水电站封闭母线微正压装置运行情况与改造研究

任冬

摘 要：现阶段，我国大部分水力发电站的发电机组，离相封闭母线采用微正压装置给母线内供气。然而由于某些微正压装置设计的不科学，设备配置相对偏低等原因，经常造成微正压装置运行时出现各种故障，严重影响电站运行的安全性与稳定性。因此，通过分析电站封闭母线微正压装置的运行状况，对其实施改造，从而确保电站安全稳定运行。

关键词：电站；封闭母线；微正压装置；改造

近几年，随着大型机组的投运，发电机离相封闭母线微正压装置的应用越来越普遍。由于离相封闭母线是相对密闭的，在外界温度降低或负荷电流减小导致母线的温度下降时，封闭母线内部气压会随之降低，相对密闭的离相封闭母线就会吸入空气。而空气中可能含有水分或者灰尘等，从而导致封闭母线整体对地绝缘降低，严重影响封闭母线运行的稳定性与安全性。为了能够避免外界空气等进入到封闭母线内，通常给封闭母线配备微正压装置。微正压装置是向封闭母线的内部供入纯净合格的压缩空气，并利用自动控制装置进行调压，使封闭母线内的空气压力略微高于外界大气压形成气封，从而确保封闭母线的整体绝缘水平，但是如果封闭母线微正压装置在运行中存在问题，就会直接影响电站机组的稳定运行，因此，应该对微正压装置进行改进与完善。

1 概述

某电站安装了数台水轮发电机组，主接线采用单机单变通过全连式离相封闭母线连接构成联合单元接线。封母主母线从发电机的出线端引出至主变压器低压侧，封母分支母线连接相关设备如励磁变压器、制动开关、厂用变压器等。为了防止外界空气或者灰尘等进入母线内导致母线整体绝缘水平降低，每台机组都在发电机出口处配备了一套独立的微正压装置给封闭母线内部供气。供气气源为技术供气，与机组强迫补气系统设计为同一气源。微正压装置对气源进行过滤、干燥、两级减压处理后将高于大气500-1500Pa、露点为-40℃（常压）的气体送入母线内，维持母线内微正压，阻止母线外部空气进入母线。

2 微正压装置功能简介

微正压装置将高压的工业用气，通过减压、过滤、干燥等处理，变成略高于大气压的干燥气体，并送入母线内。有效防止温差引起母线的支撑绝缘子结露及外界灰尘进入导致母线整体绝缘水平降低。微正压装置是由气路系统和控制系统组成，气体首先通过微正压装置前端的过滤调压阀将0.4-0.7MPa压力的气体送入空气净化器，然后由空气净化装置对气体进行过滤和干燥，获得符合要求的气体。然后再通过两级减压（压力约300-1500Pa）和安全释放阀向母线供气，维持母线内为微正压状态。当母线内压力低于300Pa时，低压控制开关吸合，微正压系统启动，灯光指示低压信号；当母线内压力超过1500Pa时，高压控制开关吸合，微正压装置停止供气，灯光指示高压信号；当高压控制开关出现故障时，母线内空气压力超过1800Pa时，安全阀启动自动释放压力。

3 封闭母线微正压装置运行存在的问题

该电站每台机组都配备了封闭母线微正压装置，但微正压装置在运行过程中，始终存在一些问题。首先，微正压设备的干燥塔采用焊接密封，不能更换干燥剂，只能整体更换干燥塔，拆除不便，维护成本高，同时也造成了不必要的浪费。其次，气源质量较差，微正压设备中多次发生积水积油现象，导致干燥塔中干燥剂污染失效，从而造成微正压装置不能正常运行。

4 微正压装置的改造分析

4.1 更换微正压装置干燥塔内的干燥剂

更换干燥塔中的干燥剂，干燥剂是分子筛或活性氧化铝，根据干燥剂的使用规定，干燥剂根据现场气源的情况，运行的年限通常在5至10年之间。因为该电站的气源质量相对不稳定，尤其是微正压装置经常发生积水和积油问题，所以应该对干燥剂进行及时和有效更换。

4.2 对微正压装置的干燥塔进行改造

由于微正压设备的干燥塔采用焊接密封，不能更换干燥剂，只能整体更换干燥塔，拆除不便，维护起来也复杂。因此，为了能够便于进行维护，针对微正压装置的干燥塔实施了改造，即把焊接密封的干燥塔更换成可拆卸式的干燥塔并与管路采用活接头连接，从而便于运行中更换干燥剂。

4.3 微正压装置配置独立气源

该电站封闭母线微正压供气系统与机组强迫补气系统设计由同一气源（喷油润滑螺杆空压机）供气，而油润滑螺杆空压机提供的气体含油量一般为3ppm左右（油润滑空压机的固有特性），即使在微正压储气罐出口设有冷冻干燥机和除油过滤器，但仍不能完全滤除压缩空气中的油雾和水份，从而使微正压干燥塔内分子筛遇油后在短时间内失去干燥除水功能，导致含油、含水气体进入封闭母线内，影响封闭母线安全稳定运行。为确保封闭母线长期安全稳定运行，彻底消除安全隐患，便对该电站机组封闭母线微正压装置气源实施了优化改造。即在微正压储气罐进口管道上加装一台水冷式无油润滑螺杆空压机，作为主供气源单独为微正压供气系统储气罐供气，在强迫补气供气总管与微正压储气罐进口管之间加装一套除油精度为0.005ppm的高精度滤过器（备用气源），当无油空压机故障或检修时，通过强迫补气系统为微正压供气系统储气罐供气。

4.4 对微正压装置进行整体更换

由于该电站所使用的微正压装置比较陈旧，且经过多年的运行之后，零部件有不同程度的损坏，从而造成性能的不稳定。因此将损坏的旧设备进行更换，采用性能良好的新型设备。现该电站已将原有的老旧干燥设备更换为新型的HAD无热再生吸附式干燥机。这种干燥机是一种利用多孔性固体物质表面的分子力来吸取气体中的水分，从而获得较低露点温度、干燥、洁净气体的净化设备。它采用孔径与水分子直径相近的活性氧化铝为吸附剂，采用国际上最先进的变压吸附原理，在常温下吸附时，空气中水分子的分压力大于吸附剂中水分子的分压力，水分子进入吸附剂内部，在吸附剂的表面冷凝成水滴，并放出冷凝热，将此热量蓄于吸附塔的上部。再生时，大约15%左右的干燥空气经针阀进入常压下的再生筒，使吸附剂中的水分子逸出，同时蓄于吸附塔内的热量有助于解析。吸附剂经过吸附、再生、吸附循环使用，对压缩空气进行连续不断的吸附干燥处理从而获得深度干燥的气体，该产品的主要技术指标，已达到国外同类机型水平，因此是希望获得-23℃以下压力露点气源用户的首选设备。

4.5 改造效果

封闭母线的微正压系统稳定与安全运行作为电站出口封闭母线绝缘的关键保障。老旧吸附方式的微正压设备因为系统设计不科学，设备的配置相对偏低等原因，导致运行故障经常发生，从而严重影响封闭母线的性能，还在一定程度上加大了封闭母线的运行和维护成本。经过对封闭母线微正压装置的更换、优化和改造后，电站运行的可靠性与安全性以及稳定性都得到了明显提升。因此，要重视微正压装置的优化改造。

5 结束语

该电站在使用微正压装置的过程中，由于受到设备陈旧、设计不合理、气源质量差等的影响，遇到设备运行时故障频繁的问题，但在经过优化改造后，设备的安全稳定性能都得到了非常好的提高。因此对电站微正压装置进行优化改造研究有着重要意义。

参考文献

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