發電廠離相封閉相母線防結露裝置的新應用

許 震，陸 剛

(國電江蘇電力有限公司諫壁發電廠，江蘇 鎮江 212006)

隨著發電機容量的不斷加大，相應的發電機額定電流也在不斷增大，大容量機組需要選用封閉母線來解決母線周圍鋼構件發熱問題以及故障時母線間巨大的短路電動力需求的問題，使用中的防結露措施就顯得尤為重要。防止封閉母線內部產生結露是保證封閉母線安全可靠使用亟待解決的問題。

1 防止封閉母線內部產生結露的傳統運行方式

某廠采用發電機變壓器組單元接線，高壓廠用工作變壓器由離相封閉母線支接。離相封閉母線采用QLFM型全連式自冷微正壓充氣式，特點是將各相母線導體分別用絕緣子支撐并封閉于各自的外殼之中，外殼本身在電氣上連通，并在首末端用短路板將三相外殼短接，構成三相外殼回路。

當母線導體流過電流時，外殼上將感應環流及渦流，對母線電流磁場產生屏蔽作用，使殼外磁場大大減小。為了提高設備運行的安全和可靠性，杜絕封閉母線內絕緣子結露，封閉母線采用了微正壓的運行方式，配備了一套獨立的微正壓裝置，在封閉罩內充有一定壓力的干燥空氣。封閉母線微正壓充氣機由氣路系統和電控系統組成，兩部分均安裝于機柜中，空氣壓縮機和儲氣罐置于柜外，通過管路與機柜右側下部的輸入氣口相連。干燥氣輸出口和母線氣壓采樣輸入口均置于機柜頂部。

2 封閉母線微正壓運行方式存在的問題

在使用過程中，離相封閉母線以安全、可靠、維護簡便等優點曾起到重要作用。微正壓充氣裝置由于供氣量較小，對封閉母線的密封情況要求很高，在多年使用后，由于密閉性及環境、運行溫差等各種因素造成微正壓裝置頻繁地啟動。微正壓裝置內的空壓機和空氣干燥凈化設備長期處于超負荷運行狀態，導致母線內的正壓力很難維持較長的時間或根本不能建立足夠的正壓力，從而使母線內部結露，大大降低絕緣水平及可靠性，直接影響到發電機組的安全運行。

3 封閉母線內結露問題的解決

經綜合比較分析，應用了空氣循環干燥法解決封閉母線內結露。通過提高空氣溫度的方法，提高飽和絕對濕度，降低相對濕度，從分子絕對濕度入手，降低封閉母線里空氣的絕對濕度，使其始終小于同等溫度下的飽和絕對濕度，就能以較小的能耗達到母線內不結露的目的。其特點是：采用大流量空氣閉式循環干燥方式，對母線內空氣循環不斷地進行干燥，可使母線內濕度保持很低的水平，同時對母線的密封要求相對不高，干燥裝置采用分子篩作吸附劑。

4 封閉母線空氣循環干燥裝置原理

空氣循環干燥裝置原理如圖1所示，運行方式如圖2所示。

4.1 空氣循環干燥法原理

空氣循環干燥法原理是：使用羅茨風機將封閉母線內的空氣抽出，混合經過過濾的室內補充空氣進入經過空氣干燥設備的干燥，排出水分后重新注入封閉母線，循環流動，達到控制封閉母線內空氣濕度的目的。

空氣循環干燥法有效利用了封閉母線的A、B、C三相封閉母線段作為空氣流通的管道，避免增加附加空氣管道的難度。為了使主變、廠高變、勵磁變各處都進行循環，并且各處空氣流量分配均勻，采取在主變、廠高變和近發電機處連通管的形式，并且使用節流裝置，通過計算和現場調試來達到要求。

圖1 空氣循環干燥裝置原理圖

圖2 空氣循環干燥裝置運行圖

4.2 工藝流程

空氣循環干燥裝置的工藝流程分為干燥流程與再生流程。封閉母線B相母線內空氣至裝置內羅茨風機，送至吸附筒A(B)，經干燥后的空氣回沖入A、C相母線。吸附筒A(B)在每個循環工作周期中，每8小時互換一次。在自動模式下，當濕度監測器測得的B相母線內(發電機出線B相處)濕度超過50%(可設定)，則系統進入A筒干燥吸附，B筒再生排氣，打開或關閉相關電動閥門后，啟動羅茨風機，然后再啟動B筒內的加熱器，當筒內溫度超過230℃，則停止，降至150℃重新啟動。當排氣口溫度超過120℃，則加熱器在該周期內不再加熱，B筒再生結束，8小時后A、B筒互換，裝置進入B筒干燥吸附，A筒再生排氣；16小時后，一個循環周期結束。若濕度監測器測的B相母線內(發電機出線B相處)濕度超過20%，則整套裝置停止運行，否則，裝置進入下一個工作周期。

5 封閉母線空氣循環干燥系統的改造

封閉母線空氣循環干燥系統的改造分為裝置本體的安裝、本體和母線外殼之間進出口空氣組件的安裝、母線外殼上連通管路的改造和安裝等三部分。

在封閉母線發電機出口B相母線外殼的內側配置了濕度傳感器。由于建立空氣循環通道的需要且考慮到廠高變、主變低壓側與母線的接口位于戶外，運行環境相對惡劣，如果母線凝露嚴重或由于下雨等原因比較容易在升高座內產生積水，將這部分空間也納入空氣循環的通道中去，與一些設備接口的位置安裝了三相連通的”E”型三相連通管組件(如圖3所示)。

圖3 廠高變封閉母線”E”型三相連通管組件

6 改造后離相母線使用情況

按照改造方案實施安裝完畢后，啟動干燥裝置時，使用設備配套凝露監控器測量B相回來的封閉母線內的空氣相對濕度為87.3%RH，數值表示母線內空氣水分含量很高。經過24小時的連續運行后，再次測量數據顯示，封閉母線回氣相對濕度為0.5%RH。這說明封閉母線內空氣的含水量已經達到很低的數值，母線內空氣很干燥，封閉母線空氣循環干燥裝置在短時間內對干燥封閉母線空氣起到了很好效果。

分析后發現，只有干燥塔啟動才會形成壓力，若干燥塔不啟動則無壓力，封閉母線內空氣就不會進行流動，這點需要在現場運行時進行考慮。

7 結語

本文提出用空氣干燥循環法解決封閉母線內結露，相對目前常用的其他防結露措施有以下優點：對封閉母線密封性要求低，可靠性更好，節省能源，經濟性好。

封閉母線在長時間投運后，由于檢修和密封件老化等原因，密封性會有所下降，導致微正壓充氣裝置無法建立正壓，其使用效果下降。封閉母線空氣干燥裝置是以較大流量的干燥空氣為基礎，即使該段封閉母線有所泄漏，泄漏進來的濕空氣也會被較大流量的干燥空氣稀釋、混合并帶走。封閉母線空氣干燥裝置采用PLC控制、觸摸屏直觀顯示，并且應用凝露監控器連續監測封閉母線內空氣濕度。在安全范圍內時，封閉母線空氣干燥裝置處于待機狀態，當濕度超過所設定上下限時自動起動，使封閉母線的絕緣水平得到較大提高，從而能確保機組的正常運行，安全發電。