水布垭电厂封闭母线受潮原因分析及处理方法

胡 昊，刘泽阳，覃 骁(湖北清江水电开发有限责任公司，湖北 宜昌 443000)

水布垭电厂4台机组发电机出口至主变压器低压侧采用封闭母线连接，如图1。由江苏长江沃特电气有限公司生产。封闭母线型号：QLFM-16000/8000，外壳直径1 200 mm，导体直径650 mm，额定电压24 kV，额定电流16 000 A，于2007年7月正式投入运行。

封闭母线由发电机出口至主变压器低压侧，全长共251.98 m，其中垂直段高度117.2 m，上水平段107.28 m，下水平段长度27.5 m。

1 封闭母线故障现象

在2017年7月1F机组在开机过程中发电机定子接地保护信号动作，无法正常开机。在随后的抢修中，通过逐步检查，在拆除变压器低压侧及发电机出口软连接后，通过5 kV兆欧表测量发电机至封闭母线的绝缘电阻时发现母线绝缘偏低，其中B相绝缘为0(见表1)。

图1 封闭母线结构图

随即对封母内的绝缘子进行抽样检查，在检查中发现绝缘子、母线及外壳内壁上结有大量水珠，因此判定封闭母线绝缘降低是由于母线内部受潮所致。

2 原因分析

水布垭水电站为地下式厂房，整段封闭母线都安装在山体内部，而且1F封闭母线处于山体最内侧，空气湿度较大，常年平均湿度为70%，母线运行时平均温度为60℃。当母线运行时，周围的空气温度较高，湿度达到相对平衡；机组停止运行后，封闭母线内温度逐渐降低，周围空气中的水汽压力逐渐达到饱和状态，则会出现凝露现象。当温度持续降低至环境温度后，空气中的水分就会在母线、绝缘子表面及外壳内壁上凝结大量水珠，直接导致母线的绝缘降低[1]。现对封闭母线受潮现象进行分析：

1)封闭母线密封不严。由于机组设计原因，1F封闭母线长达251.98 m，母线上支撑绝缘子240个，支柱绝缘子945个，绝缘子固定螺栓密封及法兰密封共计3 000多处。由于安装工艺及密封老化等情况，导致封闭母线多处漏气。

发电机出口、励磁变、电压互感器、厂用变、主变压器等设备安装的盘式绝缘子与封闭母线的隔断处使用的橡胶密封，因受导体发热、环境因素的影响及材料本身材质等问题，密封经常破损、断裂，更换周期不到1年。

这一系列问题导致封闭母线“千疮百孔”，使得空气中的粉尘和杂质进入封闭母线内部，在母线、绝缘子上形成污秽层，并且导致大量水分直接附着在母线及绝缘子表面，导致母线绝缘下降[2]。

2)微正压装置的不正常运行。水布垭电厂4台机组设有4台干燥装置，共用3个空压机，由于封闭母线体积大、漏气点多，微正压装置经常超负荷工作，只能在机组检修期间分别循环投用。而且水布垭电厂属于调峰调频的电站，开停机比较频繁，以往在停机后并没有投入微正压，因此在开机时母线发生受潮，导致开机故障报警。

3 处理对策

在判断机组故障原因后，参考以往处理设备因受潮而导致绝缘降低的例子，决定以碘钨灯进行局部加热，并在下平段投置除湿机降低空气中的湿度，并通过热风机送风至封闭母线内部，来达到干燥效果。

在持续处理期间，不定时测量母线绝缘，监测母线绝缘情况。通过表2在加热处理中看到A、B两相绝缘增长缓慢；而C相因受潮程度相对较低，通过加热后绝缘上升较快，并在绝缘合格后投运微正压装置。在2018/07/23-22:00到2018/07/24-03:30这段区间内，C相停止加热后到微正压投运时，绝缘情况随着母线温度的降低而下降，经过微正压的干燥后逐渐恢复正常。随后对此现象进行分析得出：

在对封闭母线处理时，通过在封闭母线下平段底部加热，用热风机将置换出的水分送到垂直段打开的临时出气口。母线经过加热后，局部温度上升，水分逐渐挥发，空气内包含的水分大幅度增加。由于封闭母线及外壳都是铝制，散热效果好，在离加热点较远的地方就会出现降温。随着送风温度逐渐降低，空气中的水分又重新凝结在母线内部[3]。

表2 加热处理时母线绝缘试验表 MΩ

由于母线太长，且垂直段存在烟道效应，处理时未考虑到母线的实际情况，导致母线降温太快，所以干燥效果不明显。

因此对处理措施进行了修正，将三相微正压装置同时投运，利用微正压系统，将干燥空气从母线的上平段处送至下平段，且在发电机出口处开设一处出气孔，增加水分置换速率。事实证明，经过1 d的干燥后，1F封闭母线绝缘基本合格。随后对母线进行耐压试验，试验合格，直至成功开机(见表3)。

表3 耐压试验前后母线绝缘表 MΩ

4 防范措施

1)微正压装置合理的投运方式。在机组停机后，立即投入微正压装置，保证封闭母线的热量能及时散发，从而尽量使母线内部的温度、湿度与环境保持相对平衡。

在机组检修期间长时间停机的情况也应投入微正压，避免因昼夜温差导致母线受潮。如停运机组较多，微正压装置采用循环投运方式时，至少在机组开机前能进行一段时间的干燥，以保证开机前的母线绝缘能符合标准，不会影响正常开机[4]。

2)密切关注封闭母线密封情况。在巡检或者检修中，重点检查厂用变、励磁变、电压互感器、主变压器等设备与封闭母线使用的橡胶密封套。并联系生产厂家选择合适的新密封材料，更换原有密封套。

检查微正压装置启动间隔时间及密封效果，密封时间太长则不利于母线内部水分的置换；密封时间短，泄漏量过大，导致母线容易受潮，且微正压装置启动频繁，不利于微正压装置正常运行[5]。

3)绝缘子检查。在检修期间对封闭母线绝缘子进行检查清扫，并更换绝缘子上所用的密封圈。重点检查励磁变、电压互感器、厂用变、主变压器安装的盘式绝缘子，检查水平方向的盘式绝缘子伞裙间是否有积灰、积水，以免发生闪络事故。

5 结 语

虽然在以往处理小型设备受潮使用的加热干燥时，效果立竿见影，但是对于散热快、面积大的设备，效果甚微。所以今后在处理类似缺陷时，应该结合设备结构及运行工况来采取有效的干燥措施，可以选择风干、水分置换等其他干燥手段，从而避免盲目性的工作。在后续的工作中，应根据设备缺陷制定出相应防范措施，杜绝受潮、绝缘降低缺陷再次发生，为机组的安全运行做好坚实的基础。