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600MW机组离相封闭母线改造对策研究
  • 企业:控制网     领域:工业安全     行业:石油天然气    
  • 点击数:3685     发布时间:2008-04-13 16:04:50
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    童一钢(1970-)
男,工程师,本科学士,(浙江国华浙能发电有限责任公司, 浙江  宁波  315612)设备部电气专工,从事发电企业设备点检定修管理工作。

摘要:本文介绍了国华宁海电厂600MW机组离相封闭母线存在的盆式绝缘子的缺陷,以及因工艺质量引起的其它系列问题,对缺陷产生的原因进行了深入分析,提出了支持绝缘子改型、改造封闭母线的密封结构、泄漏点进行封堵、引入空气循环干燥等改造方案,并择机进行了实施,取得了初步的效果。进一步分析了实施组合优化改造的可行性和预期效果,提出了相应的改造对策。

关键词:离相封闭母线;故障;改造;对策

Abstract: The paper states the troubles of the knob insulators mounted in isolated-phase bus of GuoHua Ninghai power plant, and another problems caused by technology and quality reason. We analyze deeply the cause. Several reform schemes was  therefore put forward , such as  replacement of support insulators, improvement of seal structure , the sealing for leak of isolated-phase bus, and selection of the cycling air drying device. Some schemes have been carried out, and preliminary result have been acquired. The feasibility and anticipant result to reform the equipment optimally is also further analyzed, and the relevant reform measure is given.

Key words: Isolated-phase bus;trouble;reform;measures

1 引言

    宁海电厂I期工程为4×600MW机组,首台机组05年12月31日正式投运,末台机组06年11月20日投运。封闭母线采用的是国产20kV、6kV离相封闭母线,每台机组主封母及厂用封母分别配套一台微正压装置,在封母内建立微正压环境。4台机组投运以来,陆续出现了微正压装置频繁故障,阴雨天气封母绝缘低的现象,这些故障不仅对机组在潮湿天气正常投运造成影响,也使封母在运行中不能始终保持最佳的工作状态,设备的可靠性得不到持续保证。

2 故障现象及原因分析

    各台机组投运以来,封闭母线陆续出现了一系列故障,如微正压装置空压机启动频繁,微正压压力显示经常为零,微正压装置电磁阀过热、压力开关失效、压力释放阀损坏等故障。以2号机组为例,06年8月份,有关微正压装置的缺陷就出现了4条。上述故障从表面上看是微正压的故障,但实际上主要是由封母本身的故障造成的。封闭母线本体密封不良,造成封母内腔不能正常保压,封母压力达不到使微正压装置供气系统停运的设定值,空压机频繁启动,装置不堪重负,造成故障频繁发生。同时,微正压装置不能正常投运,又使封母在潮湿天气极易受潮,绝缘受到影响。

    2.1 盆式绝缘子装配结构上存在着缺陷

    从构造上看,封母泄漏最主要的因素是封母盆式绝缘子在结构上存在缺陷。盆式绝缘子位于封闭母线的各个终端,在封母与设备连接处起绝缘密封的作用。在几次检修中的保压试验中,均发现封母与主变、励磁变、高厂变以及发电机出线处的盆式绝缘子处都有不同程度的泄漏。泄漏点主要集中在绝缘子与外壳和导体间的螺栓处,外壳与盆式绝缘子的边沿处也有少量泄露。绝缘子与封母外壳及导体之间的密封主要是通过螺栓压紧角部密封条来保证的(见图1)。这种在角部的密封结构,当封母安装过程中导体与外壳的稍有偏离轴心,密封条在圆周方向上压紧力不均,都会产生泄露,影响密封效果。封母投运后,密封条在高温下稍有变形,或因老化弹性略有降低也会影响密封效果。空气从螺栓处及绝缘子与外壳及导体的交界处泄漏出来,从而使封母不能正常保压。




图1   绝缘子的原先的密封结构

    2.2 封母本体的加工工艺不良

    3号机组大修时检漏中发现,封闭母线筒体表面有不少砂眼,主要是封母在焊接过程中,温度及冷却速度控制不好造成的。这些砂眼虽然不大,但数量较多,造成封母泄漏量较大。支持绝缘子法兰面加工精度不高,绝缘子底板与外壳的密封不好,也会造成较大的泄漏。

    2.3  微正压装置对封母的密封性依赖性较强

    微正压装置的原理是利用空压机向封母内部充入空气,在封母内保持300~2500Pa左右的压力,使封母处于微正压状态,阻止潮气和灰尘进入封母。因此微正压装置的作用是通过封母内的压力来实现的。装置的启停完全由装置上测量封母压力的压力表来控制,如果封母密封不好,压力保持不住,压力表值始终达不到停运值,装置元件就会因持续运行而发热,故障率大大提高。

    2.4 封母导体支持绝缘子易于吸潮

    宁海电厂封闭母线采用的是20302及ZN2-10/1000型瓷绝缘子,憎水性弱,易于吸潮,加上该厂地处沿海地区,空气潮湿,瓷绝缘子在这样的环境下极易吸潮,阴雨天气,机组在停运状态时,绝缘经常都在10M以下,常常出现因绝缘上不去而影响开机的状况。

    上述缺陷的存在,使封母始终处于不健康的状态,应从功能上着眼,结构上入手,研究相应的改造对策。

3 改进方法探讨

    3.1 导体支持绝缘子改型

    将支持绝缘子由瓷绝缘子更换为DMC绝缘子,可以提高封母的防潮性能。DMC材料(即不饱和聚酯玻璃纤维增强模塑料)具有极强的憎水性及耐腐蚀性,用其制成的绝缘子具有收缩率低、阻燃,并且耐电弧、高耐电起痕性、耐热,并具有很强的抗弯特性。由于支持绝缘子是封母的最主要绝缘构件,在封母中占有最大的比重,并且也是最易于吸潮的构件,对其进行改型,可以从根本上改变封母的绝缘结构,减少对微正压环境的依赖性。

    表1   DMC绝缘子与瓷绝缘子的特性比较

    宁海电厂利用大修时机对3号机组20kV主封母支持绝缘子进行了更换改造,07年3月24日,3号主变投运前正值阴雨天气,在发电机出口断路器断开情况下,测量主变高压侧至发电机出口断路器之间封母(均位于室外)三相绝缘均达到1000M以上,效果非常明显。

    3.2 改造封闭母线的密封结构

    针对对盆式绝缘子现有的装配结构可进行相应的改造,对盆式绝缘子与外壳之间的密封,可以在法兰平台上开槽,嵌装O型圈,增大接触面积,降低位移和偏心对密封的影响,而对于盆式绝缘子与导体之间的密封,可以通过更换密封条的方式改进密封。



图2   改造后的绝缘子的密封结构

    对于支持绝缘子法兰面上的密封,则可通过改进密封垫的方式于以处理,宁海电厂3号机的做法是采用密封条与密封垫相结合的方式对法兰面密封。而对于筒体表面的砂眼,可以通过补焊或补胶的方法进行处理。

    3.3 对封母泄漏点进行封堵

    对泄漏点进行封堵是较为简易的解决方法,可在每次机组大小修中进行。封堵材料使用耐油、绝缘性能好、凝固后有一定强度的密封胶,如LT593密封胶,主要封堵部位为盆式绝缘子紧固螺栓、盆式绝缘子与外壳之间的间隙以及封母筒体上的砂眼处。全面封堵后可以使封母密封性保持较长的时间,能够有效地延长微正压系统使用寿命。但由于密封胶受温度影响,不能永久保证其密封效果,需要在每次大小修中予以修补。



图3   绝缘子与导体间的封堵



图4   绝缘子与外壳间的封堵

    3.4 将微正压装置改型为空气循环装置

    封母空气循环装置是利用干燥空气在封母内打循环的方式对封母进行干燥,以达到控制封母内部湿度的目的,其原理与微正压装置不同,但实现的功能是一样的。从可靠性角度看,前者略优于后者,但在封母密封性不能完全保证的情况下,前者的优势就较为明显。封母空气循环装置的原理如图5所示。外部空气自Ⅰ处吸入后,经过空气滤清器的过滤,与封闭母线B相工作后的半干空气混合,经罗茨风机的升压进入吸附筒A,经分子筛干燥后,一部分进入吸附筒B,在电加热器加热下,再生分子筛后的带出所吸收水分的湿空气排空。其余大部分干燥空气经进气隔离阀V2流入A、C相封闭母线。除了一小部分空气泄漏出封闭母线腔室外,大部分空气再次进入封闭母线干燥装置循环工作,如此形成干燥空气从A、C相至B相的循环,使封母持续保持干燥。   



图5   封母空气循环装置原理图

    另一个优点是在封母出气口出装有湿度探头,在自动状态时,装置的启停受位于封母内湿度控制,从而大大缩短装置运行时间,减少的故障的发生几率。

4 优化组合的改造对策

    上述改进方法都是有效的,但也都有其不足之处,绝缘子改型虽然使封母的总体绝缘水平提高,但如果没有一套正常运行的防潮系统,其他绝缘件受潮也会导致封母总体绝缘下降。改造封闭母线的密封结构主要是针对盆式绝缘子的整改,需要对封母解体,工作量及工作难度大,工期也较长。对封母泄漏点进行封堵虽然较为简便,但不能永久保证其密封效果,不能长期避免微正压系统的频繁启动。将微正压装置改型为空气循环装置,虽然提高了设备的可靠性,但还不能根本地提高封母的绝缘水平。同时如果封母局部泄漏过于严重,会产生循环的盲点,影响局部的干燥效果。因此应根据实际采取优化组合改造对策,才能达到理想的效果: 

    (1) 如有能力和条件进行密封彻底改造的应首选改造封闭母线的密封结构的方法,辅之以封母筒体的封堵。密封结构改造后,封母在300~2500Pa压力区间的保压时间至少能达到1小时以上,即微正压装置的启动间隔达到1小时以上,每次运行时间也可减少到5分钟,故障率将大大减少,甚至减少至零。

    (2) 封母密封缺陷无法彻底消除,应选择绝缘子改型及微正压装置改型组合,绝缘子改型后封母的绝缘水平得到了明显的提升,将微正压装置改型为对密封性要求不高的空气循环装置,消除了封母保养装置不能正常工作的缺陷,能够获得优良的效果。

    (3) 封母密封缺陷无法消除,预算又不允许的情况,应选择对封母泄漏点进行封堵及微正压装置改型组合的对策,封母的绝缘水平虽未得到进一步的提升,但如能确保封母的保养装置能够长期有效的正常工作,封母的安全运行也能够得到长期地保障。

5 结束语

    国产封闭母线与进口产品相比,在工艺和设计上都不太成熟。新建电厂在选型时出于经济性方面的考虑,常常选用报价较低的产品。因此封母在投运后总会出现各种故障,但是只要着眼于设备功能,因地制宜地进行整改,综合考虑经济性、可靠性方面的因素,最终都能找到最佳对策。
    
参考文献 

    [1] 金属封闭母线国家标准GB/T 8349—2000.Metal-enclosed bus  GB/T 8349—2000

    [2]  张巍,发电机全链式离相封闭母线的安装与检验[J]科技情报开发与经济,2006,07.

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