離相封閉母線安全穩(wěn)定運(yùn)行的分析

董如專

【摘 ?要】提出了封閉母線、微正壓裝置的應(yīng)用，說明改善封閉母線內(nèi)空氣質(zhì)量的重要性，論證了封閉母線外殼的密閉性，敘述了封閉母線安全運(yùn)行對(duì)提高機(jī)組安全穩(wěn)定性的重要意義。

【關(guān)鍵詞】封閉母線;微正壓裝置;安全;電流;穩(wěn)定;運(yùn)行

引言

隨著電力工業(yè)的發(fā)展，科技的進(jìn)步，高電壓技術(shù)的發(fā)展和新絕緣材料的應(yīng)用，火電機(jī)組單機(jī)容量越來越大，發(fā)電機(jī)輸出電流越來越高。封閉母線以其優(yōu)越的性能得到了廣泛的應(yīng)用，發(fā)電機(jī)出口與主變壓器之間連接的母線由起初的敞開式發(fā)展到今天的封閉式，其目的就是要使機(jī)組更安全穩(wěn)定運(yùn)行，避免機(jī)組因發(fā)電機(jī)出口母線發(fā)生閃絡(luò)、接地故障而引起的機(jī)組跳機(jī)。

1、微正壓裝置的應(yīng)用

雖然封閉母線有運(yùn)行維護(hù)工作量小、使用方便、安全可靠性高、受外界環(huán)境和外物影響小、能減少相間短路電動(dòng)力（當(dāng)發(fā)生短路、很大的短路電流流過母線時(shí)，由于外殼的屏蔽作用，使相間導(dǎo)體所受的短路電動(dòng)力大為降低）等優(yōu)點(diǎn)，但是同時(shí)也存在散熱性能差、容易受外界入侵的潮氣和粉塵影響母線絕緣、發(fā)電機(jī)漏氫進(jìn)入封閉母線、閃絡(luò)、母線損耗大等缺點(diǎn)。

常出現(xiàn)的是由于潮氣進(jìn)入封閉母線造成母線支撐絕緣子結(jié)露導(dǎo)致母線絕緣電阻下降，極端情況可發(fā)生閃絡(luò)、接地故障。防止此類情況發(fā)生的主要措施就是防止潮氣和粉塵進(jìn)入到封閉母線內(nèi)，這就要求封閉母線要有良好的密閉性以減少潮氣和粉塵進(jìn)入到封閉母線內(nèi)。目前，國(guó)內(nèi)發(fā)電企業(yè)的大中型機(jī)組，采用的均為吸附式微正壓裝置。吸附式微正壓裝置大多為母線廠的配套裝置，該裝置采用分子篩除濕。東方電廠機(jī)組采用了封閉母線，并在汽機(jī)房6.3m層發(fā)電機(jī)出口PT柜旁邊安裝了微正壓裝置，除封閉母線檢修外，正常都應(yīng)投入微正壓裝置，對(duì)封閉母線的絕緣起到了一定的保護(hù)作用。

2、吸附式微正壓裝置工作原理

吸附式微正壓裝置其工作原理為;壓縮空氣進(jìn)入控制柜后，首先通過一充氣電磁閥，然后進(jìn)入一汽水分離器，在汽水分離器中，壓縮空氣中的水分被初步分離出來，經(jīng)人工手動(dòng)排出。經(jīng)初步分離以后的壓縮空氣然后進(jìn)入一減壓閥，在減壓閥內(nèi)，壓縮空氣被減為低壓，低壓空氣隨后又進(jìn)入吸附式干燥器，干燥器有兩個(gè)充填了分子篩的吸附筒，壓縮空氣通過吸附筒上的電磁閥由吸附筒的下端充入，通過分子篩層流到上部，在此過程中，空氣中的水分被分子篩吸收，成為干燥的空氣，大部分由輸出口輸出，進(jìn)入封閉母線。這樣母線便可源源不斷的得到干燥，潔凈的空氣。

3、地理環(huán)境

東方電廠地處海南東方市小洲塘工業(yè)園內(nèi)，西臨北部灣，北臨中海油化工廠。如下是東方市的氣象統(tǒng)計(jì)：

多年極端最高氣溫 36.5 ℃

多年平均氣溫 25.0 ℃

多年極端最低氣溫 5.0 ℃

多年平均相對(duì)濕度 79 %

多年最小相對(duì)濕度 21 %

污穢等級(jí)： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? IV 級(jí)

鹽密試驗(yàn)污穢等級(jí)： ? ? ? ? ? ? ? ? ? Ⅲ 級(jí)

由此看出我廠所處的環(huán)境相對(duì)濕度較大，空氣中含鹽量較大，由于地處東方工業(yè)園區(qū)，與中?；S為鄰，空氣中含有化工氣體，污穢物較多。這就要求我廠的封閉母線要有良好的密封性，才能更好地為機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

4、環(huán)境影響

機(jī)組停運(yùn)時(shí)，封閉母線內(nèi)溫度驟降，如果密封性不好，空氣中的潮氣、雨水、霧氣、化工氣體容易進(jìn)入封閉母線內(nèi)，造成母線絕緣下降。封閉母線的密封性極為關(guān)鍵，封閉母線的密封性不好，外界的灰塵、雜質(zhì)和潮氣便會(huì)通過各種縫隙進(jìn)入母線從而引發(fā)母線閃絡(luò)。封閉母線閃烙主要有污閃和霧閃兩種。污閃主要是因?yàn)橥饨绲幕覊m和雜質(zhì)進(jìn)入母線，并在母線內(nèi)逐漸沉積下來，久之形成較厚的積灰層，這些灰塵在遇到敲擊、震動(dòng)等特殊情況時(shí)易引發(fā)污閃;霧閃主要是因?yàn)榉忾]母線外殼由于自身原因或外力作用產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致雨水、鹽霧、化工氣體或濃霧進(jìn)入母線外殼。當(dāng)母線內(nèi)水蒸氣、鹽霧或其他化工氣體達(dá)到一定百分比濃度時(shí)，就易引發(fā)霧閃現(xiàn)象。因此，密閉性是封閉母線安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。

5、封閉母線安全運(yùn)行的措施

改善封閉母線性能的主要措施有：①封閉母線外殼內(nèi)通自然風(fēng);②封閉母線外殼內(nèi)充熱風(fēng);③封閉母線外殼加裝恒溫加熱裝置;④憎水性絕緣子;⑤封閉母線外殼內(nèi)充微正壓干燥空氣;⑥加強(qiáng)封閉母線的密封性能等。由于前三種措施的建設(shè)成本和維護(hù)運(yùn)行成本高加上自動(dòng)化控制要求高，不適用于我廠的實(shí)際要求。我廠機(jī)組的封閉母線選用DMC憎水性絕緣子，封閉母線外殼內(nèi)充微正壓干燥空氣進(jìn)行封閉母線性能改善和保證。

我廠一期投產(chǎn)時(shí)，采用的是一臺(tái)普通空氣壓縮機(jī)壓縮的空氣經(jīng)過減壓、吸潮干燥后通過軟管進(jìn)入到封閉母線外殼內(nèi)，空氣的質(zhì)量無法保證，且我廠的封閉母線密封不是很好，漏氣量比較大，造成空壓機(jī)頻繁啟動(dòng)，縮短空壓機(jī)的壽命增加運(yùn)行維護(hù)成本。由于采用的壓縮空氣質(zhì)量無法保證，加上我廠的發(fā)電機(jī)漏氫量都比較大，這樣就容易把帶有氫氣的壓縮空氣充入到封閉母線外殼內(nèi)，而二十五項(xiàng)反措要求封閉母線內(nèi)氫氣含量不得超過1%。二期工程時(shí)，為了提高壓縮空氣的質(zhì)量，全廠統(tǒng)一改用了儀用壓縮空氣做為充入封閉母線外殼的氣源。汽機(jī)房6.3m層的壓縮空氣，由于離供氣中心遠(yuǎn)，壓力會(huì)有一定的下降，而空氣壓力下降將伴隨著水分的析出。壓縮空氣經(jīng)過一段較長(zhǎng)距離的金屬管道，質(zhì)量難免有所降低，可能會(huì)含有金屬顆粒，儀用壓縮空氣進(jìn)入封閉母線外殼之前進(jìn)一步進(jìn)行了處理。

首先是減壓，從供氣中心來的氣源壓力一般在530Kpa左右，但是充入封閉母線外殼的空氣壓力最大也不過2.5Kpa，這就要求必須控制進(jìn)入封閉母線外殼的空氣壓力，用一個(gè)減壓閥把壓力減到2.5Kpa。其次是將壓縮空氣過濾、干燥。為了進(jìn)一步保證進(jìn)入封閉母線外殼的壓縮空氣質(zhì)量，采用只可通過直徑小于0.05mm的顆粒的濾網(wǎng)，過濾后的壓縮空氣再經(jīng)過可再生的吸附劑，除去壓縮空氣中的水分。進(jìn)入封閉母線的壓縮空氣經(jīng)過除塵、除水、除油處理后，其微塵直徑小于0.05mm，油份含量低于15ppm，質(zhì)量已經(jīng)相當(dāng)好了，這樣進(jìn)入封閉母線外殼內(nèi)的壓縮空氣質(zhì)量就得到了保證。

裝置包含有：球閥、壓力表、電磁閥、逆止閥、壓力自動(dòng)控制等設(shè)備，流程圖：

當(dāng)凈化裝置需要維護(hù)或檢修時(shí)，只需關(guān)閉前端的球閥，排除了逆止閥之前設(shè)備的泄漏影響，封閉母線外殼內(nèi)的空氣壓力只與其自己的封閉性能有關(guān)，其他環(huán)節(jié)的泄漏不會(huì)影響其內(nèi)部壓力。

6、確保封閉母線的安全運(yùn)行

無論封閉母線結(jié)露還是閃絡(luò)，封閉母線的密封性能是最重要的因素，封閉母線的密封是其運(yùn)行的首要任務(wù)。目前，國(guó)內(nèi)封閉母線外殼泄漏普遍偏大，曾有多家電廠因?yàn)榉忾]母線密封不嚴(yán)，造成雨水進(jìn)入封閉母線外殼，使封閉母線發(fā)生閃絡(luò)造成機(jī)組解列。2015年7月27日，由于接連下雨，東方電廠運(yùn)行人員巡回檢查，對(duì)#1主變低壓側(cè)A相套管排污時(shí)，發(fā)現(xiàn)A相套管排污水量很大，對(duì)其它變壓器各相進(jìn)行排污，發(fā)現(xiàn)除#1主變低壓側(cè)A相套管外，其它變壓器排污量很少或沒有，檢查#1機(jī)微正壓裝置運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)#1機(jī)微正壓裝置的壓力偏低，#1機(jī)微正壓裝置未打壓，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)#1機(jī)微正壓裝置的電磁閥有故障。由于及時(shí)發(fā)現(xiàn)#1主變壓器低壓側(cè)A相套管由于雨天導(dǎo)致積水嚴(yán)重，及時(shí)排水，避免了積水嚴(yán)重導(dǎo)致#1主變壓器低壓側(cè)A相套管接地短路故障。

在國(guó)內(nèi)發(fā)電企業(yè)中，普遍存在一種現(xiàn)象，認(rèn)為如果投入微正壓裝置，必須保證封閉母線的氣密性，否則，封閉母線無法維持微正壓，從而無法保證母線的絕緣及閃烙、漏氫等現(xiàn)象。但在實(shí)際運(yùn)行中，封閉母線密封過于嚴(yán)密，并不能提高母線的絕緣性能，反而會(huì)阻礙絕緣的提高。其原因?yàn)椋何⒄龎貉b置雖然能將干燥、潔凈的空氣吹入封閉母線，但由于封閉母線過于嚴(yán)密，無法將母線內(nèi)潮濕的空氣置換出來，使?jié)窨諝忾L(zhǎng)時(shí)間滯留在封閉母線內(nèi)，從而影響到母線的絕緣。微正壓裝置是依靠母線內(nèi)的區(qū)間壓力來工作的（一般為300-2500Pa），如封閉母線內(nèi)的潮濕空氣不能正常排出，從而會(huì)影響微正壓裝置的正常投入，致使微正壓裝置長(zhǎng)時(shí)間處于待機(jī)狀態(tài)，無法向母線提供干燥、潔凈的空氣，無法對(duì)封閉母線絕緣提供保證。國(guó)標(biāo)的規(guī)定：離相封閉母線的外殼內(nèi)空氣泄露率每小時(shí)不超過外殼內(nèi)容積的6%，封閉母線的保壓時(shí)間一般在10-30分鐘為最佳。如保壓時(shí)間過長(zhǎng)，母線的絕緣值將升高緩慢。如保壓時(shí)間過短，會(huì)使微正壓裝置啟動(dòng)頻繁，不利于微正壓裝置的正常工作。以哈爾濱第三發(fā)電責(zé)任有限公司為例，該公司對(duì)封閉母線氣密性進(jìn)行技改后，母線保壓時(shí)間長(zhǎng)達(dá)接近4小時(shí)，但封閉母線絕緣卻達(dá)不到開機(jī)的要求，后將微正壓裝置上的取樣管拔下后，對(duì)母線進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間充氣，將母線內(nèi)潮濕的空氣由微正壓裝置的取樣管排出，經(jīng)微正壓裝置的長(zhǎng)時(shí)間充氣后，母線的絕緣值達(dá)到了開機(jī)的要求。

綜上所述，要保證封閉母線的安全穩(wěn)定運(yùn)行，除了保證進(jìn)入到封閉母線外殼內(nèi)壓縮空氣的質(zhì)量和保證封閉母線外殼的密封性能外，還應(yīng)持續(xù)保持封閉母線外殼內(nèi)的壓力在300～2500Pa之間，才能真正起到保護(hù)母線的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]《華能東方電廠一期工程封閉母線技術(shù)協(xié)議》

[2]《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》國(guó)家電力公司2000-9-28發(fā)布

（作者單位：華能海南發(fā)電股份有限公司東方電廠）