自冷式封閉母線及微正壓裝置綜合改造
黃 臻
摘要：本文針對山東鄒縣發電廠Ⅲ期發電機封閉母線及微正壓裝置存在的問題進行深入分析，提出改造方案并闡明改造過程需注意的事項。
關鍵詞：封閉母線 微正壓 隔離開關 焊接 絕緣 密封
系統問題分析
我廠111期發電機封閉母線采用北京電力設備總廠生產的QFM—18∕13000—Z型封閉母線，技術參數如下：額定電壓:18KV，類型：全連式，額定電流：
13000A,冷凍方式：自冷。原設計在發電機與主變之間的封閉母線上裝有上海通用電氣總廠生產的GN—20Y 12500A隔離開關一臺（三相），配電動操動機構。
封閉母線存在問題及分析：
1.1991年3月份＃3機封閉母線隔離開關起火燒毀，檢查發現其原因是接觸不良過熱起火。后經搶修使用銅排將隔離開關短接，恢復運行。由于這種系統設計方式存在弊端：隔離開關故障率較高易引發嚴重事故，維護不便，并且作用不大，在隨后機組大修中逐一將4臺300WM機組的封閉母線隔離開關短接，并拆除了操動機構。
2.封閉母線密封不良，漏氣嚴重。主變低壓側、高廠變壓側、隔離開關、A排墻內側、PT分支等6處橡膠伸縮套、封閉母線高廠變分支母線無密封、冷風室母線密封、主變分支母線盤套密封、母線支持瓷瓶密封、母線外殼漏點、窺視孔密封、PT分支母線軟連接密封等密封存在較大缺陷和漏點，潮氣極易侵入，造成停機時受潮，每次開機均須處理封閉母線絕緣，嚴重時影響按時開機。陰雨天開機時往往是絕緣不合格，使開機時間拖延。
3.每一次降雨都將對機組的安全構成威脅，我廠曾發生過封閉母線因橡膠軟連接處破裂進水，絕緣子閃絡造成停機的事故。
微正壓裝置主要用于發電廠封閉母線的保護。其作用是向三相封閉母線提供干燥清潔的空氣，使封閉母線內部氣壓始終保持在微正壓狀態。因為當外界溫度下降或負荷電流降低將引起母線溫度下降時，會引起封閉母線內氣壓降低，微正壓裝置將提供干燥的清潔空氣以維持當溫度降低時的預置剩余氣壓，從而阻止潮氣及水份的進入。微正壓裝置一般是由空氣壓縮機、空氣干燥器、過濾器、儲氣罐、壓力調節柜、安全閥及管路等幾部分組成。
我廠與封閉母線配用的原微正壓裝置采用的是北京長途電信設備廠的MQ—01型微正壓母線自動充氣系統。技術參數如下：
露點優于-30℃（1個大氣壓）
浮充壓力：0—-2500Pa
供氣量：10 m3∕H
告警功能：壓縮機超載（含斷相）超時，過壓力告警功能。聲光告警
放水：自動放水
除濕原理：分子篩去濕
使用條件：環境溫度：-5—-40℃（室內）
相對濕度：90％以下（＋25℃）
微正壓裝置存在的問題分析：
微正壓裝置按照間歇工作制設計，但因封閉母線密封不良、漏氣嚴重造成微正壓系統長時間連續工作。投運后故障率非常高，裝置設計采用分子篩除濕，由于分子篩失敗，購買困難。造成維護不到位，同時微正壓裝置壓力開關，精度低，易損壞，控制電路故障，造成微正壓裝置維護復雜。微正壓運行時間不長即損壞一直停用至今。
改造方案
—.封閉母線本體改造：
1. 去掉原封閉母線隔離開關和隔離開關兩側的橡膠伸縮套，去掉A排北側封閉母線橡膠伸縮套，使用與封閉母線材質相同的原廠母線代替隔離開關和橡膠伸縮套部分。替換母線部分與原母線短接，采用搭接鋁焊工藝，由原廠專業焊工施焊，焊接后進行金屬探傷檢測，新更換的母線部分使用X06—2型淡黃環氧脂底漆（見封閉母線改造示意圖）。
2. 因去掉原封閉母線隔離開關支架，需在原隔離開關處增加一組母線托架，由于固定改造后的封閉母線，避免母線運行時發生共振現象（見封閉母線部分改造示意圖）
3. 核算封閉母線在運行極限溫升下的伸縮量，經封閉母線廠家計算在A排外的母線膨脹節完全可以補償極限溫升下的伸縮量。
二.封閉母線密封性改造（參見封閉母線整體結構示意圖）
1. 高廠變高壓側的封閉母線高廠變分支處需增加一套盤式絕緣子（又稱密封盤套），原設計封閉母線高廠變分支無盤式絕緣子，而與母線相連的高廠變高壓側升高座下部每相均留有一個放水孔，通過該孔封閉母線與外界大氣相通，同時由于高廠變高壓側橡膠伸縮套（又稱橡膠軟連接）老化開裂、漏氣沒有密封作用，所以要使封閉母線密封良好，增加密封盤套是解決問題的根本方法。高廠變升高座改造，將原升高座的圓筒式結構改為3∕2縱向開裂的圓筒式結構和更換新的橡膠伸縮套，目的有兩個：其一是便于變壓器拆接線。其二是密封良好。
2. 更換封閉母線主變分支盤式絕緣子的密封膠墊，封閉母線主變分支處原設計有盤式絕緣子，由于運行時間過長，密封膠墊老化，致使密封不良，根據檢查情況，更換了主變盤式絕緣子處密封膠墊。
主變升高座改造：將原升高座的圓筒式結構改為3∕2縱向開裂的圓筒式結構和更換新的橡膠伸縮套，目的有兩個：其一是便于變壓器拆接線。其二是密封良好。
3. 在封閉母線PT分支處需增加一套盤式絕緣子，橡膠軟連接處加密封膠墊，并更換橡膠軟連接。
4. 更換母線支持絕緣子底座密封膠墊，由于運行時間過長，密封膠墊老化，致使密封不良，根據撿漏情況，更換已老化的密封膠墊。
5. 更換窺視窗密封膠墊，改善了密封。
6. 更換母線至發電機冷風室穿墻套管的密封膠墊，由于運行時間過長，密封膠墊老化，致使密封不良。
7. 查找封閉母線本體上砂眼，進行補焊。
8. 更換全部支持絕緣子的密封件。
三.微正壓裝置更換：
根據改造的要求：加裝一套由牡丹江市龍源電力設備有限公司生產的新型微正壓裝置。系統主要指標要求：進入封閉母線內的氣體的大氣壓露點不高于-20℃（相當于壓力露點溫度：3℃（0.5Mpa））,供氣量大于：1.2 m3∕min浮充壓力500-1500Pa。
該微正壓裝置的空氣壓縮機、干燥器、過濾器等主要設備選用國際知名品牌公司的主流產品。性能優越，可靠性高。壓力控制柜選用WKZ-I型微正壓控制裝置，該裝置在消化吸收國外進口同類設備的基礎上，結合我國實際情況和用戶實際需求設計開發的，在控制精度和運行可靠性比國內同類型產品有較大優勢。
主要特點：
1.主要配套設備和零部件均采用國際知名品牌的產品，具有較高的運行穩定性和可靠性。
2.優化設計，工藝流程合理，保證設備運行質量。
3.采用高精度數字壓力表和高靈敏度傳感器，大大提高了控制缺度。
4.完善的保護功能，操作簡單，安裝方便。
主要技術參數：
1. 空壓機（COMPAIR）主要技術參數：
MODEL:CYCLON 107單極注油螺桿式
MAX PRESSURE 8.2BAR
KW INPUT 9.27
MOTOR RPM 2960
V.PH.Hz 400／3／50
M3/min 1.14
2. 微正壓控制裝置主要技術參數：
型號：WKZ-IXI型
空氣排量：≥0.8 m3/min
壓力露點溫度：3℃（0.5Mpa）
壓力控制器：YWK-50型
儲氣罐：2 m3/0.5Mpa
3. 顯示儀表：智能數顯表
型號：XST∕C-H1IT2B1型
4. F13干燥器主要技術參數：
壓力露點：3℃
壓縮空氣入口溫度：55℃
標準空氣流量：1.27m3/min
工作壓力： 16bar
冷媒： R134a
排水方式：機械式自動排水。
工作原理；采用特殊膨脹閥控制，體積較小。
5. 微正壓儲壓罐主要技術參數：
型號：CL70-100
設計壓力：1.1Mpa
試驗壓力：1.375 Mpa
設計溫度：80℃
四.采用廠雜用氣作為封閉母線的主氣源，空壓機作為后備氣源
由于我廠雜用氣源的壓力為6-8bar,與空壓機的出口氣壓范圍相吻合，為了降低設備維護量，采用廠雜用氣作為封閉母線的主氣源，空壓機作為后備氣源，從而提高了系統的可靠性。具有措施是在貯氣罐前加旁路，接廠雜用氣，使廠雜用氣也經過微正壓裝置內部的過濾、干燥，使之變成合格的干燥清潔的空氣進入封閉母線。當廠雜用氣停運時，通過壓力識別，自動啟動空氣壓縮機保證氣源不中斷。由于我廠的雜用氣源比較穩定，使空氣壓縮機的啟動次數非常少，這樣有效降低了空壓機的運行磨損，使整個微正壓裝置基本上處于免維護狀態。
五.配合微正壓裝置的安裝，為保護封閉母線的安全，在封閉母線和微正壓裝置聯通管路上需加裝兩只工作原理不同的安全閥（動作壓力設定為35mbar和50mbar）
改造工藝要求
1. 母線焊接應在封閉母線各段全部就位并調整誤差合格，絕緣子、盤式絕緣子和電流互感器經試驗合格后進行。原拆除的6米母線段現場改造后再作利用，防止損壞，焊接前焊接面要嚴格處理光滑、去除氧化物、油期、油質，灰塵等。用氣體保護電弧焊方法焊接：內部導體及外殼導體及外殼焊接縫截面應不小于被焊截面的1.25倍。未焊長度不得超過焊縫長度的10％，深度不得超過被焊金屬厚度的5％。焊縫要求平整、均勻、良好、美觀，不允許有裂紋、燒穿、焊坑、焊瘤等現象。焊接時導體及外殼底部應有足夠的支撐，防止焊接時導體過熱受重力變形。
2. 在封閉外殼封閉之前，要仔細檢查封閉母線內不應清潔，確保沒有螺絲，墊圈，工具，或破布等遺忘在外殼內，打開暫未有工作的封閉母線敞口，應及時用塑料布包扎緊，已防止內部造成污染。焊縫應經X射線或超聲波金屬探傷檢驗合格。內部導體外表面及外部導體內表面應涂兩層漆，底漆為X06-2型淡黃環氧脂漆，面漆為C04-42型黑無光瓷漆。外殼外表面底漆為X06-2型淡黃環氧脂漆，面漆根據實際需需要涂漆，但必須為淺色漆。
3. 在新裝母線段處加一組吊架。A排墻處連接點使用母線伸縮節，其于部分用母線。分段連接。封閉母線廠用分支增加盤套：改造前，應經廠家精密測量后，根據廠家設計改造參數才可進行施工。焊接時高廠變應采取可靠的防火措施。焊后按要求進行金屬探傷抽檢合格。更換盤套嚴格按廠家規定工藝施工。要求規范、密封良好。
4. 拆除三相原封閉母線地面固定基礎支架。封閉母線通流導體接觸良好，且能滿足其設計額定通流能力并滿足其熱穩及動穩定電流要求。絕緣電阻及交流耐壓試驗必須符合標準。
5. 封閉母線外殼的接地：仍采用原封閉母線外殼的接地，即在封閉母線PT分支處和高廠變分支處分別裝設一組50mm寬的接地扁鐵與地網焊接。
調試與試驗
1. 微正壓調試
應在微正壓的封閉母線、儲氣罐及壓力控制柜的安全閥校驗合格后進行。
微正壓調試包括：⑴壓縮機的調試。⑵干燥器的調試。⑶控制裝置的調試
2. 封閉母線檢漏
根據國際規定：微正壓的封閉母線，在安裝完畢后檢查其密封性應良好。所以在封閉母線焊接后按要求進行金屬探傷合格后，封閉母線充氣壓力保持1800Pa，全面檢漏。漏點主要集中在封閉母線的支持絕緣子底座與封閉母線結合處、封閉母線外殼砂眼、PT分支軟連接、高廠變分支盤套、主變分支盤套、封閉母線窺視窗、短路排安裝處蓋板密封等處。
檢漏方法：采用肥皂涂抹密封面，進行觀察的方法，找出所有漏點。通過更換密封膠墊、封閉母線表面焊鉚，將所有查到的漏點，全部消除。
3. 氣密性試驗
氣密試驗：封閉母線充氣壓力500-1500Pa.充氣時間由上限降至下限啟動時間間隔不得低于20分鐘為合格。
實施后的效果
封閉母線及微正壓裝置改造后，＃4機組已運行一年多，＃3機組運行4個多月，雖然多次開停機，均沒有發生封閉母線絕緣下降的狀況，微正壓裝置運行狀況良好，維護量非常小，基本處于免維護狀態。改造后的運行狀況達到了改造的要求，取得了成功。
參考文獻
〔1〕 GBJ 149-90《母線裝置施工及驗收規范》
〔2〕 《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規范》
〔3〕 《WZK系列微正壓控制裝置使用手冊》
作者簡介
黃臻，工程師，從事電氣設備狀態診斷、狀態檢修工作。 |
