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中国电力设备管理协会

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发变组离相封闭母线产生结露的原因及防护措施

作者:   发布时间:2019-07-08

摘  要】本文针对发电机、变压器离相封闭母线发生的结露导致机组停机事故的原因进行分析,制定相应的防护措施,并对出现的问题进行改造。

【关键词】离相封闭母线;盆式绝缘子;结露;改造

 

      离相封闭母线是通过圆形空心铝导体对发电机与变压器进行连接,每相独立用铝筒密封,其目的是防止相间及发生外部短路的一种形式的母线。

      2013年1月12日某电厂5号机组零序电压保护动作,机组跳闸。1月14日发现4号机零序电压高,机组被迫停机检查,经检查发现两起事故均为高压厂用变高压侧垂直封闭盆式绝缘子内结冰,C相尤为严重(受风向影响)。对结露-结冰产生的原因进行查找,并实施改造,保障其它机组不发生类似故障。

1 产生结露的原因

1.1 使用环境

      气候所带来的雨、雪、冻雨、露水、雾霾等天气是客观存在的,上述天气的出现使得空气中相对湿度增加,这种情况有时会持续1~2天甚至更长时间,使得运行环境相对湿度也会升高到较高水平,因此,气候条件决定着使用环境,是产生结露的主要原因。

1.2 设备的结构性

       因离相封闭母线设备大部分是置身于户外,少部分在户内,由户内、户外两部分组成,内部是贯通的,尤其是冬季室内、外温差较大,是产生结露的原因之一。

       设备白天运行时日照好,机组负荷高,母线内部、外部相对温度也高,夏季运行时母线内部甚至高达80~90℃以上,到了夜间机组负荷小了,环境温度也降低了,加上封闭母线无论导体、外壳均为铝金属材料,热得快,凉得也快,冬季温度变化尤为明显,是产生结露的原因之二。

       离相封闭母线自身设备较长(三相),施工安装环境复杂,焊接点多,密封孔多,安装质量、维护工作得不到保障,就达不到良好密封效果,使得空气中潮湿气体、灰尘、废气等陆续的侵入到母线内部,使得设备本身无法抵御环境所带来的不利条件。也容易产生结露。是产生结露的原因之三。

1.3 产生结露的理论根据

      前面总结了几点封闭母线容易产生结露的主要原因,有天气的影响,有设备的特殊性和结构性问题,是由于温度的变化而产生的冷凝水现象,因为,在不同温度条件下空气中其含水量亦有所不同,例如在10℃、100RH时,每立方米空气中含有9.4克水份,若空气被加热到20℃、100RH时,仍然保持9.4克含水量,其相对湿度下降到50%RH,这是因为在20℃、100RH时,空气中应该有17.31克水份,因此,将含有一定量水汽的空气冷却(降温)则空气相对湿度将随之提高,直至达到饱和状态,若进一步冷却(降温)空气中的水份会有冷凝水析出,即结露现象。

 

 

       因此,不难发现封闭母线运行时温度会随着外部环境和自身情况而变化,这种变化就会直接改变其母线内部的运行环境,也就是相对湿度的变化,当内部空气中含水量具备冷凝的条件时,即会产生结露-结冰现象。

2 防止封闭母线结露的方法

       目前国内封闭母线使用防结露方法主要有微正压充气装置、电加热装置、热风保养、微风循环装置等手段,工作原理和形式基本相同,其目的就是往母线内部充入干燥空气或热风来防止结露,来提高绝缘水平。但实际上不管采用上述哪种形式,要达到最终效果,最根本是母线的密封问题。

      由于很多母线厂的设计结构和理念问题,使得封闭母线密封性不好,实现真正的母线微正压很难,目前基本上都是不管母线密封好与否,在设定的一定时间内往母线里充一阵子气/热风而已,充气一停,很快压力全无,外界空气又会侵入母线内部,根本没有达到真正微正压的目的,因而,结露所导致的母线绝缘问题很多,只是影响程度大小不同而已,尤其冬季北方地区电厂类似情况较多。只有提高离相封闭母线密封,才能保证封母内处于正压,是防止结露的主要方法。

3 防止封闭母线结露的措施

      封闭母线微正压充气装置作用是:通过微正压充气装置向母线内部充入无水、无油干燥气体,使得母线内部始终建立起略大于外部大气压力的能力(使用压力值300~2500Pa之间、根据情况设定),从而杜绝外部的潮湿空气、灰尘等不良气体的侵入,同时将母线内的不良气体置换出,由于母线内部相对洁净,从而大大提高了母线绝缘件的耐压水平,也提高了其使用寿命。实际经验表明,封闭母线密封性是防止结露的主要措施,是提高设备可靠性的最基本条件。

      根据现场母线盆式绝缘子安装方法存在的缺陷进行调整,将原高厂变盆式绝缘子为凹形安装改为凸形安装,这样安装防止结露后,露水汇聚于盆式绝缘子底部,避免母线与外壳发生接地短路,并加装排水装置,缠绕伴热带(图1)。定期检查排水,避免露水积存。

      对离相母线各相的盆式绝缘子的密封胶辊进行更换,与外壳法兰处原直径为Φ6mm胶辊更换为Φ7mm规格,与导体间密封原8/10mm直径O型圈应更换10/12mm。更换地点为发电机出口、主变回路、高厂变分支、励磁变分支、PT分支各3只。

      逐个对全部支持绝缘子处密封O型圈更换,(绝缘子与盖板间Φ79mm、盖板与底座间Φ201mm),同时逐个检查、清洁各支持绝缘子表面,无问题回装,有问题的需更换。

 

 

      在发变组离相封闭母线A列墙之间(室内-外交界点),母线上加装盆式绝缘子,分成两个气室,室内、室外隔离,解决了相对温差值变化大。

      更换新型微正压充气装置(原LX-03型置换为LX-06型),降低进入封闭母线中空气湿度,并通过充气管并列为两个气室充气,利于密封、也便于查找漏点。加强维护保养工作,使设备处于一种正常的工作状态。

4 结论

      封闭母线结露引起的问题越来越多,但还未引起广泛的重视,其中也有资金问题和实施有效手段能力的问题,封闭母线作为电厂主要的输电设备,它所存在的可靠性问题,不应当不予重视。通过实施改造,运行检验,效果非常明显。

 

参考文献

[1]《变电检修》技术丛书.

[2]《微正压装置使用说明及安装规程》.

(此专文摘自《电力设备管理》杂志文库,专文主创:大唐国际发电股份有限公司张家口发电厂设备部  刘 平)