200MW机组封闭母线故障原因分析与处理

(内蒙古丰镇发电厂，内蒙古 丰镇 012100)
摘 要：文章对丰镇发电厂封闭母线多年来出现的故障进 行了分析，提出了处理建议。
关键词：封闭母线；故障处理；发电厂；200MW机组
中图分类号：TM407  文献标识码：A  文章编号：1007—6921(2009)10—0092—02 

丰镇发电厂共有200MW机组6台，从发电机到变压器采用QZFM型全连式自冷离相封闭母线，该 封闭母线是一种新型的高压电器，它的用途是将大量的电力从一点输送到另一点。

全连式封闭母线有如下优点：①运行可靠性高。封闭母线防尘，不受自然环境和外物的影响，且各相间的外壳又相互 分开，因而减低了相间短路的可能性。②外壳环流的屏蔽作用，显著减少了母线附近钢构中的损耗和发热。③短路电流通过时，由于外壳环流和涡流的屏蔽作用，使母线之间的电动力大为减少， 可加大绝缘子间的跨距。④由于母线和外壳可兼作强迫冷却的管道，因此母线载流量可做到很大。
1 设备主要结构

封闭母线主要由母线导体、外壳、绝缘子、金具、密封隔断装置、伸缩补偿装置、短路板、 穿墙板、外壳支持件、各种设备柜及与发电机、变压器等设备的连接结构等构成。

三相母线导体分别密封于各自的铝制外壳内，导体主要采用同一断面三个绝缘子支撑方式， 绝缘子上部装有橡胶弹性块及蘑菇形金具，金具顶端与母线导体接触，绝缘子下部用4条螺 栓固定在封闭母线外壳上。

封闭母线外壳采用槽钢抱箍固定在基础构架上。母线靠近发电机端及穿墙处采用大口径塑压 套密封作为密封隔断装置。封闭母线外壳采用多点接地，封闭母线与发电机、主变、厂变等 设备连接处设外壳短路板。
2 问题提出

①丰镇发电厂出现多次封闭母线绝缘能力降低问题，在机组刚停下来时测绝缘电阻合格 ，在机组启动时测绝缘电阻时电阻值偏小，有时不合格。②封闭母线内部绝缘件损坏，造成发电机出口电压互感器监测到的电压发生波动，电压 波动影响到机组励磁调节器，使励磁系统表计大范围摆动，造成机组停机检查。③封闭母线槽钢抱箍在机组运行期间发热，发热温度达到300℃以上。④有关封闭母线的资料和运行、检修规程缺少，对它的重视程度不够。
3 原因分析和对策

针对上面问题进行分析，找出问题原因并制定相应的对策，防止类似故障的发生。
3.1 绝缘电阻降低问题
3.1.1 绝缘电阻的降低原因

①要考虑到绝缘件的受潮问题，封闭母线绝缘是由绝缘子、密封隔断装置构成，封 闭母线在设计时是全部密封的，但在安装和检修过程中它的密封效果是达不到设计要求的。 在夏季特别是湿度大的时候，由于封闭母线运行过程中传输大量的电流，电流在导体上发热 ，使得封闭母线内部温度较高，潮气会从封闭母线的各个密封不好的地方进入封闭母线内部 ，机组在运行期间潮气会逐步蒸发掉，当机组停运后潮气蒸发速度慢，这样会造成绝缘能力 降低。另外由于封闭母线内部空间小，绝缘子和密封隔断装置上面的灰尘无法清扫，一旦受 潮会加剧绝缘电阻的下降。②考虑到绝缘件损坏问题，封闭母线绝缘子数量特别多，每相2m内有三个绝缘子 ，密封隔断装置在各个设备连接处装设，一般4～5个。任何一个绝缘子或密封隔断绝缘破坏 都会造成绝缘能力降低。③其他外力破坏也是绝缘能力降低的因数，在这里不多说。
3.1.2 防范措施

①利用机组停机大小修对三相封闭母线分别进行耐压试验；②在机组大修时对封闭母线内部进行清扫，清扫不能采用吹扫法，因为吹扫不能将灰尘 从封闭母线内部吹出，而是灰尘在内部移动，应用大功率吸尘器从绝缘子（需拆除绝缘子） 的位置进行清扫；③在封闭母线的较低点处安装排水装置，排水装置采用变压器呼吸器最为理想，一方面 可以排水，另一方面可以观察封闭母线的受潮情况；④一旦受潮严重必须通入干燥空气进行干燥；
⑤有条件时将瓷绝缘子更换为合成绝缘子。
3.2 造成励磁系统摆动

丰镇发电厂#6机组在2006年发生一次少见的由于封闭母线引起的机组励磁系统摆动故障，当 时机组正在运行，励磁调节器自动跟踪运行，运行人员发现励磁系统所有表计全部大范围摆 动，将励磁调节器改为手动运行，表计正常。当时从发电机出口PT测量发电机电压不对称， 用示波器录制波形有高次谐波，在排除测量回路和励磁调节器无故障后机组被迫停用检查发 电机和封闭母线。
3.2.1 造成励磁系统摆动原因

封闭母线个别绝缘子在特定环境下，出现不规律的放电，同时造成系统电容与电感的 谐振。谐振过电压可在各种电压等级的系统中产生，尤其是在35KV及以下电压的系统中，由 谐振造成的事故较多，接在封闭母线上的设备是由电感L、电容C和电阻R经串、并联而成的 一个较复杂的网络，每个元件要用一个定量的等值电路来描述是比较困难的，该系统正常运 行时有一个固定频率，当系统内某个参数发生大范围变化时，系统就可能发生震荡。这也说 明，当封闭母线内的绝缘子或密封隔断装置发生放电时，系统内的电容值发生变化，而且该 值变化范围又特别大，可能引起系统震荡。

由于该系统为中性点不接地系统，从过电压理论讲，当中性点不接地系统发生单相间 歇性放电时，系统会产生过电压。
3.2.2 处理办法

在机组停用后模拟系统运行情况，用交流耐压试验变压器给故障封闭母线施加交流电 压，在电压互感器（1YH、2YH、3YH）上接好示波器，逐步升压，当电压升到10 000V左右时 ，示波器上录取的交流电压波形明显发生波动，逐步升电压到43 000V，封闭母线通过耐压 试验标准（标准见表1），但此时波形变化也比较明显。

经过上述检查和试验但问题仍然存在，又对故障封闭母线内的每个绝缘子进行交流耐 压试验，发现一个绝缘子在50KV时发生放电现象，对该绝缘子进行详细检查，发现该绝缘子 内部有放电痕迹。更换该绝缘子后问题得到解决。试验电压标准见表2。

3.3 封闭母线槽钢抱箍发热问题
3.3.1 发热原因

大电流导体附近存在强大的交变磁场，位于其中的钢铁构件将由于涡流和磁滞损耗发热。规 定钢构件发热的最高允许温度：①人可触及的钢构件为70℃；②人不可触及的钢构件100℃ ；③混凝土中的钢筋为80℃。全连式分相封闭母线，其三相的外壳在端部通过短路板连通形 成闭合回路，这就构成了类似以母线导体为一次测、外壳为二次测的三相1：1的空心变压器 。由于三相外壳短接（即二次侧处于短路），而且铝壳电阻很小，所以在外壳上感应产生与 母线电流大小相近而方向相反的环流。

机组正常运行时流过三相封闭母线外壳的电流大小相等，方向互差120°，在封闭母线外壳 的槽钢抱箍将不会发热，当短路板发生开焊时打破封闭母线的电流平衡，造成封闭母线附近 磁场发生变化，也就造成闭合的槽钢抱箍产生涡流和磁滞损耗，同时造成槽钢抱箍发热。
3.3.2 处理办法

断开上、下抱箍之间的螺栓硬连接，在上、下抱箍之间加装绝缘垫快，并将螺栓改为不导磁 螺栓（如铜螺栓或合金螺栓），有条件时将抱箍改为铝抱箍效果更理想。将封闭母线的短路 板的开焊处补焊好，同时检查各处短路板的接地要良好，防止封闭母线形成1：1变压器结构 。
4 结束语

封闭母线越来越多的在大机组中使用，它的优点比较明显，但对它的重视程度还是不够。由 于检修时间较长，一旦故障机组停用时间也比较长。建议在机组日常维护和大修时对封闭母 线给予足够的重视，以保证机组在能够长周期、安全稳定运行。
［参考文献］
［1］ Q/CSG 1 0007-2004电力设备预防性试验规程［M］.北京：中国南方电网，200 4
［2］ 山西电力工业局.电气设备运行［M］.北京：中国电力出版社，1999.