15.75 kV母線電流互感器端子箱改造經驗簡析

朱傳宗，張 甜 ，趙雪鵬

（河北張河灣蓄能發電有限責任公司，河北 石家莊 050300）

1 概述

河北張河灣蓄能發電有限責任公司（以下簡稱“張河灣電廠”）位于河北省石家莊市井陘縣境內，距離石家莊市直線距離為53 km，公路里程為77 km。張河灣電站設計安裝4臺25萬kW單級混流可逆式水泵水輪發電機組，總裝機容量100萬kW，以一回500 kV線路接入河北南部電網，主要承擔系統調峰、填谷、調頻、調相等任務，并且在電網故障甚至瓦解時，可以充當電網最佳的緊急事故備用和“黑啟動”電源。

張河灣電廠15.75 kV主母線采用的是全連式自冷離相封閉母線，母線型號為QLFM-24/12000。封閉母線主要由母線導體、外殼、盤式密封套、金具、盤式密封套（密封隔斷裝置）、伸縮補償裝置、短路板、穿墻板、外殼支持件、各種設備柜及與發電機、變壓器等設備的連接結構構成。封閉母線上安裝有環氧樹脂澆注的母線式電流互感器，母線式電流互感器的接線端子箱位于母線外殼上，接線柱固定在鋁合金接線板上，通過接線柱與保護、監控、勵磁、調速器等系統進行連接。

2 改造背景

2.1 故障的發現

2018年4月20日13:56，我廠進行1號機C級檢修后發電方向并網試驗運行時，發現勵磁控制屏顯示定子電流較實際電流偏差較大。我廠勵磁系統定子電流取三相電流的平均值，勵磁控制屏顯示電流與實際電流相比，相差1 540 A，相差了三分之一左右的電流，故判斷勵磁系統采集定子電流缺相，值守人員立即執行停機流程。

2.2 故障查找及原因分析

（1）排查發電機機端CT端子箱的接線

1）經過核對電纜線號，確定發電機機端CT端子箱至勵磁控制柜接線正確。

2）為了驗證發電機機端CT端子箱至勵磁控制柜二次回路完好，進行通流試驗，在發電機機端CT端子箱分別用繼電保護測試儀向勵磁系統通入三相0.85 A（二次額定電流）電流，勵磁系統顯示為10.19 kA，采樣正確，從而確定CT端子箱至勵磁系統的二次回路正常。

（2）檢查電流互感器CT8(送勵磁系統定子電流)各繞組的直阻，CT8接線圖見圖1。

將二次回路永久接地點斷開，分別用萬用表測量U1的1S11S2、V1的2S12S2、W1的3S13S2直阻，

測量結果如表1。

圖1 CT8接線圖

表1 直阻測量結果

由于使用萬用表測量線圈的誤差比較大，此數據只能作為參考，至此，懷疑C相回路存在異常情況。

（3）為了進一步驗證上述猜想，故繼續向CT根部查找，將C相CT根部端子箱打開，找到對應的線圈S1S2，CT根部接線柱見圖2。

圖2 C相CT端子根部接線柱

將S1S2從端子箱拆除，在出線側進行通流試驗，試驗結果正常，測試結果證明C相CT端子根部出線側至勵磁控制柜二次回路正常，故懷疑C相CT根部端子接線柱與接線端子接觸不良導致C相無電流。

（4）為了驗證故障推理情況，進行發電機升流試驗，勵磁系統顯示定子電流缺相，故障依然存在。利用鉗形電流表測量端子箱上下端口各相電流情況。試驗數據見圖3。

（5）根據上述數據，可以判斷在發電機機端CT端子箱至CT根部存在接地點，接地點范圍見圖4。圖3中B點無電流，而C點有電流通過，則證明回路并未開路，推測B點之前某個地方存在接地，導致電流未到達B點，而是通過某個地方的接地與C點形成回路。用萬用表測量B點對地電阻（永久接地點解開后），測試結果為77 Ω，進一步證實B點至CT端子根部存在接地（正常應為無窮大）。

結合（3）的查找（C相CT根部端子根部出線側至勵磁控制柜二次回路正常），可進一步縮小范圍，基本可以確定C相CT根部端子根部接線柱存在接地。

（6）確認故障點。將C相CT根部端子板拆下進行檢查，發現接線柱絕緣套管破損，接線柱（螺桿）對外殼放電，見圖5。

圖3 端子箱上下端口各相電流試驗數據

圖4 接地點范圍

圖5 接線柱絕緣套管破損

至此，接地點已確定為C相CT根部端子接線柱通過管母外殼接地，導致勵磁系統采集定子電流缺相。

2.3 缺陷還原及分析

拆除該故障點接線柱，發現接線柱與鋁合金接線板之間絕緣僅僅靠一層絕緣套管保護，由于故障位置靠近電氣制動開關，機組的頻繁啟動停機，電氣制動開關都會動作，電氣制動開關動作時會產生很大的振動，接線柱與鋁合金接線板之間產生摩擦，再加上絕緣套管的老化，對接線柱的絕緣套管長期的絕緣破壞，導致接線柱絕緣套管處接地故障。

圖6 絕緣套管

3 關鍵問題的解決

如果對接線柱重新更換絕緣套管，雖然能夠消除缺陷，但是不能保證長期運行不再發生類似缺陷，若是再次發生接地故障可能會引發更大的問題發生。對此班組運維人員展開討論，如何才能從根源上消除該隱患。經過集思廣益最終班組決定改變更換接線柱的思路，而是更換接線柱的鋁合金接線板，將鋁合金材質接線板更換為絕緣板，這樣就不存在因為振動及老化導致接線柱絕緣距離不夠的問題。

4 電流互感器端子箱改造實施

4.1 物資準備

經過現場勘查，4臺發電機出口電流互感器絕緣接線板為同一種型號，4臺主變低壓側電流互感器絕緣接線板為同一種型號。絕緣接線板采用是3240環氧絕緣板，該絕緣板是一種具有高介電性能、耐表面漏電、耐電弧的優良絕緣材料。

4.2 電流互感器端子箱鋁合金接線板拆除

電流互感器端子外部連接設備側，內部連接電流互感器。首先拆除電流互感器端子箱的外殼，拆除外殼后將鋁合金接線板上的端子與設備側進行接線，并對每個接線與對應的接線孔進行標記。每一根接線標記后拆電流互感器內部線，拆下后的接線板及接線柱見圖7。

4.3 電流互感器端子箱絕緣接線板安裝

對電流互感器端子箱絕緣接線板按照拆下的鋁合金接線板的孔距及大小打眼，打眼完畢后，按照之前標記的線號接線，接線柱選擇用銅接線柱，采用一個平墊一個彈墊緊固防脫。

圖7 拆下后的接線板及接線柱

4.4 更換絕緣接線板后檢查

更換絕緣接線板后，對電流互感器每一個線圈進行導通測試，導通良好，接線正確；對電流互感器的繞組進行絕緣電阻試驗，試驗合格。

5 結論

張河灣電廠15.75 kV主母線采用的是全連式自冷離相封閉母線（母線型號為QLFM-24/12000），發電機出口電流互感器及主變低壓側電流互感器的端子箱在很多電廠中也都是使用的鋁板作為接線板，接線柱與接線板的絕緣問題一直困擾著用戶，此次張河灣電廠進行的改造將該隱患徹底消除，為相同情況的用戶提供了一種解決方法。