离相封闭母线导体下沉分析及处理

黄世超

(雅砻江流域水电开发有限公司，四川成都 615000)

0 引言

某大型水力发电厂发电机组采用发变组一体化接线方式，发电机至变压器采用离相封闭母线的接线方式，冷却方式为自然空气冷却，减小了维护工作量[1]。封闭母线电压等级为20 kV，分别连接至发电机出口、主变压器低压侧、励磁变高压侧、厂高变高压侧、PT高压侧和避雷器高压侧。接线图如图1。

图1 主接线图

分析接线图可知。封闭母线上一共有14组，其中10组分布于封闭母线主段，尺寸较大，每组输出1个绕组；另4组分布于励磁变、厂高变分支段，尺寸较小，每组输出2个绕组。测量封闭母线外壳及导体的尺寸可知，外壳距导体的距离均大于260 mm，满足安全距离的要求。

1 异常现象

机组检修期间，发现封闭母线导体整体偏离中心，存在下沉现象。导体局部下沉较为严重，部分已压迫CT下端部内侧的等电位弹簧固定销，如图2。

图2 导体与固定销接触图

在CT处，由于导体下沉压迫CT，CT内侧下端部等电位弹簧固定销嵌入导体，连为一体。使CT受力并额外负担了导体的部分重量，引起CT支撑螺栓的受力变化。给CT的安全、稳定运行带来了不可控的风险。

2 结构分析及检查

封闭母线的导体及外壳截面为正圆形，导体由三个绝缘子以三等分的形式支撑。一个在正上方，另外两个分别处于左下方和右下方。支撑绝缘子的组成部分为：球冠型金具、橡胶垫、弹力块、绝缘子本体、底座。由结构可知，仅橡胶垫起减震作用，有一定的压缩量[2]。

测量各处导体与外壳的距离可知，绝缘子的高度大于260 mm，没有CT的位置，导体下沉后与外壳的最小距离大于250 mm，不影响设备的安全稳定运行。

拆除支撑绝缘子检查发现绝缘子顶端的橡胶垫已挤压变形，压缩量约6 mm。由于导体、CT安装时与外壳并非一个同心圆，而是存在一定的偏移量，特别是导体严重向下偏移，与CT下半周的内表面距离较近，部分位置相距不足3 mm。因此，在绝缘子橡胶垫被挤压收缩后，导体向下位移，最终与CT下端部等电位弹簧固定销挤压在一起。

3 现场处理

考虑现场工作实际，结合检查情况，决定对不同位置的导体、CT采取两种不同的处理方法实现CT与导体分离的目的。一种是将CT整体平行下移，保持导体位置不变；另一种则是将导体整体向上抬起，达到分离目的。

3.1 CT下移

由测量数据可知，CT下移距离最大仅需要2 mm，就可以实现导体与CT内侧下端部等电位弹簧固定销的分离。CT下移有两种方法，一种是将CT下端部固定螺栓往外侧退一段距离，上端部螺栓对应的往内侧进一段距离，通过改变螺栓的长度来实现螺栓固定方向的微调，最终实现CT的移动。另一种是将封闭母线外壳上的CT固定螺栓孔进行扩宽处理，向下扩大2 mm，实现CT的整体向下移动来达到分离的目的。

3.1.1 调整CT固定螺栓

调整螺栓长度的方法操作简单，工程量小。但是由于改变了CT各螺栓孔的受力大小及方向，容易造成局部损坏。适用于单个调节量小、数量多、CT小且轻的场合。

由于励磁变、厂高变分支段的CT尺寸小，且只有4个固定螺栓呈90°方位均匀布置，便于操作实践，便以此作为测试的基础。首先将CT的下侧1颗固定螺栓向外退出1圈螺纹，再将该螺栓对侧的1颗螺栓向内推进一圈螺纹；检查CT外壳无损伤后，继续将下侧的另一颗螺栓向外退出1圈螺纹，然后将最后1颗螺栓向内推进一圈螺纹。检查CT外壳及CT内表面等电位弹簧固定销与导体的分离情况，如外壳完好且固定销与导体未分离，则继续按顺序操作直至分离。测试2个CT后发现，其中一处已处理成功，另一个CT的外壳螺纹孔处出现裂纹，已损坏。

3.1.2 扩宽CT螺纹孔

扩宽螺栓孔的方法则相反，操作复杂，需要使用锉刀、电钻等工具对封闭母线外壳进行打磨处理，工程量大且不便于操作，打磨的金属碎屑不易清理，控制不当甚至容易伤及封闭母线导体，螺栓孔扩大后容易造成密封不良。但是因保持了CT各固定螺栓的方向、受力大小不变，不会对CT本体造成破坏。适用于单个调节量大、数量少、CT庞大且笨重的场合。

由于前期测试时发生了CT损坏问题，经讨论决定其余主母线段的大型CT选择扩宽螺纹孔的方式。首先使用2根吊带将CT固定稳固，然后逐个拆除CT的固定螺栓，拆除螺栓时应两侧对称拆除，避免螺栓拆除不均衡导致CT受力变化造成损伤；所有CT螺栓拆除后，依据CT内表面等电位弹簧固定销与导体的接触深度使用锉刀等工具将封闭母线外壳的螺栓孔向下扩宽1～3 mm，完成后再使用白布将金属屑清理干净；检查无异常后，重新使用固定螺栓将CT固定牢固，检查CT完好且CT内表面等电位弹簧固定销与导体已分离。测试2个CT后发现，均已处理成功；单个CT处理时间为7 h，同时需要6人配合作业。这种方法无法实现短时间、大批量处理的目标。

3.2 导体上移

由于上述2种方式均存在不足，结合导体是由3个支撑绝缘子为一组以120°的方式均衡分布来固定的情况，建议考虑第三种解决方法：将导体上移。将导体上移只需要将下端部的2个支撑绝缘子高度垫高就可以完成。导体由若干段组合而成，水平长度最大的一段约25 m，中间的绝缘子组数共4组。为了减小绝缘子增加垫块后出现的“跷跷板”影响，在距离CT最近的一组绝缘子上加装垫块。经商议，决定先选一处进行测试。

首先拆除CT处导体的连接板，将导体分为两段，其次使用大小适宜的千斤顶将导体抬高并固定牢固，避免导体在绝缘子拆除后错位损伤CT。然后在确定需拆除的绝缘子组后，逐个拆除下端部的绝缘子，检查绝缘子外壳完好、无损伤，如有损坏则更换为同型号备品。

测量原橡胶垫未压缩处的厚度并记录，使用定制的厚度均为1 mm的金属垫和橡胶垫组合方式替换原橡胶垫，组合垫总厚度与原橡胶垫压缩前厚度一致；其中金属垫在中间，起减小压缩量作用，橡胶垫分布于两侧，起减震作用；检查组合垫完好。最后将绝缘子按标记的顺序回装并固定牢固，检查封闭母线的导体位置已抬高，导体与CT内侧下端部等电位弹簧固定销已分离，如果未分离，则继续增加组合垫中金属垫个数，直至分离。测试后发现，CT无损坏且固定销与导体已分离。这种方法可实现短时间、大批量处理的目标。

4 处理效果

处理完成后，机组投入满负荷运行状态，检查设备无异常；一年后设备检修，检查导体无下沉现象，设备运行正常。导体下沉隐患已消除。

由于橡胶垫压缩量较大，长时间承受重压容易产生形变被压缩。而金属垫片形变量小，支撑重物时基本不会产生压缩变形。将橡胶垫更换为组合垫后，由于金属垫片形变量极小，所以导体下沉量极其有限，而橡胶垫可以起减震作用，减轻了纯金属垫可能造成的震动碎裂问题；有效解决了导体下沉隐患。

5 结语

导体下沉是一个长期累积的过程，也是一个橡胶垫逐渐压缩的过程，导体长时间压迫CT，可能导致CT损坏，造成发电机强停等事故。本文通过采取上述方法最终实现了保障机组安全、稳定运行目的，最大限度降低经济损失的要求，为其它电厂处理同类问题提供了参考。