各种因素对封闭母线的影响及分析 王鹏

发表时间:2018/5/8   来源:《电力设备》2017年第35期   作者:王鹏
[导读] 摘要:本文对影响封闭母线的各种因素做了简要的分析,并对防止事故的发生提出了建议,供大家参考。

        河北蔚州能源综合开发有限公司  河北张家口  075700)
        摘要:本文对影响封闭母线的各种因素做了简要的分析,并对防止事故的发生提出了建议,供大家参考。
        关键词:封闭母线;微正压装置;隔板;结露
        封闭母线由于防腐性能良好,且避免了附加涡流损耗。外壳电气上全部连通并多点接地,杜绝了人身触电危险,简化了对土建的要求。所以广泛应用于各种厂、矿企业。但随着使用年限的增加,很多弊端逐渐显现出来。本文给大家梳理了几项对封母有影响的因素。
        一、机组起停频繁对封母的影响
        随着国内火力发电的发展,机组面临高峰用电与低谷用电的峰谷负荷差拉大问题,使发电机组只能通过停炉、待机的方式启动调峰,致使电力设备频繁的面临启停或负荷变化,导致电气设备产生巨大的温差。同时,受季节与极端气候的影响,有些设备也会出现绝缘下降、接地等隐患或故障,严重影响电力设备的安全稳定运行。而封闭母线由于其特殊的建筑结构(一半在室内,一半在室外,更易受到强烈的温差效应)在此方面情况尤为严重,机组一旦停机后,母线由于运行状态的改变,会出现结露、绝缘下降、呼吸作用明显等诸多问题。严重时甚至造成无法启机,运行中跳机等重大事故。
        二、微正压装置对封母的影响
        目前,无论是国内还是国外,对封闭母线的保护大多采用的是微正压装置,目前虽然还有其他的保护装置,但效果均不如微正压装置的效果理想。例如,电加热装置对封闭母线漏氢有一定的影响:热风保养装置会使封闭母线出现分段绝缘不合格的情况,且当外界温度很低时,热空气会使封闭母线外壳的内壁表面出现结露效应,影响封闭母线的绝缘;憎水性绝缘子虽然可提高封闭母线的绝缘,可是,却对封闭母线的闪烙现象无任何防治作用;风循环装置虽然可以达到微正压装置的使用效果,但生产、制造和运行成本较高,并且在安装现场中必须保证封闭母线外壳的气密性,这对于许多电力企业来讲,具有一定的难度,不宜推广。另外,许多电力企业认为,微正压装置的投放使用应在机组停机后和开机前这一期间内,机组开机后,就可将微正压装置关闭。其实,这是一个错误的观点,这是因为:空气中的粉尘和悬浮颗粒在一定条件下带有一定的荷电性。粉尘荷电后,某些物理性质,如凝聚性、附着性及在气体中的稳定性等发生改变,粉尘进入封闭母线后会稳定的吸附在母线导体、支撑绝缘子或外壳的内表面,或是吸附在封闭母线密封不严处,形成污秽层,在恶劣天气下,污秽层中的可溶性盐类被水份溶解,形成导电水膜,使绝缘子表面的绝缘电阻下降,泄漏电流增大,产生局部爬行放电.当绝缘子的电阻下降到不能承受导体运行电压时,在污秽层的表面就要发生闪烙,增加了封闭母线闪烙的可能性。


同时,机组虽然停止,但发电机氢气未排放,由于氢气有很强的渗透能力,少量的氢气会通过盘式绝缘子而渗入到封闭母线内。所以,微正压装置的正确使用方法应是;无论机组在开机或停机的情况下,应24小时不间断投放使用微正压装置, 以起到气封的作用,对封闭母线保护有着积极的预防意义。
        微正压装置充入母线内的洁净空气可在母线内形成微弱的风循环,将母线或导体产生的热量带走。但在夏季时热量带走困难,对绝缘及密封加速氧化。
        微正压装置采用无油空气压缩机提供,根据物理学定律,当自然界中的空气被压缩时,空气中的水份会分离出来。也就是说,当空气被压缩时,压缩空气中会有水产生,由于水的密度远大于压缩空气的密度,大部分水份会沉淀在压缩空气的下部,所以,应在压力容器的最下部设置排水装置。微正压装置的空压机虽然在储气罐的最下端有排水装置,但排水装置为手动排水,无法及时将储气罐内的水份排除,导致储气罐内的水分越积愈多。成为过量水,这些过量水随压缩空气直接充入到封闭母线中。造成封闭母线绝缘下降。在冬季,由于补充风量是由室内向室外,冬季室内外温差大,多在在室外低温部位发生结露,使密封绝缘子表面水珠逐渐聚集形成冰层,积累到一定程度从母线到外壳贯通,形成接地。因此,结露事故多发生在冬季。
        所以建议:1.储气罐的最下端排水装置更改为自动排水(浮球排水阀或定时开阀),防止人员排水不及时而积水。2.微正压装置取室外空气,可以避免冬季时内外温差大。3.增加吸附剂,可以提高空气干燥度。
        三、密封不严对封母的影响
        这是国内离相封闭母线普遍存在的一个重要问题,造成封闭母线密封不严主要有以下原因:
        1.由于封闭母线密封是一个密闭的管道,阻碍了母线内导体热量的散发,使导体在运行中产生的热量只能以辐射和对流的方式传递给外壳,再由外壳散发到空气中。有资料表明,在封闭母线运行期间,由于导流母线的集肤效应与邻近效应,三相并排布置圆管载流导体的附加电阻与封闭母线退出运行期间的电阻之比接近2倍,因此封闭母线外壳的温升都很高,尤其中相封闭母线外壳的温度最高。应及时将这种热量散发出母线,如不能将热量及时散发,这些热量会以传导的方式传递给外壳上的一些橡胶密封垫,致使橡胶垫受热老化。同时, 这些热量对封闭母线导体的导电性和外壳的密封性能都造成很大的冲击。
        2. 国内的封闭母线在设计和安装时,较多的考虑的是在静态下的密封性能,大多忽视了封闭母线在投入运行后的动态运行。即机组投入运行后,由于发电机的共振;机房的抖动;母线土建基础的下降等原因,致使封闭母线发生一定的位移和错位,其密封结构会受到不同程度的破坏;
        3.随着运行年限的增加,母线上的一些橡胶密封件逐渐老化,或因长期经受压力而失去弹性,无法再起到密封的要求;这种情况多发生在主变、厂变、PT、励磁、发电机出口这5处地方,支撑绝缘子密封垫由于长期处于厌氧环境下使用,其可靠性要比上述5处强。
        4.有些母线在密封工艺上存在很大的缺陷,金属和非金属之间没有可靠的过度连接工艺,而通常采用密封胶来过度连接几种不同的材质。这种方法在母线的运行之初还可以,但运行一段时间后,密封胶由于受热老化或母线抖动的影响,导致密封胶撕裂或剥离,母线的密封结构遭到破坏,致使母线泄露。
        值得一提的是,对封闭母线的密封程度,虽然要求有一定的密封性,但也不能密封的太严,密封太严会导致封闭母线内部的气体流动性差,置换效率低,外界的潮气一旦进入封闭母线内部后反而也不容易出来,影响母线的绝缘。但密封性能也不能太差,密封太差导致母线没有保护,容易被外界多种因素困扰,同样可以影响母线的绝缘。
        四、穿墙处的隔板(环氧树脂板)对封母的影响
        许多人认为,在穿墙处的隔板会起到防止共箱封闭母线内部冷热气流的交换,避免此处出现大量的结露水,不会引起支持绝缘子的脏污、受潮,进而影响母线的绝缘性能。但大量的事实结果证明。共箱封闭母线内位于穿墙处的隔板正是造成结露水凝结的根源所在。这是因为,该隔板为环氧树脂板,主要是由环氧玻璃丝构成,具有不阻燃,材质坚硬,易吸潮等特点。特别是安装在穿墙处的封闭母线内的隔板,由于室内外纯在一定的温差,当母线运行条件发生变化、机组停机,或异常天气变化时,便会在隔板表面凝聚大量的结露水。这种结露严重影响着母线的运行。举例来讲,在寒冷的冬季,室外温度以-15℃为例,空气中每立方米饱和水蒸气密度为1.73 g /M³,而发电机厂房内的温度多以20℃左右为标准。厂房内空气中每立方米饱和水蒸气密度为17.28 g /M³。也就是说,在室内外存在35℃的温差时,共箱封闭母线内穿墙处的隔板表面,每立方米空气中将有15.55克水被结露分离出来,变成结露水吸附在隔板的表面,由于结露水聚集的比较集中,这使隔板成为整个共箱封闭母线绝缘的最薄弱点,这些水将严重的影响着母线的绝缘。(以上数据由饱和湿空气表查得)。所以首先保证封闭母线内的空气干燥度,防止结露。其次微正压装置进气靠近墙内隔板处,因为墙内隔板面为冷面,有可能结露。同时隔板为波纹管,结露由外向内发展。进气管靠近隔板,露水沿着进气管回到储气罐内,不会聚集降低绝缘强度。
        五、固体绝缘的微观变化对封母的影响
        从微观学的角度将,一些非吸水性材料,如金属、玻璃和塑料等,都有在极细微的裂隙内捕捉水分子的特性。因此,有可能在这些材料的表面上形成不可见的且不连续的表面膜层,膜层的密度随着温度和空气相对湿度的增加而增大。因此金属可能被腐蚀,绝缘材料的电阻会相当显著的下降。母线内的空气受热后,在母线的导体、外壳和支撑绝缘子上同样会发生这种微观变化,导致母线的整体绝缘下降。
 

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