发电厂离相封闭相母线防结露装置的新应用

许 震，陆 刚

(国电江苏电力有限公司谏壁发电厂，江苏 镇江 212006)

随着发电机容量的不断加大，相应的发电机额定电流也在不断增大，大容量机组需要选用封闭母线来解决母线周围钢构件发热问题以及故障时母线间巨大的短路电动力需求的问题，使用中的防结露措施就显得尤为重要。防止封闭母线内部产生结露是保证封闭母线安全可靠使用亟待解决的问题。

1 防止封闭母线内部产生结露的传统运行方式

某厂采用发电机变压器组单元接线，高压厂用工作变压器由离相封闭母线支接。离相封闭母线采用QLFM型全连式自冷微正压充气式，特点是将各相母线导体分别用绝缘子支撑并封闭于各自的外壳之中，外壳本身在电气上连通，并在首末端用短路板将三相外壳短接，构成三相外壳回路。

当母线导体流过电流时，外壳上将感应环流及涡流，对母线电流磁场产生屏蔽作用，使壳外磁场大大减小。为了提高设备运行的安全和可靠性，杜绝封闭母线内绝缘子结露，封闭母线采用了微正压的运行方式，配备了一套独立的微正压装置，在封闭罩内充有一定压力的干燥空气。封闭母线微正压充气机由气路系统和电控系统组成，两部分均安装于机柜中，空气压缩机和储气罐置于柜外，通过管路与机柜右侧下部的输入气口相连。干燥气输出口和母线气压采样输入口均置于机柜顶部。

2 封闭母线微正压运行方式存在的问题

在使用过程中，离相封闭母线以安全、可靠、维护简便等优点曾起到重要作用。微正压充气装置由于供气量较小，对封闭母线的密封情况要求很高，在多年使用后，由于密闭性及环境、运行温差等各种因素造成微正压装置频繁地启动。微正压装置内的空压机和空气干燥净化设备长期处于超负荷运行状态，导致母线内的正压力很难维持较长的时间或根本不能建立足够的正压力，从而使母线内部结露，大大降低绝缘水平及可靠性，直接影响到发电机组的安全运行。

3 封闭母线内结露问题的解决

经综合比较分析，应用了空气循环干燥法解决封闭母线内结露。通过提高空气温度的方法，提高饱和绝对湿度，降低相对湿度，从分子绝对湿度入手，降低封闭母线里空气的绝对湿度，使其始终小于同等温度下的饱和绝对湿度，就能以较小的能耗达到母线内不结露的目的。其特点是：采用大流量空气闭式循环干燥方式，对母线内空气循环不断地进行干燥，可使母线内湿度保持很低的水平，同时对母线的密封要求相对不高，干燥装置采用分子筛作吸附剂。

4 封闭母线空气循环干燥装置原理

空气循环干燥装置原理如图1所示，运行方式如图2所示。

4.1 空气循环干燥法原理

空气循环干燥法原理是：使用罗茨风机将封闭母线内的空气抽出，混合经过过滤的室内补充空气进入经过空气干燥设备的干燥，排出水分后重新注入封闭母线，循环流动，达到控制封闭母线内空气湿度的目的。

空气循环干燥法有效利用了封闭母线的A、B、C三相封闭母线段作为空气流通的管道，避免增加附加空气管道的难度。为了使主变、厂高变、励磁变各处都进行循环，并且各处空气流量分配均匀，采取在主变、厂高变和近发电机处连通管的形式，并且使用节流装置，通过计算和现场调试来达到要求。

图1 空气循环干燥装置原理图

图2 空气循环干燥装置运行图

4.2 工艺流程

空气循环干燥装置的工艺流程分为干燥流程与再生流程。封闭母线B相母线内空气至装置内罗茨风机，送至吸附筒A(B)，经干燥后的空气回冲入A、C相母线。吸附筒A(B)在每个循环工作周期中，每8小时互换一次。在自动模式下，当湿度监测器测得的B相母线内(发电机出线B相处)湿度超过50%(可设定)，则系统进入A筒干燥吸附，B筒再生排气，打开或关闭相关电动阀门后，启动罗茨风机，然后再启动B筒内的加热器，当筒内温度超过230℃，则停止，降至150℃重新启动。当排气口温度超过120℃，则加热器在该周期内不再加热，B筒再生结束，8小时后A、B筒互换，装置进入B筒干燥吸附，A筒再生排气；16小时后，一个循环周期结束。若湿度监测器测的B相母线内(发电机出线B相处)湿度超过20%，则整套装置停止运行，否则，装置进入下一个工作周期。

5 封闭母线空气循环干燥系统的改造

封闭母线空气循环干燥系统的改造分为装置本体的安装、本体和母线外壳之间进出口空气组件的安装、母线外壳上连通管路的改造和安装等三部分。

在封闭母线发电机出口B相母线外壳的内侧配置了湿度传感器。由于建立空气循环通道的需要且考虑到厂高变、主变低压侧与母线的接口位于户外，运行环境相对恶劣，如果母线凝露严重或由于下雨等原因比较容易在升高座内产生积水，将这部分空间也纳入空气循环的通道中去，与一些设备接口的位置安装了三相连通的”E”型三相连通管组件(如图3所示)。

图3 厂高变封闭母线”E”型三相连通管组件

6 改造后离相母线使用情况

按照改造方案实施安装完毕后，启动干燥装置时，使用设备配套凝露监控器测量B相回来的封闭母线内的空气相对湿度为87.3%RH，数值表示母线内空气水分含量很高。经过24小时的连续运行后，再次测量数据显示，封闭母线回气相对湿度为0.5%RH。这说明封闭母线内空气的含水量已经达到很低的数值，母线内空气很干燥，封闭母线空气循环干燥装置在短时间内对干燥封闭母线空气起到了很好效果。

分析后发现，只有干燥塔启动才会形成压力，若干燥塔不启动则无压力，封闭母线内空气就不会进行流动，这点需要在现场运行时进行考虑。

7 结语

本文提出用空气干燥循环法解决封闭母线内结露，相对目前常用的其他防结露措施有以下优点：对封闭母线密封性要求低，可靠性更好，节省能源，经济性好。

封闭母线在长时间投运后，由于检修和密封件老化等原因，密封性会有所下降，导致微正压充气装置无法建立正压，其使用效果下降。封闭母线空气干燥装置是以较大流量的干燥空气为基础，即使该段封闭母线有所泄漏，泄漏进来的湿空气也会被较大流量的干燥空气稀释、混合并带走。封闭母线空气干燥装置采用PLC控制、触摸屏直观显示，并且应用凝露监控器连续监测封闭母线内空气湿度。在安全范围内时，封闭母线空气干燥装置处于待机状态，当湿度超过所设定上下限时自动起动，使封闭母线的绝缘水平得到较大提高，从而能确保机组的正常运行，安全发电。