黃磊

(長(zhǎng)安石門發(fā)電有限公司，湖南 常德415300)

0 引言

某電廠3、4 號(hào)發(fā)電機(jī)組為QFSN-300-2 型發(fā)電機(jī), 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(qiáng)油風(fēng)冷銅繞組無(wú)勵(lì)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(wú)勵(lì)磁調(diào)壓分裂電力變壓器。

近年, 發(fā)變組絕緣冷態(tài)時(shí)無(wú)法長(zhǎng)期保持合格狀態(tài)。機(jī)組發(fā)變組冷態(tài)絕緣不合格對(duì)機(jī)組運(yùn)行存在嚴(yán)重安全隱患, 開機(jī)前頻繁檢修直接影響到機(jī)組開機(jī)進(jìn)度, 影響機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。為切實(shí)解決這一難題, 技術(shù)人員連續(xù)兩年持續(xù)對(duì)發(fā)變組絕緣低產(chǎn)生原因進(jìn)行分析比對(duì)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(jī)表現(xiàn)來(lái)看, 這一難題已得到徹底解決, 有效地保證了機(jī)組的正常備用和運(yùn)行, 為提升火電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益夯實(shí)了基礎(chǔ)。

1 某電廠3、4 號(hào)發(fā)變組絕緣情況

近年, 某廠3、4 號(hào)機(jī)組在開機(jī)準(zhǔn)備中, 發(fā)變組絕緣經(jīng)常測(cè)試不合格, 大多數(shù)情況下運(yùn)檢人員通過(guò)烘潮、通風(fēng)等措施, 無(wú)法在機(jī)組并網(wǎng)前處理合格, 導(dǎo)致機(jī)組帶隱患開機(jī)[1-7]。

2014—2015 年, 在發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水電導(dǎo)率合格的前提下, 使用水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)專用絕緣電阻測(cè)試儀測(cè)量3、4 號(hào)機(jī)組發(fā)變組絕緣38 次, 32 次絕緣測(cè)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(cè)量時(shí)間散布來(lái)看, 全年每個(gè)月份都有不合格的記錄, 合格值主要散布在冬季；從測(cè)量值變化趨勢(shì)看, 春、夏季絕緣值低于秋、冬季。由此可知, 3、4 號(hào)機(jī)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(cè)試記錄

2 某廠3、4 號(hào)發(fā)變組絕緣低原因分析

某廠3、4 號(hào)發(fā)變組絕緣主要由發(fā)電機(jī)、勵(lì)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(duì)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(duì)地絕緣分析

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

離相封閉母線對(duì)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(jiǎn)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(tái)機(jī)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(wèn)題

離相封閉母線內(nèi)支撐絕緣子約354 個(gè), 盆式絕緣子有18 個(gè), 運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)達(dá)10 年左右。雖然封閉母線是一個(gè)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(guò)大, 絕緣子吸潮后, 其絕緣降低會(huì)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(wèn)題。按照微正壓裝置運(yùn)行說(shuō)明書要求, 在微正壓裝置一個(gè)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(shí)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(jī)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(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣帶水進(jìn)入儲(chǔ)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(jī)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(duì)此, 取消原空壓機(jī)氣源, 改用儀用壓縮空氣作為氣源；同時(shí)為保證安全可靠, 在儲(chǔ)氣罐底部加裝一個(gè)手動(dòng)排水閥, 由運(yùn)行人員每班定時(shí)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(qiáng)

對(duì)所有支撐絕緣子、盆式絕緣子進(jìn)行清掃, 更換高廠變20 kV 側(cè)升高座3 個(gè)盆式絕緣子[14]。對(duì)支撐絕緣子、盤式絕緣子進(jìn)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(duì)封閉母線所有導(dǎo)體支撐絕緣子、盆式絕緣子密封部位進(jìn)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(huì)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(guò)以上治理, 離相封閉母線密封效果達(dá)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(yùn)行時(shí), 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(shí), 打開排空閥,由離相封閉母線內(nèi)的儀用壓縮空氣對(duì)發(fā)變組離相封閉母線進(jìn)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(guò)控制連通閥的開度, 控制離相封閉母線保壓時(shí)間在15 min 以上,以達(dá)到達(dá)隔絕離相封閉母線與外部空氣交換氣體,進(jìn)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(shí)施過(guò)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(gè)循序漸進(jìn)、不斷總結(jié)改進(jìn)的過(guò)程。首先實(shí)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(chǔ)氣罐底部?jī)?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(duì)離相封閉母線保壓時(shí)間不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題, 展開密封處理, 并對(duì)所有支撐絕緣子、盆式絕緣子進(jìn)行清掃, 噴涂PRTV 防污閃涂料。噴涂后的離相封閉母線通過(guò)了分相、單體2Un交流耐壓試驗(yàn)。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(shí), 仍然需要對(duì)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(jìn)行烘潮, 絕緣值才能維持在20 MΩ 以上。這時(shí)持續(xù)推進(jìn)變壓器升高座凝露治理, 對(duì)升高座密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行了加強(qiáng), 計(jì)劃以此切斷升高座內(nèi)、外間氣體交換, 減少水汽進(jìn)入升高座內(nèi)。實(shí)施后, 效果并不理想, 升高座內(nèi)凝露現(xiàn)象隨著時(shí)間的推移不斷加劇。進(jìn)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(dòng)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(duì)發(fā)變組絕緣進(jìn)行測(cè)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(cè)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(jiàn)方法是 “維持和加強(qiáng)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(qiáng)度,進(jìn)而提高整體絕緣”, 投資成本高, 施工周期長(zhǎng)。本文的實(shí)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(qiáng)支撐絕緣子、盆式絕緣子絕緣強(qiáng)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(guò)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(dòng)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(diǎn), 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(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。三年時(shí)間運(yùn)行實(shí)踐表明, 該系統(tǒng)免維護(hù)、運(yùn)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。