福建福海創(chuàng)石油化工有限公司 席中山

1 封閉母線產(chǎn)生凝露的危害

由于離相封閉母線是一種密閉的管道，當(dāng)運(yùn)行條件改變或氣候條件變化時(shí)，內(nèi)部易產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象，從而降低母線絕緣性能。嚴(yán)重時(shí)可引發(fā)單相接地事故，給發(fā)電企業(yè)的安全運(yùn)行帶來(lái)隱患。

2 封閉母線產(chǎn)生凝露的原因

2.1 運(yùn)行溫度

機(jī)組運(yùn)行時(shí)，母線內(nèi)導(dǎo)體和外殼的溫度較高。而機(jī)組停機(jī)后，母線內(nèi)導(dǎo)體和外殼的溫度將快速下降。正常運(yùn)行時(shí)，母線內(nèi)空氣溫度為70℃左右，每立方米空氣中飽和水蒸氣密度為196.8克，而機(jī)組停機(jī)后（以環(huán)境溫度20℃為例）母線內(nèi)的空氣溫度則將為20℃，每立方空氣飽和水蒸氣密度為17.28克。即母線內(nèi)的空氣溫度有正常運(yùn)行的70℃下降到20℃時(shí)，每立方米空氣中將有179.52克液態(tài)水析出。這些水將嚴(yán)重的影響母線和外殼之間的絕緣，導(dǎo)致絕緣降低或擊穿。

2.2 潮氣浸入

發(fā)電機(jī)每次停機(jī)檢修或臨修，封閉母線易被空氣中的潮氣、雨水、濃霧等侵入，造成停機(jī)受潮，每次開機(jī)均需處理封閉母線的絕緣，嚴(yán)重時(shí)影響按時(shí)開機(jī)。陰雨天開機(jī)時(shí)封閉母線的絕緣往往更是不合格，造成開機(jī)時(shí)間延遲。

2.3 封閉母線密封性差

封閉母線的母線筒是密封的，但很多發(fā)電企業(yè)封閉母線筒不能做到完全密封。常見原因如下。

2.3.1 封閉母線自身結(jié)構(gòu)的缺陷

每段封閉母線有外殼、導(dǎo)體、絕緣子3部分組成，外殼與導(dǎo)體通過(guò)絕緣子將位置相對(duì)固定，為達(dá)到封閉母線良好密封，絕緣子底座應(yīng)與底座鋁蓋板之間接觸面緊密，并增加接觸面圓形橡膠墊圈。但橡膠墊圈老化或臟污容易影響其密封性。

2.3.2 封閉母線的焊接質(zhì)量差

由于封閉母線大部分的連接是通過(guò)焊接（包括制造廠的連接），而封閉母線的外殼為鋁材，鋁板易和氧起作用，在其表面生成一層致密而又難熔的氧化膜，且氧化膜的比重也大，不易浮出熔池而形成焊縫夾渣；另外，液態(tài)鋁可溶解大量氫氣，固態(tài)鋁幾乎不溶解氫，因此熔化的焊縫金屬快速冷卻與凝固時(shí)，氫氣來(lái)不及析出，容易在焊縫中聚集形成氣孔；焊接環(huán)境潮濕等因素也會(huì)影響焊接處的密封性能。

2.3.3 長(zhǎng)度運(yùn)輸問(wèn)題

由于封母很長(zhǎng)，不可能在出廠前直接焊接。只能分段運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)焊接組裝。途中顛簸碰撞便會(huì)導(dǎo)致封母變形，安裝時(shí)無(wú)法嚴(yán)絲合縫。

2.3.4 現(xiàn)場(chǎng)裝配不到位

受限于安裝單位技術(shù)水平和施工位置，在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)可能出現(xiàn)應(yīng)該在封母內(nèi)部打膠的地方不打膠、應(yīng)該加裝石棉墊的地方不加裝、應(yīng)該安裝密封圈的地方不安裝等問(wèn)題。由于個(gè)別區(qū)域位置較為隱蔽，不便于驗(yàn)收，可能存在驗(yàn)收忽略的情況。

2.3.5 不規(guī)范的操作

封母組裝完畢后施壓發(fā)現(xiàn)處處漏氣，此時(shí)已經(jīng)來(lái)不及卸下來(lái)重新組裝。大多安裝單位的常規(guī)的做法就是在漏氣點(diǎn)外面涂抹大量的密封膠。這種做法可以臨時(shí)解決漏氣問(wèn)題，但時(shí)間一長(zhǎng)，由于封母內(nèi)壓力作用、封母殼體受溫度影響變化、密封膠老化與開裂，致使這些漏氣點(diǎn)再次出現(xiàn)[1]。

2.3.6 劣質(zhì)的密封材料。包括：石棉墊、密封圈、盤套等等，這些材料一定時(shí)間后會(huì)失去密封效果。

2.3.7 抽頭出線處密封不嚴(yán)。應(yīng)采用絕緣板上加裝接線柱的方法將內(nèi)外出線相接。

3 封閉母線解決凝露的常用辦法

為防止封閉母線內(nèi)凝露，結(jié)緣低等問(wèn)題，通常會(huì)采用以下幾種方法。

3.1 封閉母線外殼內(nèi)通自然風(fēng)

應(yīng)用此種方式，一般是在機(jī)組停機(jī)后和在開機(jī)前，為解決封閉母線固體絕緣而采取的一種臨時(shí)措施。這種方法比較簡(jiǎn)單，能有效解決機(jī)組開機(jī)前封閉母線絕緣電阻較低而影響開機(jī)的問(wèn)題。但這種方法并不能解決封閉母線外殼內(nèi)空氣相對(duì)濕度大的問(wèn)題。適用性較差，不能使用與特別潮濕的環(huán)境情況。如海邊、水電站旁等。

3.2 封閉母線外殼內(nèi)充熱風(fēng)

這種方法是在封閉母線的充氣管路中加裝熱風(fēng)保養(yǎng)裝置，在發(fā)電機(jī)開機(jī)前1-2小時(shí)投入熱風(fēng)保養(yǎng)裝置，將干燥的熱風(fēng)通入母線夾層，快速的置換出母線內(nèi)的潮濕空氣，50-110分鐘后關(guān)停熱風(fēng)保養(yǎng)裝置啟動(dòng)發(fā)電機(jī)。這種方法比自然通風(fēng)有所改進(jìn)，通入的熱風(fēng)能驅(qū)走部分潮濕空氣，還能提高母線內(nèi)空調(diào)的飽和含濕值，降低相對(duì)濕度，使封閉母線的絕緣很快建立起來(lái)。但是，由于母線內(nèi)導(dǎo)體及外殼均為鋁制，傳熱效果好，散熱快。故一旦停止加熱或沿母線方向距離加熱點(diǎn)較遠(yuǎn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)降溫。隨著溫度的降低，空氣中的水蒸氣將重新凝結(jié)成液態(tài)水，從而產(chǎn)生母線分段絕緣不合格的情況。另一方面，當(dāng)母線內(nèi)部濕度很大時(shí)，在外部氣溫降低的過(guò)程中，由于內(nèi)部溫度的升高，就會(huì)出現(xiàn)外殼內(nèi)壁表面空氣降低到露點(diǎn)溫度的逆效應(yīng)。母線內(nèi)壁表面產(chǎn)生水滴凝結(jié)，嚴(yán)重影響母線的絕緣。

3.3 封閉母線外殼內(nèi)充微正壓干燥空氣

這種方法在國(guó)內(nèi)比較常用，是對(duì)封閉母線外殼內(nèi)充入經(jīng)微正壓裝置過(guò)濾后的干燥、清潔空氣。并使封閉母線外殼內(nèi)的空氣壓力略高于外界大氣壓，一般為 300-2500Pa，形成氣封的作用。這樣，外界潮濕空氣及灰塵就不能進(jìn)入封閉母線外殼，從而保證了封閉母線的絕緣要求。

現(xiàn)國(guó)內(nèi)微正壓裝置按干燥方式大體分為冷凍干燥式與高效分子篩干燥式。冷凍干燥式輸出氣體干燥度露點(diǎn)為-15℃，適用于南方發(fā)電企業(yè)選配。高效分子篩干燥式輸出氣體干燥度露點(diǎn)：最高可達(dá)-70℃。

3.3.1 冷凍干燥式微正壓裝置

壓縮空氣中水蒸氣的量是由壓縮空氣的溫度決定的：在保持壓縮空氣壓力基本不變的情況下，降低壓縮空氣的溫度可減少壓縮空氣中的水蒸氣含量，而多余的水蒸氣會(huì)凝結(jié)成液體。冷凍凈化干燥方式就是利用這一原理采用制冷技術(shù)干燥壓縮空氣的[2]。

冷凍凈化干燥方式的制冷系統(tǒng)屬于壓縮式制冷，由制冷壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥等四個(gè)基本部件組成。它們之間用管道依次連接，形成一個(gè)密閉的系統(tǒng)，制冷劑在系統(tǒng)中不斷地循環(huán)流動(dòng)，發(fā)生狀態(tài)變化并與壓縮空氣和冷卻介質(zhì)進(jìn)行熱量交換。工作過(guò)程如下（圖1）。

圖1 冷凍干燥裝置制冷系統(tǒng)流程圖

制冷壓縮機(jī)將蒸發(fā)器內(nèi)的低壓（低溫）制冷劑吸入壓縮機(jī)汽缸內(nèi)，制冷劑蒸汽經(jīng)過(guò)壓縮，壓力、溫度同時(shí)升高；高壓高溫的制冷劑蒸汽被壓至冷凝器，在冷凝器內(nèi)，溫度較高的制冷劑蒸汽與溫度比較低的冷卻水或空氣進(jìn)行熱交換，制冷劑的熱量被水或空氣帶走而冷凝下來(lái)，制冷劑蒸汽變成了液體。這部分液體再被輸送至膨脹閥，經(jīng)過(guò)膨脹閥節(jié)流成了低溫低壓的液體并進(jìn)入蒸發(fā)器；在蒸發(fā)器內(nèi)低溫、低壓的制冷劑液體吸收壓縮空氣的熱量而汽化（俗稱“蒸發(fā)”），而壓縮空氣得到冷卻后凝結(jié)出大量的液體水；蒸發(fā)器中的制冷劑蒸汽又被壓縮機(jī)吸走，這樣制冷劑便在系統(tǒng)中經(jīng)過(guò)壓縮、冷凝、節(jié)流、蒸發(fā)這樣四個(gè)過(guò)程，從而完成了一個(gè)循環(huán)。

在冷凍干燥裝置的制冷系統(tǒng)中，蒸發(fā)器是輸送冷量的設(shè)備，制冷劑在其中吸收壓縮空氣的熱量，實(shí)現(xiàn)脫水干燥的目的。壓縮機(jī)是心臟，起著吸入、壓縮、輸送制冷劑蒸汽的作用。冷凝器是放出熱量的設(shè)備，將蒸發(fā)器中吸收的熱量連同壓縮機(jī)輸入功率轉(zhuǎn)化的熱量一起傳遞給冷卻介質(zhì)（如水或空氣）帶走。膨脹閥/節(jié)流閥對(duì)制冷劑起節(jié)流降壓作用、同時(shí)控制和調(diào)節(jié)流入蒸發(fā)器中制冷劑液體的數(shù)量，并將系統(tǒng)分為高壓側(cè)和低壓側(cè)兩大部分。冷凍凈化干燥方式裝置還包含能量調(diào)節(jié)閥、高低壓保護(hù)器、自動(dòng)排污閥、控制系統(tǒng)等部件。

利用冷凍凈化干燥方式原理生產(chǎn)出的封母微正壓裝置，輸出干燥氣體露點(diǎn)可達(dá)-15℃（加壓露點(diǎn)2～10℃〔進(jìn)氣溫度＜50℃〕），但由于其沒有壓縮空氣損耗也被廣泛采用。

3.3.2 高效分子篩干燥式微正壓裝置

高效分子篩干燥方式是通過(guò)“壓力變化”來(lái)達(dá)到干燥效果。由于空氣容納水汽的能力與壓力呈反比。其干燥后的一部分干燥空氣（稱為再生氣）減壓膨脹至大氣壓，這種壓力變化使膨脹空氣變得更加干燥，然后讓它流過(guò)未接通氣流的需再生的干燥劑層（即已吸收足夠水汽的干燥塔），干燥的再生氣吸出干燥劑里的水分，將其帶出干燥劑來(lái)達(dá)到脫濕干燥的目的。高效分子篩干燥方式是利用無(wú)熱再生，變壓吸附的原理工作的。這種干燥方式一般要消耗15%左右的再生壓縮空氣。但由于其輸出干燥氣體露點(diǎn)很高最高可達(dá)：－70℃，實(shí)用度高。

3.4 封閉母線外殼加裝恒溫加熱裝置

這種方法是在封閉母線外殼上加裝電加熱裝置。由于封閉母線是從發(fā)電機(jī)連至變壓器等設(shè)備，電加熱器裝置需要沿封閉母線布置方向依次加裝。在開機(jī)前先通電加熱裝置，給封閉母線加熱，以提高封閉母線的絕緣電阻。但空氣中的水分并沒有去除，成較高，布置較為困難，故采用較少。

3.5 風(fēng)循環(huán)式空氣干燥、凈化裝置

將封閉母線在適當(dāng)?shù)奈恢眠B通，使干燥、凈化的空氣在封閉母線中行程閉路循環(huán)，在空氣循環(huán)過(guò)程中，母線內(nèi)的空氣被連續(xù)干燥、凈化，不斷的除濕。當(dāng)母線內(nèi)空氣達(dá)到一定潔凈程度時(shí)，設(shè)備停止循環(huán)。這種方法可有效除濕，但運(yùn)行成本高，且制造、生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)安裝中對(duì)母線外殼的氣密性要求苛刻。一般用于大型臨界、超臨界、超超臨界機(jī)組的封閉母線保護(hù)中。

3.6 采用憎水性絕緣子

即將母線與外殼之間的絕緣子采用具有憎水性能的絕緣子。當(dāng)外殼內(nèi)的空氣結(jié)露時(shí)，絕緣子的絕緣性能不受影響。但由于該絕緣子采用有機(jī)材料制成，在高溫下容易老化，使用壽命經(jīng)受影響。該種方法只是提高了母線內(nèi)絕緣子的固體絕緣，不能解決母線內(nèi)空氣相對(duì)濕度大的問(wèn)題。如遇陰雨天開機(jī)，此方法效果不明顯，目前國(guó)內(nèi)只有極少數(shù)企業(yè)采用。

4 新技術(shù)

眾所周知，封閉母線筒的構(gòu)造由屋內(nèi)、屋外兩大部分構(gòu)成，屋內(nèi)與屋外由穿墻擱板隔離，屋內(nèi)、外封母筒內(nèi)縫隙很?。ㄗⅲ何⒄龎貉b置必須對(duì)屋內(nèi)屋外封母分別供氣）。由于封閉母線材質(zhì)為鋁，加之我國(guó)氣候的特殊性，屋外部分極易受溫度影響。溫度的變化（尤其北方冬季）加之充入封閉母線筒內(nèi)的氣體干燥度不合格勢(shì)必造成封母外殼內(nèi)壁結(jié)露、盤套積水等，造成屋外部分封閉母線筒內(nèi)相對(duì)濕度降低，給封閉母線運(yùn)行安全帶來(lái)隱患。由于屋外封閉母線筒內(nèi)的氣體干燥情況看不見、摸不著，故封母防結(jié)露在線監(jiān)測(cè)裝置孕育而生。

母防結(jié)露在線監(jiān)測(cè)裝置是專門針對(duì)國(guó)內(nèi)外發(fā)電企業(yè)封閉母線最新研發(fā)生產(chǎn)的智能型監(jiān)測(cè)裝置。該裝置可大大降低封母閃烙、結(jié)露等情況的發(fā)生，是所有發(fā)電企業(yè)封閉母線不可或缺的新型智能監(jiān)測(cè)裝置。本裝置可分別對(duì)A、B、C 三相封閉母線筒內(nèi)的氣體干燥度情況實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、獨(dú)立顯示；并具有聲光告警功能、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能、自動(dòng)排氣功能。本裝置是通過(guò)分別安裝在A、B、C 三相封母筒末端上的三個(gè)進(jìn)口精密探頭對(duì)各相封母筒內(nèi)的干燥度情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并通過(guò)三塊精密儀表單獨(dú)就地顯示與控制。例如：當(dāng)A 相封母監(jiān)測(cè)儀表檢測(cè)到A 相封母內(nèi)的氣體干燥度低于設(shè)定值時(shí)，A 相告警指示燈、蜂鳴器開啟，安裝在A 相末端的泄壓閥自動(dòng)打開，將超標(biāo)氣體排出，氣體達(dá)標(biāo)后，聲光告警停止，泄壓閥自動(dòng)關(guān)閉。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我們應(yīng)在了解封閉母線凝露的原因，分析出結(jié)果，采用針對(duì)性的防凝露裝置才能有效的減少母線凝露造成的危害。配上合適的監(jiān)控設(shè)備，能進(jìn)一步完善母線的保養(yǎng)保護(hù)，為安全生產(chǎn)提供更好的條件。