全絕緣澆注母線在電廠備用電源改造工程中的推廣與應(yīng)用

李春華 吳守銀 符強

摘要：本文重點介紹揚州二電廠備用電源共箱封閉母線的結(jié)構(gòu)型式，分析該廠共箱封閉母線經(jīng)常絕緣低的原因；選擇澆注母線[1]解決原共箱封閉母線絕緣低的理由；采用全絕緣澆注母線進行換型改造能夠提高備用電源供電的安全可靠性，值得在安全要求高的電力系統(tǒng)中進行推廣和應(yīng)用。`

關(guān)鍵詞：共箱母線；絕緣低；澆注母線；安全可靠

概述：

揚州第二發(fā)電廠備用電源是通過2臺220kV/10.5kV/3.15kV啟備變將電網(wǎng)電壓由220kV變?yōu)?0.5kV和3.15kV，為#1、#2機組啟動或檢修提供電源。

啟備變低壓側(cè)通過共箱封閉母線沿汽機房A排外送至#1、#2機組室內(nèi)對應(yīng)的廠用電母線備用進線開關(guān)柜內(nèi)。該廠共箱母線母線單段長度在300米左右，絕大部分懸吊在室外。該廠共箱封閉母線是由美國TECHNIBUS公司制造，其截面圖如下圖所示：

該型共箱封閉母線的組成情況：

每相有兩根導(dǎo)體，導(dǎo)體材質(zhì)為：鋁質(zhì)（10.5kV）、銅質(zhì)（3.15kV）導(dǎo)體，導(dǎo)體表面有噴涂層（接頭除外）；

箱體：為鋁合金箱體，正面蓋板與箱體間用螺絲固定；

支撐絕緣子：主絕緣子是FIBERGLASS（玻璃纖維）材料，10.5kV封閉母線內(nèi)有陶瓷絕緣子插件；

箱內(nèi)附件：布有電加熱器和伴熱電纜；

箱體背面布有少數(shù)呼吸孔或通風(fēng)孔（孔徑約為4厘米）。

1、設(shè)備運行情況：

電廠啟備變低壓側(cè)10.5kV共箱封閉母線自從1998年安裝投運以來，在運行中多次發(fā)生絕緣低故障。其中：啟備變12A低壓側(cè)共箱封閉母線12AX段發(fā)生了3次絕緣擊穿故障、啟備變12B低壓側(cè)共箱封閉母線12BX段發(fā)生了5次絕緣擊穿故障，嚴重地影響著#1、#2機組和其他系統(tǒng)用電設(shè)備的安全和穩(wěn)定運行。

2.共箱封閉母線絕緣低及其故障原因分析：

啟備變共箱封閉母線在運行中發(fā)生故障的直接原因是母線絕緣低。而導(dǎo)致母線絕緣低的主要因素主要有以下幾個方面：

2.1 封閉母線的外殼密封不嚴（有出氣孔），封閉母線內(nèi)部與大氣相通。在天氣濕度大時，濕氣容易侵入；在雨水天氣，特別是在暴雨的情況下，雨水容易沿箱體滲入。所以在陰雨天氣，容易發(fā)生母線絕緣低現(xiàn)象。這是電廠共箱封閉母線絕緣低的首要因素。

2.2 共箱封閉母線安裝在主廠房的北側(cè)，長年處于受陰面，特別是在連續(xù)陰雨期間，封閉母線內(nèi)的濕氣在得不到及時散去的情況下，會使共箱封閉母線的絕緣能力下降更加嚴重，這是電廠共箱封閉母線絕緣低的第二個主要因素。

2.3 備用母線常年處于備用空載狀態(tài)，只有在#1或#2機組停運時，母線上才有電流通過，所以，母線導(dǎo)體自身發(fā)熱不足，是該母線絕緣低的第三個因素。

2.4 省內(nèi)外其他電廠備用電源共箱母線電壓等級多數(shù)為6.3kV，而揚州二電廠經(jīng)常發(fā)生故障的共箱封閉母線的電壓等級為10.5KV，比其他電廠電壓等級高，從而吸塵也較多；在母線絕緣低時，容易發(fā)生絕緣擊穿故障。這是該廠共箱封閉母線在運行中經(jīng)常發(fā)生絕緣故障的第四個因素。

2.5 根據(jù)對國內(nèi)其他電廠的收資調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，該電廠的封閉母線是進口封閉母線，上、下或前、后蓋板均為整塊活蓋板，板與板之間用“U”槽蓋板聯(lián)結(jié)，封閉母線段與段間設(shè)置軟聯(lián)結(jié)，國內(nèi)無類似結(jié)構(gòu)，下蓋板或后蓋板上設(shè)有帶濾網(wǎng)的“O”型呼吸孔。該型母線從外表上看是密封的，實質(zhì)上是不密封的母線。

而國內(nèi)生產(chǎn)的共箱封閉母線，每段是焊接式結(jié)構(gòu)、正面留有“凸”形方孔，在“凸”形方孔上外加蓋板（供安裝或檢修時用），由于蓋板處存在密封不嚴的問題，致使該型共箱母線存在絕緣偏低的共性問題。

3.提高電廠備用電源共箱封閉母線供電安全及可靠性方案的選擇：

為了提高啟/備變12A/12B低壓側(cè)10kV共箱封閉母線的絕緣性能、不再發(fā)生母線絕緣低擊穿故障，電廠技術(shù)人員對國內(nèi)沿海、沿江的部分電廠（浙江溫州、臺州電廠，江蘇諫壁、利港、望亭、呂四港、靖江電廠，上海石洞口二廠、外高橋三廠，廣東珠海金灣電廠、惠州天然氣發(fā)電廠和廣西防城港電廠）進行了收資和調(diào)研。

3.1被收資調(diào)研電廠的反映情況：

3.1.1共箱封閉母線電廠反映情況：

浙江溫州、臺州電廠，江蘇諫壁、利港電廠（二期）使用的共箱封閉母線存在受潮、結(jié)露、進水及母線絕緣低等問題。

3.1.2電纜母線電廠反映情況：

江蘇利港（一期）、望亭電廠，上海石洞口二廠、外高橋三廠使用的電纜母線絕緣性能穩(wěn)定，運行中從未出現(xiàn)過絕緣低問題。

3.1.3澆注母電廠反映情況：

廣東金灣電廠、惠州天然氣發(fā)電廠和廣西防城港電廠在新建或擴建時就選用了澆注母線，浙江溫州電廠、臺州電廠分別在2005年和2006年將廠用共箱母線、備用共箱母線、勵磁母線改為澆注母線。他們使用的澆注母線絕緣性能穩(wěn)定，不存在絕緣低問題。

3.2收資調(diào)研的結(jié)論：

3.2.1共箱母線在運行中普遍存在絕緣低的現(xiàn)象。如果不對其進行換型處理，現(xiàn)場是無法解決其密封不嚴的問題。

3.2.2電纜母線、澆注母線在運行中不存在絕緣低問題。這兩種母線的安全性能高，且維護工作量小。

3.2.3因此，采用全絕緣澆注母線和電纜母線能夠保證母線的絕緣性能，對機組及其他用電設(shè)備的安全穩(wěn)定運行是有益的。

3.3方案的選擇：

盡管全絕緣澆注母線和電纜母線性能好，安全可靠性高，且用其改造時的投資成本差不多，但如果采用電纜母線進行現(xiàn)場改造，由于電纜必須整根敷設(shè)，并需要將啟備變長時間（至少1個月）停運，因此，對#1、#2機組的安全運行極其不利。

而采用澆注母線進行改造時，由于澆注母線可分段安裝，只有在其與變壓器低壓側(cè)、與廠用母線備用進線開關(guān)柜搭接時需要變壓器停電（每臺變壓器只需停運7天左右），因此，對#1、#2機組的安全運行影響程度小。

另外，全絕緣澆注母線重量比電纜母線輕，比原有母線的重量略重，對現(xiàn)有支吊架載荷的影響較小、現(xiàn)場加固容易。

經(jīng)過省內(nèi)外專家研討和評審后認為，選用全絕緣澆注母線對原共箱封閉母線進行換型改造是電廠的唯一方案。

4.現(xiàn)場實施情況：

4.1設(shè)備招標和定標：電廠于2017年底經(jīng)過公開招標，最后確定選用鎮(zhèn)江華東電力設(shè)備制造廠有限公司制造的三相一體全絕緣澆注母線[2]對原有共箱封閉母線進行換型改造。

4.2現(xiàn)場改造方法是：

4.2.1請設(shè)計院對原有共箱封閉母線的鋼支架進行荷載核算并進行適當(dāng)?shù)募庸烫幚怼?/p>

4.2.2在原有共箱封閉母線的上方或側(cè)面設(shè)置新母線（澆注母線）安裝鋼支架。

4.2.3對帶電運行的共箱封閉母線進行防護處理（防落物砸壞其他運行設(shè)備和保證施工人員的人身安全等）。

4.2.4在新設(shè)置的澆注母線的安裝鋼支架上安裝澆注母線（與變壓器低壓室、開關(guān)室備用進線柜及母線三通的接口部除外的部分）。

4.2.5先停運啟備變12A（停運時間大約為7天），完成澆注母線與變壓器低壓室、開關(guān)室備用進線柜及母線三通的接口處對接和電氣交接試驗工作；最后，完成澆注母線與變壓器低壓室、開關(guān)室備用進線柜的連接工作，并使啟/備變12A受電并恢復(fù)其正常運行方式。

4.2.6在完成啟備變12A低壓共箱封閉母線改為澆注母線工作并成功后，再停運啟/備變12B，完成澆注母線與變壓器低壓室、開關(guān)室備用進線柜及母線三通的接口處對接等相關(guān)工作，直到受電成功。

4.2.7拆除啟備變12A、12B低壓側(cè)原有的10.5kV共箱封閉母線（拆除方法：分段解體、分部移出；同時，注意不傷害其他廠用共箱封閉母線和新安裝的澆注母線）。

4.2.8拆除所有設(shè)腳手架并對現(xiàn)場進行恢復(fù)和清理。

4.3最終完成時間：經(jīng)過電廠檢修人員和鎮(zhèn)江華東電力設(shè)備制造廠有限公司設(shè)計和現(xiàn)場組裝施工人員的共同努力，歷時3個多月，于2018年1月底順利完成電廠備用電源10.5kV共箱封閉母線的換型改造工作。

5.實施效果：

5.1改造中使用的全絕緣封閉母線結(jié)構(gòu)圖見以下組圖：

5.2全絕緣澆注線改造后的局部實況圖：

5.3電廠用新型的全絕緣澆注母線對備用電源原有10.5KV共箱封閉母線進行換型改造后，徹底地解決了長期困擾該電廠封閉母線絕緣低的問題，在2018年10月份停電期間，測其各相對地及相間絕緣電阻均在30G?以上，從而為該廠#1、#2機組的安全穩(wěn)定運行提供了有力的技術(shù)保障。

6.結(jié)論

全絕緣澆注母線有優(yōu)越的電氣絕緣性能、機械性能及良好的散熱性能、且防水、防火、防爆、防腐蝕[2]，占用空間小、便于現(xiàn)場布置安裝；用其進行換型改造，能有效地解決原共箱母線絕緣性能低的問題。澆注母線具有免維護的特點，它能大大降低電廠后期的維護成本。澆注母線能保證供電設(shè)備的安全可靠性，給用電設(shè)備的安全穩(wěn)定運行能提供技術(shù)保障。

總之，新型的全絕緣澆注母線值得在安全要求高的電力系統(tǒng)中進行推廣和應(yīng)用。

參考文獻

[1] 林建，程強，宋鵬飛，等.壓水堆核電廠常規(guī)島用全絕緣中壓澆注母線技術(shù)要求[M].NB/T 25076-2017.北京：中國電力出版社，2018：2.

[2] 鎮(zhèn)江華東電力設(shè)備制造廠有限公司.全絕緣澆注母線安裝、使用、維護說明書[M].QJZMX-GY-02.，第二版.鎮(zhèn)江：2016：1.

作者簡介：李春華（1970～），男，江蘇泰興人，大學(xué)本科，工程師，從事電力設(shè)備檢修和管理。

吳守銀（1964～），男，江蘇建湖人，大學(xué)本科，高級工程師，從事電力設(shè)備檢修和管理。

符強（1983～），男，江蘇丹陽人，大學(xué)本科，工程師，從事項目工業(yè)工程技術(shù)管理。

（作者單位：1.江蘇國信揚州發(fā)電有限責(zé)任公司；

2.鎮(zhèn)江華東電力設(shè)備制造廠有限公司）