提高燃氣電廠電氣設備絕緣可靠性的實踐探討

王 暉，唐琪川，蔣乃輝

（1.華能桐鄉燃機熱電有限責任公司，浙江 桐鄉 314513；2.華能長興電廠，浙江 長興 313100）

0 引 言

電氣設備是發電廠的重要設備。本文針對某燃氣發電廠發電機勵磁碳刷室刷架、燃機SFC逆變和整流柜、電動機3類電氣設備絕緣水平低的狀況進行原因分析，提出了相應的改進措施。該燃氣電廠建設規模為2×200 MW級燃氣-蒸汽聯合循環供熱機組，其中#1機組總容量258.4 MW，#2機組總容量200 MW。該工程2套9E等級聯合循環機組共設4臺發電機，分別為#11燃機發電機（GT1）、#12汽輪發電機、#21燃機發電機（GT2）和#22汽輪發電機。每套機組采用發電機擴大單元接線，以220 kV接入系統。

1 設備周圍環境濕度對電氣設備絕緣水平的影響

1.1 電氣設備絕緣水平

絕緣電阻值的大小是電氣設備檢查的主要指標。一般情況下，由于電氣設備本身在生產制造、交通運輸以及操作不當等多種因素綜合作用下，會引發絕緣性下降缺陷，尤其在運行狀態下會受濕度、污染等影響而加重。電氣設備會受到電場的磁化作用導致發熱，還會受到外部機械應力、化學腐蝕等影響，導致絕緣水平急劇下降，易釀成事故。

1.2 濕度對電氣設備絕緣水平的影響

一般情況下，同一設備在不同濕度情況下進行絕緣電阻測試，結果差異巨大。在濕度高的情況下測試設備，絕緣電阻值很低。如果選擇干燥環境進行測試，數值可能相差百倍或千倍。因此，通過降低電氣設備所處環境的濕度來提高電氣設備絕緣的可靠性是一個很好的方法[1]。

2 提高電氣設備絕緣的實踐成果

2.1 提高發電機勵磁碳刷室刷架絕緣水平

2.1.1 勵磁碳刷室刷架絕緣水平低

2018年某月，該電廠運維人員在執行發電機轉子定期測絕緣過程中發現#12、#22汽輪發電機勵磁碳刷刷架絕緣低，嚴重影響設備絕緣和安全運行。

2.1.2 勵磁碳刷室刷架絕緣水平低的原因分析

該電廠#12、#22汽輪發電機勵磁碳刷刷架與外界連通構造如圖1所示。其中，碳刷室經橫截面積為70 cm×30 cm的通風口與大氣相通。機組為運行狀態時，碳刷室產生正空氣壓力，碳刷碳粉通過通風管道向外排放；機組為停機狀態時，由于此時碳刷室為負壓狀態，故大氣經由通風管道進入碳刷室。陰雨天氣導致碳刷室濕氣積聚，濕度升高，刷架絕緣低于0.5 MΩ。

圖1 某燃機電廠刷架通風構造

2.1.3 提高勵磁碳刷室刷架絕緣水平的處理方法

如圖2所示，在碳刷風道末端加裝自動窗片（如圖3所示）。機組運行時，碳刷室產生正壓，窗片自動吹開，碳粉經刷室通風管道外排；機組備用時，由于碳刷室負壓影響，此時窗片由于重力作用自動關閉，從而有效阻止外界濕氣進入碳刷室。

經實際測量，加裝自動窗片后刷架絕緣大于10 MΩ，符合絕緣要求。此外，采用風壓自動式窗葉而非電動式，可以有效避免電動式的不可靠性。

圖2 通風口加裝自動擋板示意圖

圖3 通風口加裝自動擋板實物圖

2.2 針對SFC整流柜凝露問題的創新制作

2.2.1 燃機SFC逆變和整流柜絕緣水平低

該燃氣電廠燃機SFC逆變和整流兩面柜子為全密封機構。由于柜內外溫差大，導致濕度大增，經常引起柜內電容等功率元器件凝露，如圖4所示，造成絕緣水平下降，極大地影響了設備的使用壽命。

圖4 電容等功率元器件凝露情況

2.2.2 提高燃機SFC逆變和整流柜絕緣水平進行的創新

如圖5所示，接觸器K10觸點串接于加熱器電源回路，可實現加熱器的自動投退功能。整流柜工作時，風機回路K10觸點斷開，加熱器不工作；整流柜停運時，風機回路K10觸點合上，加熱器工作，起到熱風保養除濕作用。熱風保養型加熱裝置（風機+加熱器）除濕效果更佳，是常規加熱器壽命的5倍。

2.2.3 改造效果

改造后有效降低了燃機SFC逆變和整流柜濕度，經后續觀察，柜內電容等功率元器件凝露現象消失。通過串聯整流柜風機回路，使整流柜風機與外加加熱裝置不同時工作，從而在保證除濕效果的同時確保不會因溫度高而影響設備運行。

圖5 改造原理圖

2.3 電機接線盒的防雨改造設計

2.3.1 電機接線盒不合理導致電機絕緣低的原因

戶外電機接線盒一般布置在電機本體正上方。金屬軟管與接線盒口經常因為密封不嚴實導致雨水進入，而塑料紙包扎則會導致水汽無法及時揮發散出，使接線盒內濕度很大而引起發電機絕緣降低、短路接地等故障。

2.3.2 發電機接線盒改造方法

在電機接線盒上裝設一個可移動不銹鋼防雨罩，如圖6所示。

圖6 電動機接線盒加裝防雨罩

2.3.3 改造效果

發電機接線盒改造解決了潮氣侵入接線盒問題，拆卸方便，美觀整潔，避免了抗臺防汛期間的重復包扎。

3 結 論

該燃氣電廠進行上述絕緣防護改造后，3類電氣設備的絕緣水平有了極大提高，至今未發生電氣設備絕緣故障。該電廠的電氣設備絕緣防護實踐成果不僅對電廠電氣設備現場絕緣防護有很大的指導意義，而且對電氣設備廠家和現場施工單位在電氣設備現場絕緣處理也有一定的借鑒意義。后續將探討解決其他因素對電氣設備絕緣可靠性的影響。