发电机出线封闭母线及微正压装置可靠性运行的研究

摘 要： 针对发电机出线封闭母线频繁出现绝缘低报警乃至机组停运的事故，给机组安全、稳定、节能运行带来了极大的安全隐患，本文针对此问题，提出了具体的改进方案。实施效果表明，该方案可有效消除隐患。

关键词：发电机 封闭母线 微正压装置

中图分类号：TM645 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2015）06-0326-01

一、概述

随着电力工业的迅猛发展，大容量发电机组被广泛应用。发电机出线的大电流离相封闭母线以其使用方便、安装简便、钢结构紧凑、发热少等诸多优点被广泛采用。离相封闭母线作为发电机组最重要的辅机设备，保证其安全、稳定、可靠运行就显得尤为重要。据调查，无论是在国内还是国外，对封闭母线的保护大多都是采用微正压装置，即向三相封闭母线提供干燥洁净的空气，使封闭母线内部始终保持在微正压状态，以达到气封的作用。目前，离相封闭母线被广泛应用于200MW及以上的发电机引出回路中。但因其密封不严、受热不均等缺点的存在，使得封闭母线也有着一定的安全隐患。

大唐国际发电股份有限公司张家口发电厂于1988年建厂，通过一、二期工程建设，共安装8台国产300MW火力发电机组，是京津唐电网的骨干火力发电厂。电厂建史时间长，设备老化情况严重，诸多设备已为厂家淘汰产品，购买备件困难、设备更新难度大，为电厂的安全运行带来了极大的安全隐。发电机作为机组运行重中之重的设备，担负着系统电能转化并输送到电网的神圣使命，因此，保障发电机的可靠、稳定运行就显得尤为重要。近年来，电厂曾多次发生因发电机离相封闭母线故障导致机组停运的案例，如2013年1月，我厂4号、5号机组接连出现发电机定子接地报警的危急情况，发电机零序电压超限（我厂录波器零序电压8V报警，定子接地保护15V动作跳闸）保护动作，两台机组分别于1月19日和21日打闸停机处理封闭母线结露故障。

两起非计划停运事故给电厂安全生产带来了极其恶劣的影响，直接影响了发电厂的发电任务和经济效益。由于封闭母线的检修处理过程复杂、修复难度大、工期长，发电机封闭母线的运行可靠性改进迫在眉睫、亟待解决。我厂发电机出线封闭母线及微正压装置结构图如下所示：

1.微正压取样管路 2.封闭母线 3.微正压充气管路 4.微正压装置

二、 结露受潮是离相封闭母线常见故障

离相封闭母线是以母线的导体为一次侧，母线外壳为二次侧，当导体通电时，外壳上产生一个方向相反而其数值几乎与母线导体上流过电流相等的感应电流，使得壳外剩余磁场大为降低。封闭母线因受运行条件的改变或受到特殊气候变化的影响，在母线导体、支撑绝缘子、外壳的内表面及盘式绝缘子上容易出现结露现象，封母结露是造成母线绝缘下降的主要原因。

三、离相封闭母线结露的原因

1.室内外温差

由于离相封闭母线是一个密闭管道，且处于室内和室外的交替环节，正常运行时母线通过电流较大，母线本身温度较高，尤其是在寒冷的冬季，正常运行时，室内封母管道内温度一般在70℃左右，每立方米空气中饱和水蒸气密度为179.8克，而室外封母管道温度则降为40℃，每立方米空气中饱和水蒸气密度为51.2克。也就是说，母线内的空气温度由正常运行时的70℃降至40℃时，每立方米空气中将有128.6克液态水析出。这些水将严重影响母线和外壳之间的绝缘。

2.运行温度

机组运行时，母线内导体和外壳的温度较高，而机组停机后，母线内导体和外壳的温度快速下降到室温。温差的存在促使封闭母线内大量水分的析出。这些水分如果不能及时排出，运行中将会给机组正常运行带来极大的安全隐患。

3.潮气入侵

发电机每次停机检修或临修，封闭母线易被空气中的潮气、雨水、浓雾等入侵。通过对机组录波器报警时间段的统计可以看出，报警都是发生在冬季的上午，因为冬季本来封母筒内外温差就比较大，而且上午封母筒能受到太阳的直射，内部温度逐渐升高，水分开始大量蒸发，温度的上升同时加剧了水分子的运动速度，导致母线绝缘迅速降低。

4.防止封闭母线结露的改进措施

经过现场调查、精心计算、大量试验，发现微正压装置老化、除湿效果差、封闭母线密封不严、封闭母线无排水设计、盆式绝缘子设计落后是导致我厂母线凝露继而使得绝缘降低的主要原因。经讨论研究后决定从以下几个方面进行针对性改造（详细图片见附件）：

主变方面：在主变低压侧封母外筒最低点打孔加装排水管，排水管底部安装排水截门，定期排水。同时为防止冬季排水时出现结冰现象，在排水管外部缠绕伴热带进行包裹保温。

高厂变方面：将高厂变高压侧封母处凹式绝缘子换装为凸式绝缘子，这样如果高厂变分支有结露现象时，水分就不会先浸在母线周围而存在于封母筒边缘，防止母线受潮降低绝缘效果，并在盆式绝缘子上方加装温湿度显示仪，对封闭母线内部湿度进行实时监测；在盆式绝缘子最低位置外筒边缘包裹一圈保温层，防止内部的积水结冰，方便排出；在封母筒最低位置处打孔加装排水装置（排水管外部周围包裹伴热带和保温层）和截门，定期对排水装置进行检查并排水；

微正压装置方面：为保证微正压装置能够输出更加干燥的气体，在储气罐底部加装了排水装置以便及时排出冷凝水和其他杂质，并在装置出口管道处加装硅胶罐，对输出的空气进行除油、除水净化，这样通过层层过滤进一步保证了微正压装置输出的为干燥、清洁的空气。

5.改进后效果检查

为了详细掌握封闭母线改造后的运行情况及工作效能，我厂专门制定了严格的巡检制度，具体要求如下：

5.1每周对储气罐进行一次检查，如果发现硅胶灌内有三分之一硅胶变为红色，应及时对硅胶予以更换；

5.2每周对储气罐底部油水分离器进行一次检查，记录油位并在电脑中备案，如果油位一周上升值达到50ml时，应对微正压装置进行停运检查。

5.3每周对储气罐下部进行一次排水，记录排水量并在电脑上备案，排水量达到60ml时，应对微正压装置进行停运检查；

5.4主变、高厂变排水装置在5月-10月份间，每月进行一次排水，11月-次年4月每两周进行一次排水，并将排水量进行统计并在电脑中备案。当发现排水量超过150ml时，应在干燥的晴天采取通风等措施进行干燥处理。

我厂规定：当主变、高厂变分支排水量大于150ml/次、湿度大于85%时应加强对封闭母线的监视工作。由表格可以看出，改造完成后一年运行期间，5号机组主变最大排水量为35ml/次，5号机组高厂变最大排水量为32ml/次，远远低于规定值150ml/次；5号机组主变最大湿度为58%，5号机组高厂变最大湿度为61%，也没有达到我厂规定的上限值，机组运行状态良好。

2014年9月，5号机组计划性大修工作全面展开，检修人员对5号机组改进后的封闭母线及微正压装置进行了全面检查和试验。

封闭母线的绝缘电阻试验数据和交流耐压试验数据均符合规程要求。检查显示：5号机组主变分支和高厂变分支封母筒内没有明显的结露现象，温湿度显示仪指示湿度为50%，微正压装置出口管道处硅胶灌内硅胶只有五分之一部分变色。检查结论：结合为期一年的巡检记录情况和大修检查结果，5号机组改造效果明显，成果突出。

四、结论及应用推广情况

通过对封闭母线及微正压装置在三个方面进行的改进，可以看出，花不高的成本在封闭母线及充气管道细节上进行的改进，对封闭母线起到了全方位立体的保护，效果显著。它既可以提高母线的绝缘性能，对母线起到了多级保护，又把工作人员从维护母线的繁重工作中解脱出来。经实践证明，改进后离相封母在运行中从未出现过绝缘低报警的危急情况，大大提高了封闭母线的干燥度，为机组的安全、稳定、可靠运行提供了强有力的保障。目前，这些改进措施得到了我厂领导的高度认可，并经集团公司生产部领导亲临现场参观，对改造取得的成果和经济效益给予了极高的评价，并已在我厂及集团公司内部其它发电企业广泛推广此项技术。

作者简介：刘庆恒，男，（1986-），助理工程师，从事发电厂电气设备检修工作。