斷裝置構(gòu)成。封閉母線隨著長期運(yùn)行,支持瓷瓶、觀察孔、蓋板等處密封條老化,導(dǎo)致封閉母線密封性下降,給其絕緣電阻帶來三方面不利影響。

2.1 出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象

結(jié)露指的是空氣中的水蒸氣遇冷凝成小水滴。封閉母線運(yùn)行過程中,由于發(fā)電機(jī)負(fù)載電流變化,其內(nèi)部導(dǎo)體發(fā)熱程度也隨之變化不同,溫度自然也不同。根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理,當(dāng)溫度在90℃時(shí),空氣的飽和水蒸氣密度可達(dá)418.3g。不同溫度,空氣的飽和水蒸氣密度不同。溫度升高,封母內(nèi)部空氣的飽和水蒸氣密度變大,由于密封性不佳,會(huì)繼續(xù)吸收封母外部周圍空氣中的水分,成為飽和空氣。但是隨著發(fā)電機(jī)負(fù)荷降低,電流減小,封母內(nèi)部溫度降低,空氣的飽和水蒸氣密度變小,內(nèi)部過量水分被析出,形成結(jié)露水。尤其是冬季氣候較極端,溫度變化較大,封閉母線中會(huì)析出更多的水分,嚴(yán)重影響封閉母線絕緣。

2.2 潮氣易侵入

封閉母線運(yùn)行過程中內(nèi)部溫度較高,當(dāng)空氣被加熱時(shí),熱空氣吸收空氣中的水分使自身成為飽和空氣,當(dāng)封閉母線導(dǎo)體發(fā)熱時(shí),封閉母線內(nèi)的空氣因受熱而吸收周圍空氣中的水分,形成飽和氣體,封閉母線內(nèi)的空氣被加熱后,由于封閉母線密封不嚴(yán),潮氣會(huì)從封閉母線的各個(gè)密封不好的地方進(jìn)入封閉母線內(nèi)部,機(jī)組在運(yùn)行期間潮氣會(huì)逐步蒸發(fā)掉,當(dāng)機(jī)組停運(yùn)后潮氣蒸發(fā)速度慢,造成封母絕緣能力降低。

2.3 內(nèi)部形成污穢層

由于密封性差,空氣中的雜質(zhì)包括一些粉塵進(jìn)入封閉母線后會(huì)穩(wěn)定的吸附在母線導(dǎo)體、支撐絕緣子、密封隔斷裝置或外殼的內(nèi)表面,或是吸附在封閉母線密封不嚴(yán)處,形成污穢層。由于封母內(nèi)部空氣狹小,平時(shí)無法處理,一旦受潮氣影響,污穢層中的可溶性鹽類被水份溶解,形成導(dǎo)電水膜,加劇絕緣子表面的絕緣電阻下降,泄漏電流增大,可能產(chǎn)生局部爬行放電。當(dāng)絕緣子的電阻下降到不能承受導(dǎo)體運(yùn)行電壓時(shí),在污穢層的表面就要發(fā)生閃烙,封閉母線閃烙的可能性大為增加。

3 離相母線絕緣電阻下降原因

3.1 母線內(nèi)外溫差較大

機(jī)組運(yùn)行期間母線溫度明顯高于環(huán)境溫度,冬季停機(jī)后母線溫度會(huì)迅速下降至環(huán)境溫度,此時(shí)母線內(nèi)部飽和水蒸氣密度也隨著溫度的變化而急劇下降,形成液態(tài)水,流于母線外殼下發(fā),冬季期間結(jié)霜或形成冰帶,嚴(yán)重影響母線絕緣;內(nèi)蒙古國華呼倫貝爾發(fā)電有限公司2015年2月13日停機(jī),室外環(huán)境溫度零下25℃,機(jī)組停機(jī)后第5天測量發(fā)電機(jī)絕緣電阻為4MΩ,經(jīng)3月20日檢查發(fā)現(xiàn)封母部分段有嚴(yán)重水漬現(xiàn)象。

3.2 支撐絕緣子損壞

內(nèi)蒙古國華呼倫貝爾發(fā)電有限公司2015年3月份對(duì)1號(hào)機(jī)組離相封閉母線支撐絕緣子進(jìn)行檢查和更換工作,發(fā)現(xiàn)母線室外部分絕緣子有損壞現(xiàn)象,室外絕緣子348個(gè),發(fā)現(xiàn)損壞絕緣子11個(gè),損壞率3%,室內(nèi)部分絕緣子未發(fā)現(xiàn)損壞現(xiàn)象,絕緣子損壞后母線絕緣將受到嚴(yán)重影響,機(jī)組運(yùn)行期間甚至?xí)l(fā)單相接地故障。

3.3 封母維護(hù)工作缺失及空氣循環(huán)干燥裝置的長期停用

內(nèi)蒙古國華呼倫貝爾發(fā)電有限公司#1、#2發(fā)電機(jī)的封閉母線自2010年末投產(chǎn)以來,歷次機(jī)組檢修均未重視其密封情況,未進(jìn)行有效維護(hù),僅通過高壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)來判斷其狀況。同時(shí),封閉母線配套采用的GZ45型封母空氣循環(huán)干燥裝置,雖然與一般微正壓裝置相比,對(duì)封閉母線的密封要求不是很高,同時(shí)由于維護(hù)工作的忽視和缺失,造成其處于長期停用檢修狀態(tài),沒有發(fā)揮出應(yīng)有的干燥除濕作用。這是造成封閉母線絕緣電阻值過低的主要原因之一。

4 防止母線絕緣下降措施

4.1 微正壓裝置的正確投用

封閉母線在運(yùn)行時(shí)由于自身發(fā)熱,其中的絕緣不會(huì)受潮。但是停運(yùn)時(shí)間長了,母線外面的潮氣會(huì)侵入并影響絕緣強(qiáng)度。所以設(shè)置了微正壓裝置,向封閉母線的外殼內(nèi)加入略微大于外部大氣壓的壓縮空氣,并不斷補(bǔ)氣以保持微正壓,使得大氣中的潮氣因?yàn)閴毫Φ陀谀妇€內(nèi)的空氣壓力而不能侵入。按照廠家說明的要求,調(diào)整裝置的進(jìn)氣,使得母線外殼內(nèi)的氣壓保持在要求的正壓值就可以了。新的母線微正壓裝置開始運(yùn)行一般都沒有問題,但是母線檢修后,其外殼的密封被破壞,造成正壓漏氣,無法在母線外殼內(nèi)建立為正壓。這是國內(nèi)微正壓母線的通病,一般來講,封閉母線的微正壓裝置在發(fā)電機(jī)組投運(yùn)前就應(yīng)當(dāng)投入運(yùn)行,以保證外部潮濕空氣不能進(jìn)入母線外殼內(nèi)部。不過從節(jié)約能源出發(fā),在我國一般地區(qū),在發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)可以不投,因?yàn)檫\(yùn)行時(shí)的母線發(fā)熱量已經(jīng)可以保證不會(huì)發(fā)生母線結(jié)露的情況?？梢栽诎l(fā)電機(jī)即將停下來前投入運(yùn)行,一直到下次發(fā)電機(jī)再投入運(yùn)行時(shí)結(jié)束。

4.2 使用憎水性支撐絕緣子

我公司兩臺(tái)機(jī)組發(fā)電機(jī)出口離相封閉母線均使用呈120°均勻分布的傳統(tǒng)瓷質(zhì)絕緣子支撐,但是瓷質(zhì)緣子表面易吸附潮氣形成水膜及易吸附鹽份和灰塵,使爬電比距變小從而使電氣絕緣下降,易發(fā)生爬電污閃使絕緣破壞導(dǎo)致電氣短路事故。亦或極易發(fā)生絕緣子受潮造成的絕緣值降低掩蓋真正的絕緣故障,極大影響發(fā)變組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。為消除上述缺點(diǎn)帶給機(jī)組的危害,我公司選定具有憎水性強(qiáng),冷熱膨脹系數(shù)低等優(yōu)點(diǎn)的高分子聚合物DMC絕緣子,用來替換原先瓷質(zhì)絕緣子。不飽和聚脂玻璃纖維增強(qiáng)團(tuán)狀模塑料,簡稱DMC,其玻璃纖維長度為8～13mm,適用于模塑結(jié)構(gòu)件、鑲嵌件,具有機(jī)械強(qiáng)度高、電氣性能優(yōu)良、收縮率低、阻燃、耐電弧、高耐電起痕性、憎水性強(qiáng)、耐熱等特性,制品可在155℃情況下長期使用。

4.3 修復(fù)并正確使用空氣循環(huán)干燥裝置

采用GZ45型封母空氣循環(huán)干燥裝置,該裝置應(yīng)用強(qiáng)迫風(fēng)冷封閉母線密閉空氣循環(huán)的工作原理和再生除濕工作原理,采用大流量空氣閉式循環(huán)干燥方式,使用大流量風(fēng)機(jī)把離相封閉母線殼內(nèi)空氣整體閉式循環(huán)到離相封閉母線殼外干燥裝置中進(jìn)行干燥再生處理后再送回離相封閉母線外殼內(nèi)部,密閉循環(huán),往復(fù)使用。裝置用分子篩作吸附劑,吸濕能力強(qiáng),使用壽命長。

4.4 定期維護(hù)

封閉母線的本身不需要進(jìn)行定期的維修檢查,運(yùn)行一段時(shí)間后,可利用發(fā)電機(jī)的檢修間隔做下列檢查:

(1)檢查封閉母線所有緊固部分(如絕緣子支撐,外殼底座及支、吊件,導(dǎo)體及外殼接頭與設(shè)備連接處等)的緊固件有無松動(dòng),如有松動(dòng)應(yīng)進(jìn)行緊固,特別是導(dǎo)體和外殼導(dǎo)電螺栓連接部分須緊固。

(2)運(yùn)行日久或安裝不當(dāng)也可能造成外殼個(gè)別地方密封不良,導(dǎo)致絕緣子或?qū)w等表面積灰臟塵,檢查時(shí)應(yīng)將母線與其它設(shè)備相連的伸縮節(jié)拆開,測量母線導(dǎo)體和外殼之間的絕緣電阻,如果所測的電阻值有顯著的降低時(shí)(與以前測得的電阻值比較),可能是絕緣子有臟污或損傷,需進(jìn)行清掃或更換之后再測量,其電阻值應(yīng)與前次測量相近。

(3)發(fā)現(xiàn)有漏水的痕跡,應(yīng)檢查該部分安裝情況和外殼的密封性能,找出漏水的原因并進(jìn)行修理,修理后進(jìn)行淋水試驗(yàn),合格后方可投入運(yùn)行。

(4)檢查密封件是否老化,漆層有否脫落,接地線是否可靠等。(5)有關(guān)漏氫檢測儀及探頭的維護(hù)請(qǐng)?jiān)斠姀S家提供的說明書。(6)空壓機(jī)運(yùn)行日久也要進(jìn)行維護(hù),如空壓機(jī)電機(jī)內(nèi)部進(jìn)行清掃、軸承加潤滑油潤滑等。

(7)為防止發(fā)電機(jī)封母再次受潮,大修中,我們聯(lián)系制造廠家,到廠指導(dǎo),同時(shí)制定詳細(xì)的檢修作業(yè)指導(dǎo)書,認(rèn)真檢查封母密封情況,將封閉母線上所有的密封墊予以統(tǒng)一更換,包括密封盤套(盤式絕緣子)、母線支撐絕緣子底座的密封膠墊、窺視窗密封膠墊。并將整個(gè)封閉母線進(jìn)行擦拭清掃,工作完成后進(jìn)行檢漏試驗(yàn),確保密封性符合要求。

(8)發(fā)電機(jī)停機(jī)檢修后,離相母線在投入運(yùn)行前其絕緣電阻一般較低,尤其在潮濕地區(qū)更是如此。這是因?yàn)橥C(jī)后,封閉母線外殼內(nèi)空氣結(jié)露,絕緣子、金具、導(dǎo)體受潮所致。因此在機(jī)組再一次啟動(dòng)前,應(yīng)提前測量母線的絕緣電阻,如電阻值很低,應(yīng)臨時(shí)拆除部分絕緣子及其支撐板,使外殼內(nèi)潮濕空氣流出,必要時(shí)殼內(nèi)應(yīng)通風(fēng)干燥,待絕緣電阻達(dá)到要求后方可投運(yùn)。

5 母線絕緣電阻恢復(fù)方法

(1)我廠在主變低壓側(cè)、高廠變高壓側(cè)封閉母線盤式絕緣子上方裝設(shè)了排氣孔,在母線因受潮而導(dǎo)致的絕緣低時(shí)可在投入封閉母線微正壓裝置的同時(shí)打開排氣孔,這樣更有利于潮氣散出。經(jīng)過反復(fù)測試,在安裝排氣孔后,母線絕緣恢復(fù)速度大大提高。

(2)為保證各接合面間能緊密接觸,需要調(diào)整各接合面加工平整,可以在接合面上涂上導(dǎo)電膏,這樣可以減少接觸電阻。

(3)用鋁制密封墊替代封閉母線外殼連接處和斷路器外殼兩側(cè)的橡膠密封墊,減小電流密度,增加導(dǎo)電面積。

(4)檢查處理平整短路條與封閉母線外殼間、短路條與壓緊墊片間的接觸面進(jìn)行,為盡量減小接觸電阻,在各接合面上涂上導(dǎo)電膏。

(5)盡量消除因運(yùn)行中振動(dòng)導(dǎo)致的螺栓壓緊墊片變形、螺栓松動(dòng)等可能引起的局部過熱現(xiàn)象。

(6)根據(jù)要求和力矩重新檢查緊固好緊固螺栓,處理局部翹曲的接合面,減少局部區(qū)域接觸電阻過大。

6 結(jié)語

經(jīng)以上論述,發(fā)電機(jī)封閉母線絕緣低直接影響機(jī)組啟機(jī)和安全穩(wěn)定運(yùn)行,將封閉母線絕緣子改為DMC材質(zhì)可提高絕緣子的機(jī)械強(qiáng)度和憎水性,同時(shí)也是保證封母絕緣的有效措施。對(duì)封母的及時(shí)維護(hù)和微正壓裝置的有效投用也可降低封母絕緣低的風(fēng)險(xiǎn),當(dāng)封母絕緣低時(shí)進(jìn)行及時(shí)有效的通風(fēng)可保證封母快速的恢復(fù)絕緣水平。

參考文獻(xiàn):

[1]羅俊華,邱毓昌,楊黎明.10kV及以上電力電纜運(yùn)行故障統(tǒng)計(jì)分析[J].高電壓技術(shù),2003,29(6):14-16.

[2]徐丙垠,李京,陳平,等.現(xiàn)代行波測距技術(shù)及其應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2001,25(23):62-65.

[3]覃劍,陳祥訓(xùn),鄭建超.行波在輸電線上傳播的色散研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),1999,19(9):27-30.

[4]葛耀中.新型繼電保護(hù)與故障測距原理與技術(shù)[M].西安:西安交通大學(xué)出版社,1998.

[5]李俊,范春菊.基于小波分析的電力電纜行波故障測距[J].繼電器, 2005,33(14):15-18.

[6]王征.小波分析檢測線纜故障的應(yīng)用研究[J].高電壓技術(shù),2007,33 (5):155-157.

[7]何正友,錢清泉.電力系統(tǒng)暫態(tài)信號(hào)的小波分析方法及其應(yīng)用(一)小波變換在電力系統(tǒng)暫態(tài)信號(hào)分析中的應(yīng)用綜述[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào),2002,14(4):1-5.