離相封閉母線微正壓裝置改進分析

歐瑋

（福建省鴻山熱電有限責任公司，福建 石獅 362700）

目前發電廠中，隨著機組容量的增大，發電機出口一般采用封閉式母線來滿足其高可靠性要求。封閉式母線具有減少接地故障、避免相間短路、消除周圍鋼構的發熱、維護工作量小、結構簡單等優點。但由于環境溫度下降、機組負荷降低至母線溫度下降或機組停運時，離相封母內氣壓降低，就會從封閉母線的泄漏點吸入空氣，會帶進粉塵和潮氣，造成母線的絕緣值降低隱患。為防止上述情況發生，需配置微正壓裝置保證母線的安全運行。但不同電廠配置的微正壓裝置功效上存在差異，故近年的封母受潮結露事故時有發生。

1 離相封閉母線結露的原因

（1）溫度、氣候引起的濕度變化。某熱電廠地理位置處于沿海，常年濕度較大，平均50%～75%左右，再碰到機組在潮濕多雨的季節停備或檢修，濕度更大。機組正常運行時，封閉母線內部的溫度在50～70℃左右，當機組停運后，封母內溫度與環境溫度一致，用焓濕表對照，以環境溫度為25℃為例，空氣濕度達到70%時，露點值為19.1℃。當溫度低于露點溫度，在封母內部、絕緣子表面便出現結露，大大降低了母線的絕緣水平。

（2）封閉母線的密封性能差。封閉母線主要由母線導體、支持絕緣子和防護屏蔽外殼組成，且連接部位有發電機出線箱、主變低壓側升高座、廠用變高壓側升高座、出口PT分支、勵磁變壓器分支等，首先有施工工藝導致的焊縫焊接不良；其次機組在運行中，由于機組的抖動、土建基礎的位移，致使密封結構受到破壞；其次機組運行年限的增加，導致支持絕緣子上的密封圈、各部位的密封膠、橡膠波紋管的老化。這些因素致使離相封母密封不嚴，導致外界的潮濕空氣和粉塵進入封母內部。

（3）微正壓裝置不能正常運行。大部分同類型機組對離相封母的保護均采用微正壓裝置。某熱電廠的發電機出口離相封閉母線是由江蘇大全封閉母線有限公司生產的QLFN-22/23000型封閉母線，原發電機離相封閉母線配套一臺MQ-04型微正壓裝置，該裝置空氣經過過濾、干燥、減壓后向母線供氣，維持母線內部微正壓。

本套微正壓裝置自投入運行后，出現較多的問題和局限性。

（1）由于上述提到封閉母線密封性能的下降，導致母線內部的微正壓無法長時間保留或者根本就不能滿足足夠的壓力，這會導致微正壓裝置頻繁啟動，裝置的壓縮機和空氣干燥凈化設備長期處于超負荷運行狀態，導致微正壓裝置故障率增加，裝置不能正常運行。

（2）壓縮機的疏水設計不合理，疏水閥為手動閥門，要有運行人員配合定期手動開門疏水，人員的行為不可控，若疏水不及時，導致進入封閉母線空氣的含水份變大。

（3）即使裝置處于工作狀態，但因沿海空氣的濕度大，其輸送至封閉母線內空氣的干燥度往往很不理想，實際很可能是送入濕度較大的空氣；同時在母線檢修后，微正壓裝置投入也不能快速有效驅除母線內潮氣，降低了母線絕緣，影響機組順利啟動，該熱電廠2#機組2013年大修啟機前曾出現此情況。表1是該熱電廠兩臺機組原微正壓裝置投運5年以來的缺陷數量。該熱電廠原微正壓裝置的高缺陷率，使得裝置常態化停運檢修，不能保證封閉母線的持續加壓，不利于封閉母線的安全運行。大多數電廠的微正壓裝置問題不盡相同，故原微正壓裝置需要改進。

表1

2 離相封閉母線防結露裝置類型

目前同類型電廠離相封閉母線防結露裝置有以下幾種。

（1）電加熱器。通過加熱裝置，提高母線內部空氣溫度，使空氣溫度高于露點溫度；并不能改變母線內部空氣的濕度且加熱器數量較多，降低了母線的密封性能。

（2）熱風保養裝置。在機組啟動前投入，向封母內部通入干燥的熱風，置換出封母內的潮氣。該裝置也不能提高封母內部空氣的干燥度，當母線長度較長時，距加熱點較遠的封母內部因溫度差可能降低到露點溫度，造成母線分段絕緣不合格。

（3）微正壓裝置。向離相封母內充入干燥潔凈的空氣，并維持母線內部一定的微正壓，防止外界潮氣和粉塵進入封母內部，控制母線內部濕度在較低的水平。由于該裝置存在的問題和局限性，設備故障率增大，檢修維護量增大。

（4）空氣循環干燥裝置。借助離相母線外殼內的空間和相關連通管路所形成的閉環通道，通過羅茨風機的工作，建立起一個內部的空氣循環。利用裝置內部的干燥裝置，最終實現降低封閉母線內的濕度。

3 某熱電廠微正壓裝置的改進探討

某熱電廠將兩臺機組的微正壓裝置改造成具備空氣循環干燥功能和微正壓功能的新型防凝露裝置。

（1）防凝露裝置工作原理。防凝露裝置在空氣循環干燥功能模式下，當檢測到母線內濕度大于70%（可調節）時，采用復合式單風循環除濕方式，把封母內的潮濕空氣從中間相抽出，通過羅茨鼓風機、儲氣罐、干燥機、后置加熱后重新送入兩邊相母線。在裝置運行過程中，由于母線內部的空氣不斷地被循環干燥，快速使母線內空氣濕度降低到較低的水平，這樣就從根本上消除了凝露現象的出現，進而也使母線的絕緣維持在較高的水平。當裝置檢測到母線內濕度低于設定值40%（可調節）時，自動切換到微正壓保護模式，當檢測到母線內壓力小于0.3kPa時，通過外接儀用氣經減壓閥減壓至0.3MPa，再經電磁閥、油水分離器、干燥再生筒至三相封母，當母線壓力大于3kPa時，電磁閥關閉補氣，使封母內壓力在0.3～2kPa范圍內，從而保證了裝置在循環干燥過程中母線內的空氣壓力始終維持在微正壓的水平。

（2）防凝露裝置的改造。裝置從B相抽出封閉母線內的空氣，干燥后的空氣重新送入A相和C相。裝置配置了濕度傳感器，該傳感器安裝B相回氣口的位置，是因為該位置處于整套母線內最長的一個空氣循環流程的末端，該處的濕度值一般是整套母線外殼中濕度最高的地方。它的高低可以反映整套系統運行的效果。由于建立空氣循環通道的需要，在母線上安裝三相連通的“E”型連通管組件。這樣從母線A相和C相流來的空氣可以通過該組件匯集后進入B相母線，從而實現空氣的循環。現場兩臺機組汽機房6.9m層離相封母旁有一路儀用氣管，從此處增加一路儀用氣管至防凝露裝置作為微正壓補充氣源。裝置如圖1。

圖1

（3）防凝露裝置的主要優點。防凝露裝置的直接著眼點是母線內部的空氣濕度，即造成凝露出現的根本原因；防凝露裝置采取的是一種主動的方式，即對已經位于封母內的空氣進行循環干燥。而微正壓裝置采取的是一種被動的方式，即盡量不讓外部的濕空氣進入母線內，而對母線內已經存在的潮濕空氣往往作用有限，防凝露裝置補充氣源采用儀用氣，裝置對封閉母線的密封要求相對較低，細小的空氣漏點不會影響裝置的運行效果，且儀用氣含水量小、品質好、可靠性高；裝置就地設置濕度監控儀表，可以就地觀察，并可以將濕度值變送遠傳；裝置采用技術可靠、運行穩定的羅茨風機，相對于微正壓裝置使用的普通活塞式空氣壓縮機，穩定性和可靠性大大提高。此外，由于裝置自動狀態的啟停是根據相對濕度來完成的，相對于微正壓裝置全天24小時不間斷的工作方式，整套系統更加高效可靠，故障率低，極大地減少了檢修維護工作量。該熱電廠防凝露裝置改造后投入的兩年多時間來，缺陷的發生率幾乎為零，且未發生母線絕緣降低事件。

4 結語

某熱電廠改進的防凝露裝置，在機組的正常運行中，能利用空氣循環干燥功能和微正壓功能相結合，保證封閉母線防塵、結露隱患；在機組停運時（母線不檢修），繼續保持裝置的運行，降低母線內空氣濕度。對于沿海地區高濕度的電廠，該裝置運行穩定且維護量少，有效地保證著母線的安全運行狀態。