自冷式封闭母线及微正压装置综合改造
黄 臻
摘要：本文针对山东邹县发电厂Ⅲ期发电机封闭母线及微正压装置存在的问题进行深入分析，提出改造方案并阐明改造过程需注意的事项。
关键词：封闭母线 微正压 隔离开关 焊接 绝缘 密封
系统问题分析
我厂111期发电机封闭母线采用北京电力设备总厂生产的QFM—18∕13000—Z型封闭母线，技术参数如下：额定电压:18KV，类型：全连式，额定电流：
13000A,冷冻方式：自冷。原设计在发电机与主变之间的封闭母线上装有上海通用电气总厂生产的GN—20Y 12500A隔离开关一台（三相），配电动操动机构。
封闭母线存在问题及分析：
1.1991年3月份＃3机封闭母线隔离开关起火烧毁，检查发现其原因是接触不良过热起火。后经抢修使用铜排将隔离开关短接，恢复运行。由于这种系统设计方式存在弊端：隔离开关故障率较高易引发严重事故，维护不便，并且作用不大，在随后机组大修中逐一将4台300WM机组的封闭母线隔离开关短接，并拆除了操动机构。
2.封闭母线密封不良，漏气严重。主变低压侧、高厂变压侧、隔离开关、A排墙内侧、PT分支等6处橡胶伸缩套、封闭母线高厂变分支母线无密封、冷风室母线密封、主变分支母线盘套密封、母线支持瓷瓶密封、母线外壳漏点、窥视孔密封、PT分支母线软连接密封等密封存在较大缺陷和漏点，潮气极易侵入，造成停机时受潮，每次开机均须处理封闭母线绝缘，严重时影响按时开机。阴雨天开机时往往是绝缘不合格，使开机时间拖延。
3.每一次降雨都将对机组的安全构成威胁，我厂曾发生过封闭母线因橡胶软连接处破裂进水，绝缘子闪络造成停机的事故。
微正压装置主要用于发电厂封闭母线的保护。其作用是向三相封闭母线提供干燥清洁的空气，使封闭母线内部气压始终保持在微正压状态。因为当外界温度下降或负荷电流降低将引起母线温度下降时，会引起封闭母线内气压降低，微正压装置将提供干燥的清洁空气以维持当温度降低时的预置剩余气压，从而阻止潮气及水份的进入。微正压装置一般是由空气压缩机、空气干燥器、过滤器、储气罐、压力调节柜、安全阀及管路等几部分组成。
我厂与封闭母线配用的原微正压装置采用的是北京长途电信设备厂的MQ—01型微正压母线自动充气系统。技术参数如下：
露点优于-30℃（1个大气压）
浮充压力：0—-2500Pa
供气量：10 m3∕H
告警功能：压缩机超载（含断相）超时，过压力告警功能。声光告警
放水：自动放水
除湿原理：分子筛去湿
使用条件：环境温度：-5—-40℃（室内）
相对湿度：90％以下（＋25℃）
微正压装置存在的问题分析：
微正压装置按照间歇工作制设计，但因封闭母线密封不良、漏气严重造成微正压系统长时间连续工作。投运后故障率非常高，装置设计采用分子筛除湿，由于分子筛失败，购买困难。造成维护不到位，同时微正压装置压力开关，精度低，易损坏，控制电路故障，造成微正压装置维护复杂。微正压运行时间不长即损坏一直停用至今。
改造方案
—.封闭母线本体改造：
1. 去掉原封闭母线隔离开关和隔离开关两侧的橡胶伸缩套，去掉A排北侧封闭母线橡胶伸缩套，使用与封闭母线材质相同的原厂母线代替隔离开关和橡胶伸缩套部分。替换母线部分与原母线短接，采用搭接铝焊工艺，由原厂专业焊工施焊，焊接后进行金属探伤检测，新更换的母线部分使用X06—2型淡黄环氧脂底漆（见封闭母线改造示意图）。
2. 因去掉原封闭母线隔离开关支架，需在原隔离开关处增加一组母线托架，由于固定改造后的封闭母线，避免母线运行时发生共振现象（见封闭母线部分改造示意图）
3. 核算封闭母线在运行极限温升下的伸缩量，经封闭母线厂家计算在A排外的母线膨胀节完全可以补偿极限温升下的伸缩量。
二.封闭母线密封性改造（参见封闭母线整体结构示意图）
1. 高厂变高压侧的封闭母线高厂变分支处需增加一套盘式绝缘子（又称密封盘套），原设计封闭母线高厂变分支无盘式绝缘子，而与母线相连的高厂变高压侧升高座下部每相均留有一个放水孔，通过该孔封闭母线与外界大气相通，同时由于高厂变高压侧橡胶伸缩套（又称橡胶软连接）老化开裂、漏气没有密封作用，所以要使封闭母线密封良好，增加密封盘套是解决问题的根本方法。高厂变升高座改造，将原升高座的圆筒式结构改为3∕2纵向开裂的圆筒式结构和更换新的橡胶伸缩套，目的有两个：其一是便于变压器拆接线。其二是密封良好。
2. 更换封闭母线主变分支盘式绝缘子的密封胶垫，封闭母线主变分支处原设计有盘式绝缘子，由于运行时间过长，密封胶垫老化，致使密封不良，根据检查情况，更换了主变盘式绝缘子处密封胶垫。
主变升高座改造：将原升高座的圆筒式结构改为3∕2纵向开裂的圆筒式结构和更换新的橡胶伸缩套，目的有两个：其一是便于变压器拆接线。其二是密封良好。
3. 在封闭母线PT分支处需增加一套盘式绝缘子，橡胶软连接处加密封胶垫，并更换橡胶软连接。
4. 更换母线支持绝缘子底座密封胶垫，由于运行时间过长，密封胶垫老化，致使密封不良，根据捡漏情况，更换已老化的密封胶垫。
5. 更换窥视窗密封胶垫，改善了密封。
6. 更换母线至发电机冷风室穿墙套管的密封胶垫，由于运行时间过长，密封胶垫老化，致使密封不良。
7. 查找封闭母线本体上砂眼，进行补焊。
8. 更换全部支持绝缘子的密封件。
三.微正压装置更换：
根据改造的要求：加装一套由牡丹江市龙源电力设备有限公司生产的新型微正压装置。系统主要指标要求：进入封闭母线内的气体的大气压露点不高于-20℃（相当于压力露点温度：3℃（0.5Mpa））,供气量大于：1.2 m3∕min浮充压力500-1500Pa。
该微正压装置的空气压缩机、干燥器、过滤器等主要设备选用国际知名品牌公司的主流产品。性能优越，可靠性高。压力控制柜选用WKZ-I型微正压控制装置，该装置在消化吸收国外进口同类设备的基础上，结合我国实际情况和用户实际需求设计开发的，在控制精度和运行可靠性比国内同类型产品有较大优势。
主要特点：
1.主要配套设备和零部件均采用国际知名品牌的产品，具有较高的运行稳定性和可靠性。
2.优化设计，工艺流程合理，保证设备运行质量。
3.采用高精度数字压力表和高灵敏度传感器，大大提高了控制缺度。
4.完善的保护功能，操作简单，安装方便。
主要技术参数：
1. 空压机（COMPAIR）主要技术参数：
MODEL:CYCLON 107单极注油螺杆式
MAX PRESSURE 8.2BAR
KW INPUT 9.27
MOTOR RPM 2960
V.PH.Hz 400／3／50
M3/min 1.14
2. 微正压控制装置主要技术参数：
型号：WKZ-IXI型
空气排量：≥0.8 m3/min
压力露点温度：3℃（0.5Mpa）
压力控制器：YWK-50型
储气罐：2 m3/0.5Mpa
3. 显示仪表：智能数显表
型号：XST∕C-H1IT2B1型
4. F13干燥器主要技术参数：
压力露点：3℃
压缩空气入口温度：55℃
标准空气流量：1.27m3/min
工作压力： 16bar
冷媒： R134a
排水方式：机械式自动排水。
工作原理；采用特殊膨胀阀控制，体积较小。
5. 微正压储压罐主要技术参数：
型号：CL70-100
设计压力：1.1Mpa
试验压力：1.375 Mpa
设计温度：80℃
四.采用厂杂用气作为封闭母线的主气源，空压机作为后备气源
由于我厂杂用气源的压力为6-8bar,与空压机的出口气压范围相吻合，为了降低设备维护量，采用厂杂用气作为封闭母线的主气源，空压机作为后备气源，从而提高了系统的可靠性。具有措施是在贮气罐前加旁路，接厂杂用气，使厂杂用气也经过微正压装置内部的过滤、干燥，使之变成合格的干燥清洁的空气进入封闭母线。当厂杂用气停运时，通过压力识别，自动启动空气压缩机保证气源不中断。由于我厂的杂用气源比较稳定，使空气压缩机的启动次数非常少，这样有效降低了空压机的运行磨损，使整个微正压装置基本上处于免维护状态。
五.配合微正压装置的安装，为保护封闭母线的安全，在封闭母线和微正压装置联通管路上需加装两只工作原理不同的安全阀（动作压力设定为35mbar和50mbar）
改造工艺要求
1. 母线焊接应在封闭母线各段全部就位并调整误差合格，绝缘子、盘式绝缘子和电流互感器经试验合格后进行。原拆除的6米母线段现场改造后再作利用，防止损坏，焊接前焊接面要严格处理光滑、去除氧化物、油期、油质，灰尘等。用气体保护电弧焊方法焊接：内部导体及外壳导体及外壳焊接缝截面应不小于被焊截面的1.25倍。未焊长度不得超过焊缝长度的10％，深度不得超过被焊金属厚度的5％。焊缝要求平整、均匀、良好、美观，不允许有裂纹、烧穿、焊坑、焊瘤等现象。焊接时导体及外壳底部应有足够的支撑，防止焊接时导体过热受重力变形。
2. 在封闭外壳封闭之前，要仔细检查封闭母线内不应清洁，确保没有螺丝，垫圈，工具，或破布等遗忘在外壳内，打开暂未有工作的封闭母线敞口，应及时用塑料布包扎紧，已防止内部造成污染。焊缝应经X射线或超声波金属探伤检验合格。内部导体外表面及外部导体内表面应涂两层漆，底漆为X06-2型淡黄环氧脂漆，面漆为C04-42型黑无光瓷漆。外壳外表面底漆为X06-2型淡黄环氧脂漆，面漆根据实际需需要涂漆，但必须为浅色漆。
3. 在新装母线段处加一组吊架。A排墙处连接点使用母线伸缩节，其于部分用母线。分段连接。封闭母线厂用分支增加盘套：改造前，应经厂家精密测量后，根据厂家设计改造参数才可进行施工。焊接时高厂变应采取可靠的防火措施。焊后按要求进行金属探伤抽检合格。更换盘套严格按厂家规定工艺施工。要求规范、密封良好。
4. 拆除三相原封闭母线地面固定基础支架。封闭母线通流导体接触良好，且能满足其设计额定通流能力并满足其热稳及动稳定电流要求。绝缘电阻及交流耐压试验必须符合标准。
5. 封闭母线外壳的接地：仍采用原封闭母线外壳的接地，即在封闭母线PT分支处和高厂变分支处分别装设一组50mm宽的接地扁铁与地网焊接。
调试与试验
1. 微正压调试
应在微正压的封闭母线、储气罐及压力控制柜的安全阀校验合格后进行。
微正压调试包括：⑴压缩机的调试。⑵干燥器的调试。⑶控制装置的调试
2. 封闭母线检漏
根据国际规定：微正压的封闭母线，在安装完毕后检查其密封性应良好。所以在封闭母线焊接后按要求进行金属探伤合格后，封闭母线充气压力保持1800Pa，全面检漏。漏点主要集中在封闭母线的支持绝缘子底座与封闭母线结合处、封闭母线外壳砂眼、PT分支软连接、高厂变分支盘套、主变分支盘套、封闭母线窥视窗、短路排安装处盖板密封等处。
检漏方法：采用肥皂涂抹密封面，进行观察的方法，找出所有漏点。通过更换密封胶垫、封闭母线表面焊鉚，将所有查到的漏点，全部消除。
3. 气密性试验
气密试验：封闭母线充气压力500-1500Pa.充气时间由上限降至下限启动时间间隔不得低于20分钟为合格。
实施后的效果
封闭母线及微正压装置改造后，＃4机组已运行一年多，＃3机组运行4个多月，虽然多次开停机，均没有发生封闭母线绝缘下降的状况，微正压装置运行状况良好，维护量非常小，基本处于免维护状态。改造后的运行状况达到了改造的要求，取得了成功。
参考文献
〔1〕 GBJ 149-90《母线装置施工及验收规范》
〔2〕 《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》
〔3〕 《WZK系列微正压控制装置使用手册》
作者简介
黄臻，工程师，从事电气设备状态诊断、状态检修工作。 |
