黃世超,羅 勇,劉 凱
(雅礱江流域水電開發(fā)有限公司,成都 610051)
封閉母線是一種常用的接線方式,主要應(yīng)用于發(fā)電機(jī)變壓器組一體化裝備,通常分為共箱封閉母線和離相封閉母線。離相封閉母線具有避免相間短路、減少相間短路電動力、消除鋼結(jié)構(gòu)發(fā)熱、維護(hù)工作量小、運(yùn)行可靠性高等優(yōu)點(diǎn),作為大電流傳輸裝置[1]廣泛應(yīng)用于100 MW以下的發(fā)電機(jī)出口至主變低壓側(cè)之間。
某大型水力發(fā)電廠發(fā)電機(jī)組采用離相封閉母線作為發(fā)電機(jī)、主變壓器、廠用變壓器、勵磁變壓器的連接裝置,電壓等級20 kV(AC),采用空氣自然冷卻形式。封閉母線的導(dǎo)體與地之間的設(shè)備有:絕緣子、電流互感器、電壓互感器、避雷器、電壓傳感器、絕緣隔板[2]。
在機(jī)組檢修期間,對封閉母線內(nèi)的所有設(shè)備進(jìn)行了拆解、檢修、回裝。回裝完成后檢查各設(shè)備無明顯異常,按計(jì)劃對封閉母線做交流耐壓試驗(yàn)。試驗(yàn)前測試離相封閉母線各段的絕緣電阻阻值正常,滿足交流耐壓試驗(yàn)條件。
交流試驗(yàn)期間,A相及B相在封閉母線內(nèi)部出現(xiàn)“啪”“啪”的放電聲。耐壓試驗(yàn)設(shè)備上顯示電壓已達(dá)到43 kV,放電期間電壓無明顯變化,電流值無波動。C相在PT柜處擊穿點(diǎn)出現(xiàn)可見光,耐壓試驗(yàn)設(shè)備上顯示擊穿電壓已達(dá)到45 kV,擊穿瞬間電壓降至0 V,電源開關(guān)跳閘。
依據(jù)設(shè)備試驗(yàn)時的條件及狀態(tài)可知,試驗(yàn)時,電壓互感器和避雷器均與封閉母線脫離,設(shè)備間距大于2 m;封閉母線與發(fā)電機(jī)、主變壓器、廠用變壓器、勵磁變壓器之間的軟連接均已拆除,間距為400 mm。初步分析可知,試驗(yàn)放電現(xiàn)象與上述設(shè)備無關(guān)。
由現(xiàn)象可知,C相的放電點(diǎn)在放電瞬間有明顯的可見光,通過錄制的視頻可以清晰識別故障點(diǎn)就在PT柜內(nèi),具體位置還需要進(jìn)一步判斷。
A相和B相的放電點(diǎn)與PT柜無關(guān),存在于封閉母線內(nèi)部。由于封閉母線內(nèi)部設(shè)備有絕緣子、電流互感器和空氣,考慮到空氣間隙距離為260 mm,遠(yuǎn)高于20 kV的電氣安全距離180 mm,基本排除空氣擊穿可能性。初步判斷故障點(diǎn)可能與電流互感器和絕緣子相關(guān)。
(1) C相PT柜放電分析
由PT柜結(jié)構(gòu)可知,PT柜分為三個隔斷,其中兩端的隔斷都是安裝的PT,高壓側(cè)與地之間為絕緣隔板,由于放電瞬間可見的絕緣隔板側(cè)沒有電弧光,因此可以判定放電點(diǎn)在中間隔斷[3]。拆除PT柜側(cè)面的密封板后,進(jìn)入PT柜中間隔斷檢查,未發(fā)現(xiàn)明顯的放電痕跡,為排除污閃影響,對絕緣隔板和電壓傳感器表面進(jìn)行了清潔。檢查無遺留物后對設(shè)備再次開展耐壓試驗(yàn)并采用手機(jī)錄像方式進(jìn)行記錄,試驗(yàn)中再次出現(xiàn)放電擊穿現(xiàn)象。結(jié)合錄像分析,放電點(diǎn)在高壓側(cè)與中性點(diǎn)電纜間。測量兩者尺寸,PT柜高壓側(cè)靜觸頭與中性點(diǎn)電纜最近點(diǎn)間距為120 mm,即空氣間距為120 mm。初步分析放電原因?yàn)榭諝忾g距偏小,中性點(diǎn)電纜已使用8年,表皮絕緣老化導(dǎo)致絕緣能力下降,疊加空氣間隙偏小最終導(dǎo)致放電擊穿現(xiàn)象。往年一直試驗(yàn)?zāi)苷Mㄟ^是由于電纜無老化、絕緣能力較強(qiáng),與空氣絕緣疊加后能承受48 kV電壓。
(2) A、B相放電原因查找
由放電現(xiàn)象可知,故障點(diǎn)應(yīng)該在電流互感器和絕緣子[4]上,可排除掉PT柜絕緣隔板。
封閉母線的絕緣子有三種:一種是盤式絕緣子,安裝于封閉母線各接口處,起支撐和定位作用;一種是柱式陶瓷絕緣子,安裝于封閉母線中間,起支撐作用;最后一種則是安裝于GCB內(nèi)隔離刀閘和接地刀閘底部起支撐的絕緣件??紤]到檢修過程中所有的柱式絕緣子全部開展過拆裝檢查,未發(fā)現(xiàn)明顯的裂紋,因此其放電的可能性較低。盤式絕緣子平時無工作及機(jī)械振動,損壞的可能性較低,且盤式絕緣子直線尺寸與空氣間隙一致,為260 mm,因此放電可能性也較低。綜合上述分析,故障點(diǎn)排查應(yīng)重點(diǎn)放在GCB內(nèi)和電流互感器處。為排除GCB內(nèi)絕緣件放電可能,在GCB放置手機(jī)進(jìn)行錄像,通過錄像可知,放電點(diǎn)與GCB內(nèi)支撐件無關(guān),同時通過放電聲音的位置判斷,電流互感器處的可能性較高。
電流互感器[5]的接地端共2類,一類是支撐螺栓,另一類是二次接線端子及電纜。由于放電是間斷性的且電壓并沒有明顯降低,二次電纜為軟線且在封閉母線內(nèi)有一定的裕度。初步判斷電流互感器本體損壞可能性較低,即支撐螺栓及二次接線端子處應(yīng)無明顯缺陷,故障點(diǎn)可能是二次電纜,將二次電纜原有的預(yù)留長度緩慢拉出封閉母線,檢查發(fā)現(xiàn)二次電纜表面有明顯的破洞且可見內(nèi)部導(dǎo)線,放電點(diǎn)明確。故障原因可能是二次電纜由于長時間運(yùn)行時輕微震動導(dǎo)致下沉量日積月累的增大,進(jìn)而縮短了與導(dǎo)體的間距,最終因間距偏小、安全距離不足出現(xiàn)試驗(yàn)過程中間隙性擊穿放電現(xiàn)象。
(1) C相PT柜處
檢查發(fā)現(xiàn)C相中性點(diǎn)電纜長度有一定的預(yù)留量,因此將中性點(diǎn)電纜緩慢下壓,在確保電纜曲率的前提下將電纜與高壓側(cè)靜觸頭的間距由120 mm調(diào)整至250 mm。經(jīng)再次耐壓試驗(yàn),無放電等異常現(xiàn)象,故障已消除。
(2) A、B相CT處
將CT二次線緩慢拉出封閉母線,至有些微拉力后再將二次線往封閉母線內(nèi)放入20 mm長作為預(yù)留量。對拉出的長度約200 mm電纜,檢查破損位置,使用絕緣帶進(jìn)行纏繞防護(hù)并將電纜固定。經(jīng)再次耐壓試驗(yàn),無放電等異?,F(xiàn)象,故障已消除。
對機(jī)組檢修中能打開的PT柜重新開柜檢查并對PT柜內(nèi)中性點(diǎn)電纜與高壓側(cè)靜觸頭的距離進(jìn)行了調(diào)整、測量及記錄,后續(xù)檢修工作中對數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核,出現(xiàn)安全距離不足時及時調(diào)整。
對機(jī)組檢修中能打開的CT進(jìn)行了檢查,檢查發(fā)現(xiàn)絕大部分二次電纜均存在裕度過長且有不同程度的下沉現(xiàn)象,對設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行有直接影響。因此對所有二次電纜均將多余的長度抽出封閉母線,僅在封閉母線內(nèi)保留20 mm長的裕度。
封閉母線是全封閉式設(shè)備,維護(hù)量小,故障率極低,導(dǎo)體與地之間的安全距離通常足夠。一般出現(xiàn)接地故障是因?yàn)榘踩嚯x不足。
由上述案例可知,CT二次線在封閉母線內(nèi)預(yù)留的長度應(yīng)適當(dāng),不宜過長,否則易因沉降導(dǎo)致接地故障。PT的中性線電纜在滿足彎曲半徑的前提下,與高壓側(cè)應(yīng)保持至少180 mm的間距。這樣才能滿足設(shè)備安全距離要求,保障設(shè)備安全可靠運(yùn)行。