浅析封闭母线结露的原因与防治

　　〔摘要〕本文针对封闭母线频发的结露事故，在母线的运行结构和空气的物理性质两方面做了综合分析，并详细阐述了解决方案。
　　〔关键词〕封闭母线；结露；微风循环正压装置
　　
　　1事故的发生
　　2009年2月8日12时19分，乌海热电厂#2发电机基波定子接地保护动作，#2发变组220kV侧6602开关跳闸，#2发电机灭磁开关跳闸，6kV厂用IIA、IIB段工作电源开关跳闸，6kV厂用电快切装置动作，6kV厂用IIA、IIB段转为备用电源供电，#2发变组与系统解列。检查#2发变组A、B屏保护均为基波定子接地保护动作，#2发变组故障录波器录波数据记录故障时发电机机端电压瞬时值Ua为65.62V，Ub为107.34V，Uc为-31.85V，机端零序Us为82V，中性点零序UL为49.21V。发电部运行人员采取了必要的安全措施后，在发电机盘车5转/分的条件下，测量#2发变组20kV侧绝缘为32kΩ（不包括机端PT、避雷器及中性点PT），初步判断#2发变组20kV侧系统非金属性接地故障。
　　为查找故障点和跳机原因，经专业会议决定，厂领导批准，采用手动升压的方式对#2发变组进行零启升压，第一次升压至10.3kV（发电机额定电压为20kV）时，发电机基波定子接地保护动作跳闸（保护延时为1.5秒），由于继电人员进行的#2发电机出口电压互感器二次电压测量工作没有测试完成，又进行第二次零启升压，电压在2、4、6、8kV时，分别测量机端电压互感器TV2和TV3的两个二次绕组及开口三角绕组输出电压均正常，当电压升至10kV时，#2发电机基波定子接地保护再次动作，开关跳闸，判定#2发变组20kV侧系统存在接地。
　　2月9日，对#2发变组20kV侧系统查找接地故障点，采取分段隔离、逐段查找的方法，分别对#2发电机和封闭母线进行耐压试验，查找故障点。将#2发电机机端及中性点母线软连接拆开，分别进行#2发电机交、直流耐压试验，结果均合格。
　　将发电机出口C相封闭母线至主变、高厂变和励磁变四处接线端子断开，单独对C相母线进行交流耐压试验，当电压升至10kV时，放电击穿，交流耐压装置充电电流达40A，断定C相母线绝缘存在接地故障。组织电气检修人员对#2发变组20kV侧母线所有绝缘子逐一排查，发现在#2主变20kV侧C相封闭母线根部盆式绝缘子内部有积水结冰，故障点处盆式绝缘子有短路放电烧痕。
　　2事故的原因分析
　　由以上事故可以看出，造成此次事故的主要原因是封闭母线内部结露，结露水在封闭母线的导体和外壳之间形成贯通，引发导体直接对外壳放电。以上事故，并不是一起单纯的偶然事故，在每年的10月末11月初，至来年的3月末4月初，都是我国封闭母线结露事件的高发期，每年在这一时期内，全国各地都有封闭母线因结露而引发机组非计划停机事件。但相关部门对此却认识不足，将原因归结为封闭母线密封不严；微正压装置误将含水量较大的湿空气充入母线内等诸多原因，但这些原因都禁不起推敲。显然，封闭母线因密封不严而导致结露的说法是站不住脚的。
　　3防止封闭母线结露的方案
　　国内运行中的封闭母线，主要表现出3种运行状态
　　3.1封闭母线密封状态良好，母线内能够始终保持一定的微正压气体。且保压时间在30分钟左右。
　　3.2封闭母线密封状态一般，母线内虽然能够充入一部分微正压气体，但压力始终保持不住，保压时间在1～5分钟左右。
　　3.3封闭母线密封状态差，母线内没有一点压力，保压时间为0.
　　由以上3点我们可以看出，对于密封状态良好的封闭母线，我们采用国内的微正压的保护方式完全可以提供保护，而对于密封状态一般和密封状态较差的封闭母线，如果依然采用微正压运行的保护方式，必然会导致微正压装置频繁启动或长时间启动，久之,造成微正压装置损坏,使母线失去保护。母线失去保护后,空气中的粉尘、杂质、雨水等就会乘虚侵入母线,在母线内部形成污秽层,从而引发结露、闪烙等事故的发生。
　　微风正压循环装置是完全根据国内封闭母线密封3种运行状态的特殊情况而提出的。微风正压循环技术是国外比较普及的一种技术，其采用微正压装置的工作原理，即24小时不间断的向封闭母线内充入300Pa～2500Pa区间压力的“不饱和空气”。使封闭母线内的压力始终保持在一个稳定值。这种充气方式的优点在于：
　　1．充入母线的洁净、干燥的“不饱和压缩空气”在母线的三相中以对流的形式流动,形成微风循环,将母线内过量的水份吸收,成为“饱和空气”,以提高母线的固体绝缘。同时,将母线导体产生的热量以微风吹拂的形式带走,降低了导体的温度,起到预防导体过热发生局部强烈氧化,及降低导体电阻的作用。
　　2．对密封不严的封闭母线形成“气封”。母线内的湿热空气最终由母线的密封不严处吹出。并有效阻止了外界空气中的灰尘、杂质、雨水等物质由母线的密封缺陷处侵入母线，使封闭母线只有向外呼出的气流，而不能向内吸入空气。从而达到气封的效果。
　　4工作方式 
　　4.1微正压工作方式。当母线内压力低于300PA时，该装置自动向封闭母线内充气，当母线内压力达到2500PA时，该装置停止向封闭母线内充气，并始终保持这一区间压力。
　　4.2温湿度控制工作方式。通过对封闭母线内部空气的监测，使封闭母线内部空气的温度、湿度始终保持在一恒定值。
　　4.3手动运行工作方式。当封闭母线存在较大泄漏点无法达到密封要求，或封闭母线遇到极端恶劣天气气候空气无法达到标准要求时，该装置可通过人工手动控制，利用该装置完善的三种保护功能，向母线内强制充气。压力可控制在0～2500Pa的区间压力范围内（可调）。
　　5设计理念
　　其设计理念为：当封闭母线密封良好时，该装置可作为正常的微正压装置来使用；当封闭母线密封不良时，该装置可自动调整为微风循环装置来使用，该性能主要是为国内的风冷式离相封闭母线导体和外壳的强迫冷却而研发。其充气模式采用风冷式离相封闭母线的双风系统充气模式，即采用与环境温度一样的干燥、洁净的空气从室内充气口冲入母线内，在母线内导体与外壳的夹层中对流循环，利用母线的自然泄漏率，从母线的末端排出，同时保持母线内部形成略微高于大气压的微正压气体。目前，这种微风正压循环工艺已经在大唐内蒙古托克托发电厂、大唐天津盘山发电厂、北方联合电力乌海热电厂等企业得到认可和普及。该工艺有很高的可靠性，从使用效果看，完全摆脱了封闭母线的保护装置受封闭母线密封限制的条件。