共箱封母绝缘支撑件故障分析及预防

李十幸



共箱封母绝缘支撑件故障分析及预防

李十幸*

(大唐湘潭发电有限责任公司 设备部, 湖南 湘潭, 411102)

针对目前各火电厂、变电站低压共箱母线绝缘支撑件故障频发的现象, 分析了故障的表现形式和原因, 提出了采用DMC绝缘子以及加装环形加热驱潮装置等相关处理的措施, 为同类故障的预防和处理提供了经验.

封闭母线; 绝缘支撑件; DMC绝缘子

当前, 共箱封母在各火力发电厂和变电站广泛使用, 其主要用途除了美观、可靠外, 还因共箱母线可消除电流不平衡引起的故障[1]. 对于共箱封母的绝缘支撑件, 国内知名生产厂家普遍采用环氧树脂板作为主绝缘材料, 然而由于南方地区多雨, 湿度偏大, 很容易吸潮, 经常引起绝缘降低, 甚至造成事故, 因此在南方使用该类型的绝缘材料存在一定的风险, 有必要引起重视.

图1 共箱封母吸潮后的现场情况

1 共箱封母绝缘支撑件运行中因吸潮出现的故障实例

例1. 湖南某火力发电厂2台600 MW机组配备4台高压厂用变压器. 厂变型号分别为: SFF10-CY-63000/20; SF10-40000/20, 其低压侧6 kV母线段共设有400 m长的共箱封母, 型号为: GFM10-4000. 封母生产厂家为国内某知名生产厂家, 生产日期是2005年5月. 2011年9月, 电厂检修期间, 发现高厂变、高公变低压共箱封母绝缘电阻早晚相差较大, 最低时绝缘电阻值仅有0.2 MΩ.在对所有共箱封母绝缘支撑件进行全面清扫处理后, 绝缘电阻依然只有1 MΩ. 打开共箱封母的盖板进行检查发现该封母的主绝缘材料为环氧树脂板, 由于其切面未进行任何防潮处理, 加上当时正值连雨天气, 潮气吸附在环氧树脂板上无法消散, 日积月累, 达到一定程度后, 轻则影响绝缘, 重则形成贯穿性缺陷, 该支撑件吸潮后的情况如图1所示.

例2. 2012年11月, 福建某电厂一台600 MW火电机组带有功520.73 MW运行时, 后台突然发出“主变高厂变保护动作”、“B厂变低压侧C分支零序过流保护动作”信号, 随后发电机、汽轮机相继跳闸, 锅炉灭火. 停机后, 对高厂变低压侧6 kV共箱封闭母线进行绝缘检查, 发现绝缘值偏低, 在对封闭母线揭盖后的进一步检查中发现距高厂变低压侧共箱封闭母线出口20 m处的C相有明显放电灼烧痕迹(图2). 同时, 在其他两相母线上发现绝缘支撑件有因凝露引起的爬电痕迹(图3). 从图2和图3可以明显看出, 此次事故是因为C相封闭母线因严重凝露对地放电造成C相单相对地短路故障所致.

图2 封闭母线C相放电痕迹

图3 封闭母线A、B两相爬电痕迹

2 共箱封母绝缘件频发故障原因分析

从共箱封母绝缘件材料上来看, 一般均采用环氧树脂板作为主绝缘, 且管母都加装了10 kV绝缘热塑套管. 从设计上来说该种绝缘结构完全能满足6 kV母线的绝缘要求, 然而之所以频发故障, 分析起来主要原因有2点: 一是环氧树脂板本身材质的问题, 它有很多的优点, 比如形式多样、固化方便、粘附力强、收缩性低、高介电性能、耐表面漏电、耐电弧性等等, 但作为绝缘材料同样具有较大的缺点, 一旦使用不当就会引起很大的麻烦, 比如它的表面憎水性差, 遇潮湿天气, 绝缘板表面凝露成片, 从而引起绝缘降低, 甚至形成爬电. 放电初期电流很小, 不会引起保护动作, 但会将绝缘支撑件劣化, 随着放电时间的增长, 绝缘支撑件绝缘性能会急剧下降, 最终导致击穿. 二是封闭母线本身原因, 一般大型火电机组厂用负荷较大, 厂用母线达数百米, 共箱母线很难做到密封良好, 驱潮装置如微正压[2]等不能正常投运, 从而无法保证母线干燥运行. 另一方面, 受设备及地形限制, 数百米长母线不能直线布置, 在母线转角及低洼地方, 绝缘件稍有受潮、积灰或小动物侵入, 便会引发事故.

3 共箱封母绝缘件改进方法探讨

改善共箱封母绝缘件的性能可从以下2方面着手:

一是考虑将绝缘板形式的绝缘件换成绝缘子. 目前有一种采用DMC绝缘材料[3]制作的绝缘子(图4). 该种绝缘子具有很强的电气性能, 与环氧树脂板作为绝缘材料相比, 有如下优点: 其一、材料表明憎水性很强, 水珠不易附着其上, 从而较难形成放电通道; 其二、采用绝缘子作为支撑件, 使得管母线各相之间在空间上没有任何物理联系, 从而可有效避免相间短路故障的发生; 其三、绝缘子本身可增大共箱封母的爬电比距, 提高防污闪的能力; 其四、绝缘子的力学性能比环氧树脂板更强, 抗击打能力更强. 目前国内有多家厂家能制作生产全工况DMC支撑绝缘子, 所谓全工况就是绝缘子在任何恶劣气候环境、任何不同地理位置工作运行状况下, 都能保持稳定良好的绝缘效果. 该类型支撑绝缘子可根据管母线尺寸的大小配置相应的磨具进行量身定做, 满足目前发电厂和变电站低压共箱封母绝缘结构的需要, 安装简便, 改造时间较短, 适合在南方潮湿地区使用.

二是考虑在封闭母线箱内从头至尾加装绝缘环形加热驱潮装置, 若停机时间较长, 开机前对封闭母线进行加热处理. 该改造方法施工简单, 成本适中. 其不足之处在于: 若母线较长, 效果不太明显, 但若增加加热装置的功率, 又会加大成本, 同时功率太大对装置的绝缘性能要求较高, 甚至有可能会影响封闭母线本身的绝缘水平.

图4 DMC绝缘子

常用的改进办法还有诸如在绝缘子表明喷涂RTV涂料、在管母线上增加热缩套管等, 但各种办法均有其优缺点, 实际操作中可根据地域、现场条件确定一种合适的解决措施.

4 结语

发电厂和变电站低压6 kV共箱封母绝缘支撑件在南方地区由于受潮而故障频发, 本文简单介绍了母线绝缘支撑件受潮后的表现形式, 对绝缘支撑件改进方法进行了相关探讨, 目前各种改进方法在现场均有一定的应用, 其结果可对其它电厂和变电站相关问题的解决提供一定的参考信息.

[1] 侯保军, 史永果. 封闭式共箱母线的应用[J]. 电气时代, 2009(1): 92—94.

[2] 杜安宝. 发电机封母微正压装置运行[J]. 安徽电力科技信息, 2011(5): 23—24.

[3] 林睿, 黄旭丹. 大型发电厂封闭母线DMC绝缘子的应用[J]. 吉林电力, 2010, 38(6): 36—38.

Fault analysis and preventive measures study of insulation component to enclosed bus

LI Shi-xing

(Department of Asset, Datang Xiangtan Power Generation Co. Ltd. Xiangtan 411102, China)

To avoid insulation components fault in enclosed bus, the DMC insulators and annular heating flooding tide device and other related measures are researched. All these measures provide the experience for the prevention and treatment of similar fault.

enclosed bus; insulation component; DMC insulators

10.3969/j.issn.1672-6146.2013.01.010

TM 621.25

1672-6146(2013)01-0038-03

email: 274556063@qq.com.

2013-01-10

(责任编校: 江 河)