王振羽 宋明鈺 薄巖 吳強(qiáng) 趙卓

摘要：根據(jù)豐滿水電站全面治理（重建）工程的實(shí)際情況，介紹了本項(xiàng)目離相封閉母線設(shè)計(jì)中的主要技術(shù)問題，從選型、布置、結(jié)構(gòu)及發(fā)電機(jī)主出線連接處磁屏蔽、防凝露裝置的選型設(shè)計(jì)等多方面論述了豐滿水電站全面治理工程在離相母線上采取的各項(xiàng)技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：離相封閉母線;G245-Ⅱ空氣循環(huán)干燥裝置;豐滿水電站全面治理

中圖分類號(hào)：TV52

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-5922（2020）12-0189-04

0 引言

水電站的全面治理工程是通過新建大壩恢復(fù)其原水電站的任務(wù)和功能，新建位置則在原大壩下游120m處。電站將新建6臺(tái)單機(jī)20萬kW混流式水輪發(fā)電機(jī)組，保留原三期工程2臺(tái)14萬kW機(jī)組，總裝機(jī)容量達(dá)到148萬kW-h，屆時(shí)年均發(fā)電量達(dá)17.09億kW，以500kV電壓接人吉林電網(wǎng)。經(jīng)全面治理的豐滿水電站仍是東北電網(wǎng)中的一座骨干電站，在供電、體統(tǒng)調(diào)頻、事故備用方面具有重要作用。豐滿水電站全面治理（重建）工程發(fā)電機(jī)出口電壓為15.75kV，設(shè)有6臺(tái)550kV變壓器，采用6組發(fā)電機(jī)一變壓器單元接線。

1 封閉母線的選型

1.1 封閉母線的相關(guān)定義

封閉母線是用外殼將導(dǎo)體連同絕緣等封閉起來的組合體，根據(jù)外殼的材質(zhì)又分為非金屬封閉母線和金屬封閉母線。金屬封閉母線通常根據(jù)封閉的原理、結(jié)構(gòu)、冷卻方式和接地方式進(jìn)行分類，有共箱母線、共箱隔相母線、離相母線、分段絕緣離相母線、全連式離相母線等。尤其是在主變壓器進(jìn)線端和發(fā)電機(jī)主出現(xiàn)端普遍運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)主回路與高壓廠分支、勵(lì)磁分支和PT分支等一次回路傳輸電能。

1.2 封閉母線的選型

如表1所示根據(jù)《水力發(fā)電廠機(jī)電設(shè)計(jì)規(guī)范》要求機(jī)組容量為100MW以上則應(yīng)采用全連式離相封閉母線。使用全連式離相封閉母線可以消除母線附近鋼構(gòu)（包括混凝土中的鋼筋），由于磁感發(fā)熱情況的產(chǎn)生，不但減輕了導(dǎo)體和絕緣子的機(jī)械載荷，還極大程度的減小了母線間的電動(dòng)力，避免了相間故障發(fā)生，即便是絕緣子對(duì)地閃絡(luò)，也不會(huì)造成變壓器與發(fā)電機(jī)主回路上相間短路。

2 封閉母線結(jié)構(gòu)與布置特點(diǎn)

2.1 布置特點(diǎn)

各機(jī)器設(shè)備封閉母線均采用銅編織線軟連接從發(fā)電機(jī)主出線引出，在+199.70層主機(jī)房內(nèi)T接PT柜，穿墻進(jìn)入發(fā)電機(jī)電壓配電裝置室中，接電制動(dòng)短路開關(guān)，在上行進(jìn)入+205.10層發(fā)電機(jī)出口斷路器室與發(fā)電機(jī)出口斷路器（GCB）連接;經(jīng)CCB后與主變壓器低壓側(cè)連接;在GCB發(fā)電機(jī)側(cè)支接勵(lì)磁分支到勵(lì)磁變高壓側(cè);在GCB的主變側(cè)支接廠用分支，連接位于+199.70層發(fā)電機(jī)電壓配電裝置室中的高壓廠用變壓器和電壓互感器避雷器柜。詳細(xì)布置走向見“圖1豐滿水電站全面治理（重建）工程離相母線斷面布置圖”。

2.2 封閉母線的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

2.2.1 發(fā)電機(jī)主出線基坑開孔電磁屏蔽

在進(jìn)行豐滿水電站全面治理（重建）工程的離相封閉母線設(shè)計(jì)時(shí)為防止發(fā)電機(jī)主出線部位鋼構(gòu)件及基坑混凝土內(nèi)鋼筋發(fā)熱，特別設(shè)計(jì)了發(fā)電機(jī)基坑主出線附近的磁屏蔽板。根據(jù)電磁場(chǎng)理論，產(chǎn)生發(fā)熱的主要原因是帶電母線漏磁在臨近鋼構(gòu)件上產(chǎn)生渦流，使得鋼構(gòu)件的熱損耗功率增加，母線電流越大，溫升就越高;構(gòu)件距母線漏磁點(diǎn)的距離越近，溫升就越高，即通過鋼構(gòu)件的交變磁通量越大、鋼構(gòu)件離母線漏磁點(diǎn)的距離越近發(fā)熱就越嚴(yán)重。本工程發(fā)電機(jī)主出線與離相母線的連接部位，暴露于基坑中，相當(dāng)于一節(jié)敞露母線。發(fā)電機(jī)主出線和離相母線接口的鋼構(gòu)件和附近基坑壁混凝土內(nèi)的鋼筋均暴露于該處的電磁場(chǎng)中。屏蔽原理：由于電磁場(chǎng)在導(dǎo)電介質(zhì)中傳播時(shí)會(huì)衰減，故可以采用一定厚度的金屬材料屏蔽母線產(chǎn)生的電磁場(chǎng)，防止電磁場(chǎng)作用在混凝土中的鋼筋上，以達(dá)到磁屏蔽保護(hù)的作用。屏蔽方法：在混凝土上一定范圍內(nèi)敷設(shè)一定厚度的金屬材料。在本工程中采用非導(dǎo)磁的高導(dǎo)電率的材料——鋁板。屏蔽結(jié)構(gòu)的型式：相對(duì)于其他屏蔽結(jié)構(gòu)而言（如柵格式結(jié)構(gòu)），板式結(jié)構(gòu)具有加工、安裝方便，且屏蔽效果更好。經(jīng)嚴(yán)格的損耗和溫升計(jì)算及仿真建模驗(yàn)證.最終確定本工程的發(fā)電機(jī)主出線基坑墻孔磁屏蔽采用10mm的鋁板，用不銹鋼膨脹螺栓固定在基坑壁上，其主要目標(biāo)是為了避免因鋁板接觸不良問題引起的發(fā)熱問題，屏蔽鋁板間對(duì)接滿焊連接固定，詳見圖2發(fā)電機(jī)主出線基坑墻孔磁屏蔽。

2.2.2 選擇C245-Ⅱ型空氣循環(huán)干燥裝置作為母線的防凝露裝置

豐滿水電站為滿足系統(tǒng)調(diào)度要求，故將系統(tǒng)調(diào)頻、備用以及調(diào)峰等任務(wù)啟動(dòng)時(shí)間設(shè)置在停機(jī)一段時(shí)間后迅速啟動(dòng)，主要是為了避免機(jī)組啟停頻繁操作現(xiàn)象的發(fā)生。本工程作為水電項(xiàng)目，環(huán)境中水氣比較豐沛，潮濕，母線大部分布置在地下廠房中，機(jī)組停運(yùn)后，可能發(fā)生母線內(nèi)凝露，降低母線絕緣，影響運(yùn)行安全。豐滿水電站是東北電網(wǎng)中的骨干電站，水電站的安全可靠性運(yùn)行在系統(tǒng)中占據(jù)重要位置，尤其是封閉母線主回路設(shè)備和防凝露裝置。在工程應(yīng)用中適用于離相封閉母線的防凝露裝置有電加熱裝置、熱風(fēng)保養(yǎng)裝置、微正壓裝置和空氣循環(huán)干燥裝置等。其中，電加熱裝置是對(duì)絕緣子直接加熱除濕，因絕緣子封閉于母線外殼中，此種方法并不能將水氣驅(qū)除出母線，蒸發(fā)的水蒸氣依然在母線內(nèi)，故不常用;熱風(fēng)保養(yǎng)裝置是在母線停運(yùn)再啟動(dòng)前對(duì)母線內(nèi)用熱風(fēng)干燥保養(yǎng)以提高母線絕緣性能，因其不能在母線運(yùn)行時(shí)使用，可作為母線的一種輔助防凝露裝置;該裝置對(duì)母線密封性要求極高，尤其是在母線一段時(shí)間運(yùn)行后造成的密封件老化和檢修原因，導(dǎo)致微正壓無法母線內(nèi)部建立。在工程實(shí)踐中，在運(yùn)行一段時(shí)間后，使用微正壓的廠家普遍反映，該裝置的效果不理想?？諝庋h(huán)干燥裝置作為一種升級(jí)換代產(chǎn)品，綜合了微正壓裝置和熱風(fēng)保養(yǎng)裝置的有點(diǎn)，以母線內(nèi)相對(duì)濕度為控制指標(biāo)，主動(dòng)去除母線內(nèi)部的潮氣，徹底解決了母線的凝露問題。豐滿水電站全面治理（重建）工程離相封閉母線最終選用專利產(chǎn)品G245-Ⅱ型封閉母線空氣循環(huán)干燥裝置，作為母線的防凝露裝置。裝置的控制柜布置在GCB室，在A2，C2段進(jìn)氣，B2段回氣，在遠(yuǎn)端（備連接端）設(shè)設(shè)置三相連通管，形成閉合循環(huán)回路;濕度監(jiān)測(cè)探頭裝設(shè)在回氣口附近，通過相對(duì)濕度的測(cè)量值來控制裝置的啟停。

2.2.3 合理的母線分段

豐滿水電站全面治理（重建）工程，采用地下廠房，空間布置比較緊湊，所以在母線布置走向方面需對(duì)運(yùn)輸要求和現(xiàn)場(chǎng)安裝重點(diǎn)考慮，尤其是離相母線，避免因?yàn)榉侄尾荒芴L、太短或太過零碎等問題使現(xiàn)場(chǎng)安裝焊接工人工作量加重。因此，主回路離相母線根據(jù)廠房結(jié)構(gòu)及布局走向被分成了每相8個(gè)制造段;勵(lì)磁分支、廠用分支和PT/LA分支另行單獨(dú)分段。

3 結(jié)語

豐滿水電全面治理工程（重建）中離相封閉母線設(shè)計(jì)，在選料方面一定要嚴(yán)格把關(guān)，其設(shè)計(jì)要求必須滿足水電站安全可靠性運(yùn)行和相關(guān)規(guī)范要求，避免出現(xiàn)因布置空間狹小使封閉母線布置路徑復(fù)雜化。選型設(shè)計(jì)的離相母線具有可靠性高，系統(tǒng)簡單便于安裝維護(hù)，可靠性高的特點(diǎn)。母線整體布置簡潔緊湊，布局合理美觀大方。充分考慮了發(fā)電機(jī)主出線與離相母線接口附近基坑的電磁屏蔽問題，采用鋁板對(duì)基坑發(fā)電機(jī)主出線孔附近進(jìn)行了合理的電磁屏蔽，防止了發(fā)電機(jī)主出線附近基坑壁混凝土中鋼筋的發(fā)熱損耗。選用G245-Ⅱ型封閉母線空氣循環(huán)干燥裝置作為封閉母線的防凝露裝置，徹底解決了水電項(xiàng)目母線內(nèi)易凝露，母線絕緣隨凝露降低的問題，提高了電站安全運(yùn)行的可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1]郝鵬超，封閉母線防水性能研討[J].智能建筑電氣技術(shù)，2019，13（03）：90-93.

[2]歐異瑋，離相封閉母線微正壓裝置改進(jìn)分析[J].中國設(shè)備工程，2019（04）：69-70.

[3]許震，陸剛.發(fā)電廠離相封閉相母線防結(jié)露裝置的新應(yīng)用[J].電力與能源，2018，3（05）：677-678+713.

[4]袁峰，一種快速提升共箱封閉母線絕緣的循環(huán)熱保養(yǎng)技術(shù)[J].電氣時(shí)代，2018（06）：50-51.

[5]蔣宜杰，王賀，水電站離相封閉母線支撐絕緣子放電故障分析及處理[J].四川水力發(fā)電，2017，36（06）：107-109.

[6]呂偉，段宏全，于躍，等.發(fā)電機(jī)封閉母線防結(jié)露技術(shù)研究[J].化學(xué)工程與裝備，2017（05）：178-179.

[7]王洪見，馮超，秦傳儉，等.封閉母線現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓試驗(yàn)問題分析[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2016（12）：111-112.

[8]丁浩，共箱封閉母線絕緣性能分析與探討[J].民營科技，2016（10）：55.

[9]趙志清，楊國慶，水電廠封閉母線電流互感器故障處理及分析[J].云南水力發(fā)電，2016，32（02）：127-129.

[10]豆占良，張立功，宋柏陽.電廠封閉母線絕緣下降的原因分析與處理措施[J].電力科學(xué)與工程，2016，32（02）：37-42.