黃磊

(長安石門發(fā)電有限公司，湖南 常德415300)

0 引言

某電廠3、4 號發(fā)電機組為QFSN-300-2 型發(fā)電機, 其出口額定電壓20 kV, 先后于2005 年、2006年投產(chǎn), 主變壓器為SFP10-370000/500 型500 kV三相雙繞組強油風(fēng)冷銅繞組無勵磁調(diào)壓節(jié)能型升壓電力變壓器 (戶外式), 高廠變?yōu)?SFF10-CY-40000/20 型無勵磁調(diào)壓分裂電力變壓器。

近年, 發(fā)變組絕緣冷態(tài)時無法長期保持合格狀態(tài)。機組發(fā)變組冷態(tài)絕緣不合格對機組運行存在嚴(yán)重安全隱患, 開機前頻繁檢修直接影響到機組開機進度, 影響機組的安全經(jīng)濟運行。為切實解決這一難題, 技術(shù)人員連續(xù)兩年持續(xù)對發(fā)變組絕緣低產(chǎn)生原因進行分析比對跟蹤, 采取了一系列行之有效的舉措。從近三年發(fā)變組開機表現(xiàn)來看, 這一難題已得到徹底解決, 有效地保證了機組的正常備用和運行, 為提升火電企業(yè)經(jīng)濟效益夯實了基礎(chǔ)。

1 某電廠3、4 號發(fā)變組絕緣情況

近年, 某廠3、4 號機組在開機準(zhǔn)備中, 發(fā)變組絕緣經(jīng)常測試不合格, 大多數(shù)情況下運檢人員通過烘潮、通風(fēng)等措施, 無法在機組并網(wǎng)前處理合格, 導(dǎo)致機組帶隱患開機[1-7]。

2014—2015 年, 在發(fā)電機內(nèi)冷水電導(dǎo)率合格的前提下, 使用水內(nèi)冷發(fā)電機專用絕緣電阻測試儀測量3、4 號機組發(fā)變組絕緣38 次, 32 次絕緣測試不合格, 合格率僅為16%, 且多為處理后合格,其中R15s最低值為0.3 MΩ,R60s最低值為0.5 MΩ。如圖1 所示。從測量時間散布來看, 全年每個月份都有不合格的記錄, 合格值主要散布在冬季；從測量值變化趨勢看, 春、夏季絕緣值低于秋、冬季。由此可知, 3、4 號機組發(fā)變組絕緣與大氣濕度存在一定關(guān)聯(lián)。

圖1 2014—2015 年發(fā)變組絕緣測試記錄

2 某廠3、4 號發(fā)變組絕緣低原因分析

某廠3、4 號發(fā)變組絕緣主要由發(fā)電機、勵磁變壓器20 kV 側(cè)、主變壓器20 kV 側(cè)、高壓廠用變壓器20 kV 側(cè)、離相封閉母線等對地絕緣構(gòu)成 (脫硫6 kV 母線電源取自高廠變低壓側(cè)母線)。

2.1 主要設(shè)備對地絕緣分析

查閱機組大、小修及日常處理發(fā)變組絕緣低時發(fā)電機、勵磁變、主變、高廠變設(shè)備對地絕緣測試記錄后, 發(fā)現(xiàn)這些設(shè)備的對地絕緣值都在合格范圍內(nèi), 且其絕緣性能在沒有受到電氣故障沖擊或超溫運行前, 難以發(fā)生大幅波動, 導(dǎo)致整體絕緣下降[8]。

離相封閉母線對地絕緣因受本身結(jié)構(gòu)限制, 其支撐絕緣子、盤式絕緣子數(shù)量多, 散布面積廣, 布置環(huán)境復(fù)雜, 絕緣結(jié)構(gòu)表面吸收空氣中的水分, 容易發(fā)生絕緣大幅下降, 導(dǎo)致整體絕緣不合格[9]。

2.2 離相封閉母線絕緣分析

2.2.1 離相封閉母線系統(tǒng)簡介

離相封閉母線為QLFM 型全連式自冷離相封閉母線, 其封閉母線內(nèi)壓力在30 min 內(nèi)應(yīng)維持在300～2 500 Pa。每臺機組隨封母配套自帶一套封母微正壓裝置, 系統(tǒng)構(gòu)成如圖2 所示。

圖2 離相封閉母線系統(tǒng)

2.2.2 離相封閉母線系統(tǒng)存在問題

離相封閉母線內(nèi)支撐絕緣子約354 個, 盆式絕緣子有18 個, 運行時間長達10 年左右。雖然封閉母線是一個密閉空間, 但仍有部分灰塵沉積在絕緣子表面, 若封閉母線內(nèi)空氣濕度過大, 絕緣子吸潮后, 其絕緣降低會導(dǎo)致封閉母線絕緣降低。

離相封閉母線存在嚴(yán)重漏氣問題。按照微正壓裝置運行說明書要求, 在微正壓裝置一個充氣循環(huán)內(nèi), 離相封閉母線充壓后, 應(yīng)該能夠在高于微壓(≥150 Pa) 下保壓30 min 左右[10]。實際情況是離相封閉母線內(nèi)壓力下降較快, 約8 min 離相封閉母線內(nèi)氣壓即降到零。經(jīng)查找, 離相封閉母線漏氣部位主要有如下幾處: 發(fā)電機連接端部位彈性橡膠伸縮套、封母導(dǎo)體支撐絕緣子、盆式絕緣子密封子密封橡膠圈[11-12]。

3 離相封閉母線治理

3.1 氣源品質(zhì)優(yōu)化

因離相封閉母線密封性差, 頻繁充氣, 所以空壓機產(chǎn)生的壓縮空氣帶水進入儲氣罐后積存并帶入封閉母線內(nèi), 容易導(dǎo)致原系統(tǒng)空壓機頻繁損壞, 系統(tǒng)不能保持正壓、隔絕濕氣, 且增加了檢修人員作業(yè)負(fù)擔(dān)[13]。對此, 取消原空壓機氣源, 改用儀用壓縮空氣作為氣源；同時為保證安全可靠, 在儲氣罐底部加裝一個手動排水閥, 由運行人員每班定時人工排水, 如圖3 所示。

圖3 優(yōu)化氣源后離相封閉母線系統(tǒng)

3.2 支撐絕緣子、盆式絕緣子絕緣加強

對所有支撐絕緣子、盆式絕緣子進行清掃, 更換高廠變20 kV 側(cè)升高座3 個盆式絕緣子[14]。對支撐絕緣子、盤式絕緣子進行防污閃處理, 噴涂防污閃涂料PRTV, 提高支撐絕緣子防污閃性能, 并使其具備高自潔性能。

3.3 離相封閉母線密封治理

對封閉母線所有導(dǎo)體支撐絕緣子、盆式絕緣子密封部位進行查漏并消漏, 更換老化的O 型密封圈, 涂抹1587 平面密封膠, 確保不會產(chǎn)生泄漏。更換主變壓器、高壓廠用變壓器橡膠伸縮套和密封圈[15]。

通過以上治理, 離相封閉母線密封效果達到在微正壓裝置充入壓縮空氣后能保證在微壓狀態(tài)(≥150 Pa) 下保壓30 min 以上。

4 離相封閉母線系統(tǒng)半開放式改造

在主變壓器、高壓廠用變壓器20 kV 升高座處分別加裝連通管道、排空閥、升高座連通閥, 閥門設(shè)置在離地面高1.2 m 處 (方便操作)。在主變壓器、高壓廠用變壓器20 kV升高座底部橡膠密封圈開孔 (規(guī)格為中心), 如圖4 所示。

運行時, 排空閥處于常關(guān)狀態(tài), 主變壓器、高壓廠用變壓器20 kV 升高座連通閥處于半打開狀態(tài)。當(dāng)發(fā)變組絕緣不合格或較低時, 打開排空閥,由離相封閉母線內(nèi)的儀用壓縮空氣對發(fā)變組離相封閉母線進行吹掃, 起到通風(fēng)干燥作用。

自此, 離相封閉母線系統(tǒng)由封閉密封系統(tǒng)改造為半開放式系統(tǒng), 引導(dǎo)離相封閉母線空氣由升高座底部開孔向外、定向流通。通過控制連通閥的開度, 控制離相封閉母線保壓時間在15 min 以上,以達到達隔絕離相封閉母線與外部空氣交換氣體,進而防止發(fā)變組系統(tǒng)受潮的目的。

圖4 半開放式離相封閉母線系統(tǒng)

5 實施過程及效果

發(fā)變組離相封閉母線系統(tǒng)絕緣低的處理是一個循序漸進、不斷總結(jié)改進的過程。首先實施的是離相封閉母線氣源優(yōu)化, 離相封閉母線氣源改造為儀用壓縮空氣后, 儲氣罐底部內(nèi)基本排不出積水, 但發(fā)變組絕緣仍處于經(jīng)常性不合格狀態(tài)。針對離相封閉母線保壓時間不達標(biāo)的問題, 展開密封處理, 并對所有支撐絕緣子、盆式絕緣子進行清掃, 噴涂PRTV 防污閃涂料。噴涂后的離相封閉母線通過了分相、單體2Un交流耐壓試驗。完成該階段的工作后, 發(fā)變組絕緣值維持在8 ～25 MΩ。絕緣不合格時, 仍然需要對有凝露現(xiàn)象的主變壓器、高壓廠用變壓器20 kV 側(cè)升高座進行烘潮, 絕緣值才能維持在20 MΩ 以上。這時持續(xù)推進變壓器升高座凝露治理, 對升高座密封結(jié)構(gòu)進行了加強, 計劃以此切斷升高座內(nèi)、外間氣體交換, 減少水汽進入升高座內(nèi)。實施后, 效果并不理想, 升高座內(nèi)凝露現(xiàn)象隨著時間的推移不斷加劇。進一步總結(jié)研究后, 創(chuàng)新性地組織開展離相封閉母線系統(tǒng)半開放式改造, 主動破壞其密封結(jié)構(gòu), 控制離相封閉母線內(nèi)氣體流向, 維持離相封閉母線和變壓器升高座內(nèi)氣體溫度、濕度一定, 隔絕內(nèi)部與外部氣體交換, 避免了溫差產(chǎn)生的凝露現(xiàn)象, 兼具凝露吹掃、烘潮和排積水功能。

治理后, 2018—2020 年連續(xù)三年對發(fā)變組絕緣進行測量、登記, 發(fā)變組絕緣值始終維持在100～2 000 MΩ, 合格率提升至100%, 發(fā)變組絕緣隱患得到了徹底治理, 如圖5 所示。

圖5 2018—2020 年發(fā)變組絕緣測試記錄

6 結(jié)論

燃煤火電廠發(fā)變組離相封閉母線系統(tǒng)絕緣低的治理, 常見方法是 “維持和加強離相封閉母線系統(tǒng)密封結(jié)構(gòu), 更換支撐絕緣子、盆式絕緣子材質(zhì),增加絕緣支撐件爬距等, 提升各自部件絕緣強度,進而提高整體絕緣”, 投資成本高, 施工周期長。本文的實現(xiàn)方式采取了優(yōu)化微正壓系統(tǒng)氣源, 噴涂PRTV 防污閃涂料, 加強支撐絕緣子、盆式絕緣子絕緣強度和自潔性。在此基礎(chǔ)上, 繼續(xù)深入研究和摸索, 優(yōu)化離相封閉母線系統(tǒng), 通過加裝連通管路將主變壓器、高壓廠用變壓器20 kV 側(cè)升高座納入離相封閉母線系統(tǒng)。主動破壞離相封閉母線系統(tǒng)密封結(jié)構(gòu), 將其改造為半開放式系統(tǒng), 控制離相封閉母線系統(tǒng)內(nèi)氣體流向, 消除了發(fā)變組系統(tǒng)主要凝露點, 使發(fā)變組絕緣能夠自我保持合格狀態(tài)。本治理方案具備投資省、易實現(xiàn)的優(yōu)點。三年時間運行實踐表明, 該系統(tǒng)免維護、運行安全穩(wěn)定, 值得同類離相封閉母線系統(tǒng)絕緣治理推廣和借鑒。