發電機出口IPB抱箍局部溫度偏高原因分析及處理

王升，王志，彭興東，黃金山，李林

（雅礱江流域水電開發有限公司，四川 成都 610051）

1 概述

離相封閉母線( Isolated Phase Enclosed Bus，IPB) 是一種廣泛應用于大容量發電機引出線回路及廠用變壓器分支回路的大電流傳輸裝置。IPB 由母線導體、外殼、支柱絕緣子、金具、外殼支持件、密封隔斷裝置、短路板、穿墻板、設備柜及與發電機、變壓器的連接結構等部分構成。導體一般采用管圓形的鋁導體；支柱絕緣子用瓷質制成，支撐導體; 外殼為鋁質，外殼采用抱箍固定在鋼橫梁上。

某水電站安裝有6臺單機600MW水輪發電機組，每臺發電機出口至主變低壓側之間采用全連式、自然冷卻離相封閉母線連接。從發電機主引出線至主變壓器低壓側△回路分支處的離相封閉母線(含短路試驗段)為主回路母線；從△回路分支處至主變壓器低壓套管的離相封閉母線為△回路母線；從主回路母線引接至勵磁變壓器、高壓廠用變壓器及發電機電壓配電裝置柜的離相封閉母線為分支回路母線。

運行人員巡檢時使用紅外熱像儀（型號：FLIR E40）檢查發現1#～6#發電機出口主回路母線IPB抱箍支架處均存在局部溫度偏高現象，其中6#發電機出口C相IPB第一節抱箍左側支架局部最高溫度達到91.7℃，如圖1所示。

圖1 6#發電機出口C相IPB第一節抱箍左側支架局部溫度

經檢查，其他機組出口IPB抱箍支架處均存在局部溫度高的現象，各機組出口IPB抱箍支架處最高溫度見表1。

由表1可以看出1#～6#機組IPB抱箍支架局部最高溫度均超過70℃，其中2#、3#、6#機組最高溫升超過30K。根據設計院發布的“電站設計運行說明書”中規定，離相封閉母線外殼支持結構最高允許溫度為70℃，最高溫升限值為30K。因此，1#～6#機組IPB抱箍支架局部最高溫度和最高溫升已超過或接近允許值。

表1 機組出口IPB抱箍支架處最高溫度

2 原因分析

根據焦耳定律，電流通過導體所產生的熱量和導體的電阻成正比，和通過導體的電流的平方成正比，和通電時間成正比。發電機出口IPB抱箍局部溫度偏高可能與抱箍上流過的電流和抱箍的對地電阻有關，因此可以推測導致溫度偏高主要有以下3個原因：感應電流；絕緣降低；部件松動。

結合機組運行方式和歷次機組C修的記錄，對以上3個原因分析如下。

2.1 感應電流

根據此次檢查發現，IPB抱箍溫度偏高均位于發電機出口附近。由于發電機在設計上的缺陷，在運行時在發電機周圍產生漏磁通，漏磁通是一種交變的磁場，交變的磁場在IPB外殼及抱箍處產生感應電流，形成渦流損耗發熱，加之IPB外殼環流趨膚效應，導致渦流損耗向IPB抱箍邊緣過度集中，因此容易造成發電機出口IPB抱箍支架處溫度偏高。在2014～2015年度C修期間，曾處理過6#發電機出口IPB的C相第一個、第二個抱箍銷釘發熱缺陷，處理措施為在抱箍上各安裝了一根50mm2接地線，處理后抱箍銷釘溫度有明顯降低。因此，發電機出口IPB外殼及抱箍處產生的感應電流是導致局部溫度偏高的原因之一。

2.2 絕緣降低

IPB內部結構為三支瓷質支柱絕緣子一端支撐導體，另一端固定在外殼上。在長期運行中，IPB內部支柱絕緣子可能因為環境溫度和粉塵聚集等影響，導致絕緣性能下降。若發電機出口IPB內部出現絕緣降低，IPB內部導體可能會對外殼產生放電，放電電流經過IPB外殼抱箍傳導至接地極。如果IPB外殼抱箍某處對地接觸不良，導致存在對地電阻，此時放電電流可能在此處產生熱量，以至于局部溫度偏高。

但是在2017～2018年度C修期間，對1#～6#發電機出口IPB均進行過絕緣測試，測試結果均正常，且檢修結束至今時間不長，因此IPB內部出現絕緣降低的可能性較低。

2.3 部件松動

IPB抱箍采用分瓣結構，各分瓣間采用螺栓固定，并且抱箍與鋼橫梁之間的支撐部位也是采用螺栓固定。在發電機長期運行中，由于振動導致母線外殼變形產生應力，各處螺栓和短接線處經過長期振動磨損后導致接觸不良，導流面積不足，局部電流密度過大，造成發熱嚴重。

通過上述分析，導致發電機出口IPB抱箍支架局部溫度偏高的原因可歸納為以下兩種：

（1）發電機出口IPB處感應電流；

（2）IPB抱箍的螺栓和短接線存在磨損或松脫。

3 處理措施

根據曾經處理過6#發電機出口IPB抱箍銷釘發熱缺陷的經驗，在1#～6#機組IPB抱箍上共安裝35組截面積50mm2黃綠相間接地線，如圖2所示，安裝后1#～6#機組IPB抱箍支架溫度均小于60℃。

圖2 IPB抱箍連接處安裝接地線

4 結語

本文針對發電機出口IPB抱箍局部溫度偏高的異常現象，通過分析原因，為采取處理措施提供了參考依據，并且設備運行維護人員利用紅外熱成像儀查找設備異常為提高運行巡檢質量具有借鑒意義。