发电机出口IPB抱箍局部温度偏高原因分析及处理

2019-02-22王升王志彭兴东黄金山李林

中国设备工程 2019年3期

王升，王志，彭兴东，黄金山，李林

（雅砻江流域水电开发有限公司，四川成都 610051）

1 概述

离相封闭母线( Isolated Phase Enclosed Bus，IPB) 是一种广泛应用于大容量发电机引出线回路及厂用变压器分支回路的大电流传输装置。IPB 由母线导体、外壳、支柱绝缘子、金具、外壳支持件、密封隔断装置、短路板、穿墙板、设备柜及与发电机、变压器的连接结构等部分构成。导体一般采用管圆形的铝导体；支柱绝缘子用瓷质制成，支撑导体; 外壳为铝质，外壳采用抱箍固定在钢横梁上。

某水电站安装有6台单机600MW水轮发电机组，每台发电机出口至主变低压侧之间采用全连式、自然冷却离相封闭母线连接。从发电机主引出线至主变压器低压侧△回路分支处的离相封闭母线(含短路试验段)为主回路母线；从△回路分支处至主变压器低压套管的离相封闭母线为△回路母线；从主回路母线引接至励磁变压器、高压厂用变压器及发电机电压配电装置柜的离相封闭母线为分支回路母线。

运行人员巡检时使用红外热像仪（型号：FLIR E40）检查发现1#～6#发电机出口主回路母线IPB抱箍支架处均存在局部温度偏高现象，其中6#发电机出口C相IPB第一节抱箍左侧支架局部最高温度达到91.7℃，如图1所示。

图1 6#发电机出口C相IPB第一节抱箍左侧支架局部温度

经检查，其他机组出口IPB抱箍支架处均存在局部温度高的现象，各机组出口IPB抱箍支架处最高温度见表1。

由表1可以看出1#～6#机组IPB抱箍支架局部最高温度均超过70℃，其中2#、3#、6#机组最高温升超过30K。根据设计院发布的“电站设计运行说明书”中规定，离相封闭母线外壳支持结构最高允许温度为70℃，最高温升限值为30K。因此，1#～6#机组IPB抱箍支架局部最高温度和最高温升已超过或接近允许值。

表1 机组出口IPB抱箍支架处最高温度

2 原因分析

根据焦耳定律，电流通过导体所产生的热量和导体的电阻成正比，和通过导体的电流的平方成正比，和通电时间成正比。发电机出口IPB抱箍局部温度偏高可能与抱箍上流过的电流和抱箍的对地电阻有关，因此可以推测导致温度偏高主要有以下3个原因：感应电流；绝缘降低；部件松动。

结合机组运行方式和历次机组C修的记录，对以上3个原因分析如下。

2.1 感应电流

根据此次检查发现，IPB抱箍温度偏高均位于发电机出口附近。由于发电机在设计上的缺陷，在运行时在发电机周围产生漏磁通，漏磁通是一种交变的磁场，交变的磁场在IPB外壳及抱箍处产生感应电流，形成涡流损耗发热，加之IPB外壳环流趋肤效应，导致涡流损耗向IPB抱箍边缘过度集中，因此容易造成发电机出口IPB抱箍支架处温度偏高。在2014～2015年度C修期间，曾处理过6#发电机出口IPB的C相第一个、第二个抱箍销钉发热缺陷，处理措施为在抱箍上各安装了一根50mm2接地线，处理后抱箍销钉温度有明显降低。因此，发电机出口IPB外壳及抱箍处产生的感应电流是导致局部温度偏高的原因之一。

2.2 绝缘降低

IPB内部结构为三支瓷质支柱绝缘子一端支撑导体，另一端固定在外壳上。在长期运行中，IPB内部支柱绝缘子可能因为环境温度和粉尘聚集等影响，导致绝缘性能下降。若发电机出口IPB内部出现绝缘降低，IPB内部导体可能会对外壳产生放电，放电电流经过IPB外壳抱箍传导至接地极。如果IPB外壳抱箍某处对地接触不良，导致存在对地电阻，此时放电电流可能在此处产生热量，以至于局部温度偏高。

但是在2017～2018年度C修期间，对1#～6#发电机出口IPB均进行过绝缘测试，测试结果均正常，且检修结束至今时间不长，因此IPB内部出现绝缘降低的可能性较低。