铜陵电厂3号机组封闭母线单相接地故障分析

陆广军

铜陵电厂3号机组封闭母线单相接地故障分析

陆广军

（皖能铜陵市发电有限公司 安徽铜陵 244000）

随着大容量发电机组的广泛使用，封闭母线在电厂中的应用也越来越普及。封闭母线以安全、可靠、安装维护方便等优点获得好评。但是由于各种原因造成母线内部积水，大大降低其绝缘水平及可靠性，直接危及到发电机组的安全运行，甚至造成跳机事故。本文以此为背景对机组封闭母线单相接地故障进行分析。

机组；单相接地；故障

2016年7月4日，铜陵电厂3号机组由于主变低压侧B相盘式绝缘子上侧存在大量积水，导致机组跳机，分析如下：

1 设备状态或事件（数据记录）

2016年7月4日21：44：57H，机组负荷186.4MW，3号机组跳闸，DCS发“定子接地跳闸”信号，厂用电快切动作正常，经检查发现3号机组两套发变组保护均发“定子接地保护动作”，发变组故障录波器起动，3号主变出口2803断路器跳闸，灭磁开关跳闸。

经查故障录波器曲线、两套发变组保护（A、B套）的动作报告及曲线，动作报告显示动作时中性点零序电压33.53V，机端零序电压39.31V，发电机出口B相电压二次值降至56.12V。约故障500ms后，机组跳闸，故障900ms后，电压恢复为正常波形（机组已跳闸，恢复电压值为残压值）。

现场检查3号发电机出口各电气设备，发电机出口PT、高厂变盘式绝缘子及橡胶套管、主变盘式绝缘子及橡胶套管，在3号发电机出口封闭母线的3号主变低压侧B相盘式绝缘子上侧发现大量积水，观察孔上有凝露现象（A、C相无积水及凝露）。3号发电机盘车停运后作进一步检查，在存在积水的盘式绝缘子内侧发现两处放电痕迹，从而判断该故障为盘式绝缘子积水过多导致该处绝缘破坏，引起封闭母线B相对地放电，导致“3号发电机定子接地”保护动作。

发电机盘车停转后，测量发变组热态绝缘，发变组热态绝缘值10MΩ。

2 设备情况描述

（1）3号机发变组保护装置为RCS-985A，生产厂家为南瑞继保电气有限公司，故障录波器为武汉中原华电科技股份有限公司生产的ZH-3B发电机变压器组动态记录装置。

（2）3号发电机封闭母线为“华东列电”生产的封闭母线，外配空气循环干燥装置GZ45-II型空气型封闭母线空气循环干燥装置。

（3）3号发电机封闭母线采用典型的“发电机-变压器”单元接线，封母长度约50m。原封闭母线干燥保护采用吸附式微正压装置，由于自安装投运以来，一直存在诸多缺陷及安全隐患，运行状况不良。

本次故障停机后，检修人员打开封闭母线窥视孔及取出多只支持绝缘子检查，发现封闭母线B相靠近主变低压侧的凝结水最为严重，而远离低压侧凝结水状况减轻，且A、C相封母内基本无凝结水。后再次测量封闭母线及发变组整体对地绝缘电阻2～4MΩ左右。

3 数据分析

（1）3号机发电机接地保护零序电压灵敏段定值10V，零序电压高定值段为20V，零序电压保护延时0.5s跳闸。当零序电压测量值超过零序电压高定值，保护动作于跳闸不需经过主变高压侧零序电压辅助判据闭锁。保护动作时中性点零序电压为33.53V，高于零序电压高定值，故保护动作正确。

（2）动作报告显示，故障时发电机出口电压二次值分别为A相电压76.3V，B相电压37.3V，C相电压60.83V，B相电压明显降低，A、C相电压升高，判断故障相为B相。由于B相接地不是直接死接地，B相电压未降为0V，故A、C相相电压大小未升高至线电压值。现场检查也印证了B相的接地放电。

（3）根据故障录波，故障500ms后，机组跳闸，故障900ms后，电压恢复为正常波形（机组已跳闸，恢复电压值为残压值）。机组跳闸后测量发变组热态绝缘，发变组绝缘10MΩ，说明发变组跳闸后，发变组绝缘已经恢复，进一步印证了发变组接地故障为瞬时性的接地放电，900ms后恢复了绝缘。

4 原因分析

此次接地故障为3号发电机出口封闭母线3号主变低压侧B相盘式绝缘子上存在大量积水无法正常排出，使得盘式绝缘子有效爬距仅有4～5cm，严重低于20kV电压等级系统允许最小爬距，从而引起放电。最为关键的是找到大量积水产生的原因，原因分析如下：

4.1 封闭母线存在漏点

若盘式绝缘子上部封闭母线处存在漏点，近期天气状况恶劣，暴雨不断，渗漏水可直接滴下或汇入该绝缘子上端面，形成积水。若封闭母线其他部位存在漏点，内部水分增加速度快于干燥空气循环装置的干燥速度，水分在温差变化作用下在干燥空气回气部分（封闭母线B相）产生凝结水，而封闭母线3号主变侧位置较低（积水严重处，见故障图片），最终凝结水全部汇入该盘式绝缘子，而绝缘子处排水口无法排除盘式绝缘子裙边内的积水，导致母线对盘式绝缘子积水部分放电。

图1 故障点图片

2014年大修期间，对主变低压侧盘式绝缘子进行了更换，改造过程中，对母线铝桶进行了切割改造，在对接焊接过程中，存在三面搭接焊接过程中的堆焊不到位问题，即短路板、中间对接封母和下侧封母三面对接，只对上部进行了堆焊，下部未完全堆焊。（参考图2）使得封闭母线与外部联通，有潮气进入。

4.2 干燥空气循环装置运行模式有待改进

3号机组的干燥装置运行在自动模式，即封母内湿度低于20%停运，高于50%启动。而温湿度测点只有在B相的外墙出口处一个单独测点，不能反映主变侧盘式绝缘子及附近的潮湿度，进入的潮气在温差变化下发生凝露，从而产生凝结水汇入干燥空气回气部分（封闭母线B相）。

图2 封闭母线B相焊接示意图

4.3 自动模式下的湿度监视器设置在封闭母线外墙出口处不合理

由于封闭母线为A、C相进气，B相回气，在主变盘式绝缘子及橡胶套管附近为空气循环干燥装置的最尾端，此部分为进气与回气的联通部分，且空间大，存有的死区（即不能参与空气循环）也最大，凝露可能性最高。在此处设置湿度监视器最为合适。而不应该仅仅设置在外墙出口。

5 改进措施

（1）针对可能存在的漏点（如支持绝缘子密封圈及固定螺丝部位）涂抹密封胶。对主变低压侧三相窥视孔增加密封圈并涂抹密封胶。对三相管母与盘式绝缘子之间涂抹密封胶。对B相封闭母线主变低压侧升高座联通板下部进行焊接密封并检漏。

（2）将3号发电机干燥空气循环装置同样设置在手动启动状态，机组运行期间，空气循环干燥装置保持长时间运行。

（3）定期通过主变及高厂变下部的排水阀进行排水，检查设备运行状态。

（4）在封闭母线最远处的的主变盘式绝缘子处增加湿度测点，用于自动模式下的温湿度控制和监视。

（5）定期对封闭母线及空气循环干燥装置进行检查和记录相关数据，确保设备的长期稳定运行。

（6）要求封闭母线所有的区域必须实现正压，确保封闭母线外的潮湿空气不进入封闭母线内结露；实现三进（A、B、C三相封闭母线进气）单出（单独设置一根回气管道）；回气管道设置≮汇聚母管2倍管径，引出变压器后设置法兰连接，后面使用不锈钢管道接回空气循环干燥装置。

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[3]李永华.浅析封闭母线安装达到质量标准要求的措施方法[J].福建建材，2013（12）.

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