淺論如何提高大型火電機組.doc

梁洪軍淺論如何提高大型發(fā)電機組封閉母線保護微正壓裝置的利用率摘要:本文對目前國內(nèi)幾種微正壓裝置做了詳細的分析和論述,并就如何提高微正壓裝置的利用率做了闡述,僅供大家參考.關(guān)鍵詞: 封閉母線 微正壓裝置 結(jié)露 隨著電力工業(yè)的迅猛發(fā)展，發(fā)電機組的單機裝機容量和發(fā)電機的輸出電流值都相應(yīng)增大，離相封閉母線作為發(fā)電機組最重要的輔機設(shè)備，以其獨特的優(yōu)勢和性能得到廣泛的認可。在電力企業(yè)被大量的設(shè)計和采用。一封閉母線的特點 離相封閉母線是以母線的導體為一次側(cè)，母線外殼為二次側(cè)，恰似一臺變比為1：1的空氣芯變壓器。當導體通電時，外殼上產(chǎn)生一個方向相反而其數(shù)值幾乎與母線導體上流過的電流相等的感應(yīng)電流，使得殼外剩余磁場大為降低，因而，離相封閉母線與其他母線相比，在發(fā)電機出口保護方面有著其他母線無可比擬的優(yōu)勢。其主要表現(xiàn)在： 1.減少接地故障，避免相間短路。大容量發(fā)電機組出口的短路電流很大，給斷路器的制造帶來極大的麻煩，發(fā)電機組也承受不了出口短路的沖擊。封閉母線因有外殼的保護，可基本消除外界潮氣、灰塵以及外物引起的接地故障，提高發(fā)電機組運行的連續(xù)性。母線采用分相封閉，也基本杜絕了相間短路的發(fā)生。 2.消除鋼構(gòu)發(fā)熱。周圍的鋼結(jié)構(gòu)或混凝土鋼筋中幾乎不存在熱損耗和溫升 3.減少相間短路電動力。當發(fā)生短路、很大的短路電流流過母線時，由于外殼的屏蔽作用，使相間導體所受的短路電動力大為降低。 4.母線封閉后，便有可能采用微正壓的運行方式，防止絕緣子結(jié)露，提高運行安全可靠性，并為母線采用其他保護方式創(chuàng)造了條件 5.封閉母線由工廠成套生產(chǎn)，質(zhì)量較有保證，運行維護量小，安裝簡便，結(jié)構(gòu)簡單，同時也降低了對土建結(jié)構(gòu)的要求 由于封閉母線所具有的以上優(yōu)點，目前，被廣泛采用于200MW及以上的發(fā)電機引出回路中。但同時，離相封閉母線作為一種密閉的管道，在運行使用中也經(jīng)常會不可避免的受到一些因素的困擾，從而影響到其正常的運行與維護。一般來講，封閉母線在運行中常會遇到下列隱患，其主要表現(xiàn)在： 1.封閉母線受運行條件的改變，或受到特殊氣候變化的影響，使外部潮濕的空氣侵入母線內(nèi)部，在母線導體、支撐絕緣子、外殼的內(nèi)表面及盤式絕緣子上出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，造成母線的絕緣下降。 2.封閉母線由于密封不嚴，導致外界含有粉塵、雜質(zhì)的空氣或濃霧及化工氣體侵入母線，造成絕緣子的絕緣電阻下降，在絕緣子的表面產(chǎn)生放電，造成封閉母線閃烙。3.封閉母線的導體或外殼局部由于受到連接螺栓受力不均勻的影響，出現(xiàn)接合面曲翹，導致接觸面接觸不良、接觸電阻過大。在導體電流或外殼感應(yīng)電流的影響下，部件發(fā)生強烈的氧化，致使接觸面松動或燒熔，引起火燒損。 4.封閉母線內(nèi)受發(fā)電機出口套管老化的影響，導致發(fā)電機內(nèi)的氫氣外泄，外泄的氫氣大部分在發(fā)電機出線箱上的排氫孔排出，但仍有少量氫氣透過盤式絕緣子而進入母線內(nèi)部，這樣在殼體內(nèi)產(chǎn)生了易燃的可能性，當母線內(nèi)部的氫氣達到一定程度時，如遇到母線內(nèi)瓷瓶座臟污，出現(xiàn)微弱的放電，可能造成封閉母線爆炸的重大設(shè)備事故。 以上隱患是封閉母線在日常運行維護中所常遇到的，為了使封閉母線能夠正常運行，減少故障的發(fā)生率，通常對封閉母線采用微正壓狀態(tài)運行的保護方式。二微正壓裝置的作用及工作原理 微正壓裝置主要作用用于發(fā)電廠封閉母線的保護。其作用是向三相封閉母線提供干燥潔凈的空氣，使封閉母線內(nèi)部始終保持在微正壓狀態(tài)。因為當外界溫度下降或負荷電流降低引起母線溫度下降時，會引起封閉母線內(nèi)氣壓降低，微正壓裝置將提供干燥潔凈的空氣以維持當溫度降低時的預(yù)置剩余壓力，從而阻止外界潮氣及粉塵的進入。 這種方法在國內(nèi)最為普及和常見。它的方法是對封閉母線外殼內(nèi)充入經(jīng)微正壓裝置過濾后的干燥、潔凈的空氣。并使封閉母線外殼內(nèi)的空氣壓力略高于外界大氣壓，一般為300-2500，形成一種氣封的作用，這樣，外界潮濕的空氣及灰塵就不能進入封閉母線外殼，從而保證了封閉母線的安全運行。封閉母線內(nèi)充入干燥、潔凈的微正壓空氣，可有效提高封閉母線絕緣，尤其是在機組停機后，其作用和效果更為明顯。干燥和潔凈的空氣在很大程度上也降低了封閉母線內(nèi)發(fā)生閃烙事故的概率，同時，封閉母線內(nèi)空氣保持微正壓的特性（母線內(nèi)的空氣壓力略高于外界大氣壓）也增加了母線的氣密性，可有效的防止氫氣滲透進入母線。另外，冷凍式微正壓裝置可將封閉母線內(nèi)高溫、濕熱的空氣低溫高燥后重新充入母線，對封閉母線的火燒損現(xiàn)象有著一定的預(yù)防作用。目前，無論是國內(nèi)還是國外，對封閉母線的保護大多采用的是微正壓裝置，目前雖然還有其他的保護裝置，但效果均不如微正壓裝置的效果理想。例如，電加熱裝置對封閉母線漏氫有一定的影響：熱風保養(yǎng)裝置會使封閉母線出現(xiàn)分段絕緣不合格的情況，且當外界溫度很低時，熱空氣會使封閉母線外殼的內(nèi)壁表面出現(xiàn)結(jié)露效應(yīng)，影響封閉母線的絕緣；憎水性絕緣子雖然可提高封閉母線的絕緣，可是，卻對封閉母線的閃烙現(xiàn)象無任何防治作用；風循環(huán)裝置雖然可以達到微正壓裝置的使用效果，但生產(chǎn)、制造和運行成本較高，并且在安裝現(xiàn)場中必須保證封閉母線外殼的氣密性，這對于許多電力企業(yè)來講，具有一定的難度，不宜推廣。當前，國內(nèi)的微正壓裝置主要有三種型號。1.吸附式微正壓裝置2.冷凍式微正壓裝置3.開放式微風循環(huán)正壓裝置下面對每種微正壓裝置的工作原理及特點加以詳細說明1.吸附式微正壓裝置 吸附式微正壓裝置多為封閉母線廠家配套的裝置。其工作原理為：封閉母線所采用的氣源由一臺無油壓縮機提供，或直接取自廠內(nèi)儀用氣源。壓縮空氣進入控制柜后,首先通過一充氣電磁閥,然后進入一汽水分離器,在汽水分離器中,壓縮空氣中的水分被初步分離出來,經(jīng)人工手動排出.經(jīng)初步分離以后的壓縮空氣然后進入一減壓閥,在減壓閥內(nèi),壓縮空氣被減為低壓,低壓空氣隨后又進入吸附式干燥器,干燥器有兩個充填了5分子篩的吸附筒T1和T2,壓縮空氣通過T1筒體上的電磁閥由吸附筒T1的下端充入,通過5A分子篩層流到上部,在此過程中,空氣中的水分被分子篩吸收,成為干燥的空氣,大部分由輸出口輸出,進入封閉母線.同時,約占10%-15%的干燥空氣經(jīng)一固定節(jié)流孔進入T2筒.T2筒上的排氣電磁閥同時開啟與大氣相通,使T2筒中的已吸收飽和水份的分子篩在低壓下脫附還原,脫附出來的水份隨空氣排至大氣,由定時器周期性的對T1筒和T2筒上的充氣和排氣電磁閥進行切換(通常5-10秒切換一次),T1筒和T2筒定期交換工作,使分子篩輪流吸附和再生.這樣母線便可源源不斷的得到干燥,潔凈的空氣。 吸附式微正壓裝置體積小、重量輕、易維護，大氣壓露點可達-30-50。但處理流量小，最大流量不大于0.42M/min（空氣）。故適合于處理空氣量小，但干燥程度要求高的場合。同時，在使用中還應(yīng)注意： 1）入口應(yīng)設(shè)置空氣過濾器和油霧分離器，否則，壓縮空氣中的油霧和灰塵將使吸附劑的毛細管堵塞，使吸附能力下降，使用壽命變短。 2）吸附劑長期使用會粉化，應(yīng)在粉化之前予以更換，以免粉末混入壓縮空氣中。2冷凍式微正壓裝置 冷凍式微正壓裝置主要應(yīng)用于發(fā)電機封閉母線的保護.該裝置將壓縮空氣過濾,干燥后充入到封閉母線中,使母線中的空氣壓力始終保持在微正壓狀態(tài)，防止外界含有水分.污物的空氣進入封閉母線,避免母線絕緣下降、閃烙、 漏氫、火燒損等不正?，F(xiàn)象,保證發(fā)電機正常開機運行。 其工作原理為;空氣壓縮機將空氣壓縮后進入貯氣罐,在貯氣罐內(nèi),壓縮空氣緩沖和降溫并初步析出部分水分，水份經(jīng)自動排水器排出.壓縮空氣經(jīng)貯氣罐進入主管路過濾器,在這里,壓縮空氣中大于0.3m以上的雜質(zhì)或顆粒被析出,經(jīng)自動排水器排出,然后壓縮空氣又進入冷凍式干燥器,空氣中的水分絕大部分在這里析出,析出的水分被自動排出.然后,壓縮空氣再進入微霧分離器,在這里,壓縮空氣中的油霧和大于0.01m以上的顆粒被分離出來,并自動排出,這時的壓縮空氣已成為干燥,潔凈的空氣.最后,經(jīng)限流閥及雙電控電磁閥充入到封閉母線中,當母線內(nèi)的壓力低于500Pa時,充氣電磁閥自動開啟,壓力達到1500Pa時,充氣電磁閥自動關(guān)閉,并始終保持這一區(qū)間壓力. 冷凍式微正壓裝置具有充氣流量大、工作性能穩(wěn)定，適合于處理空氣量大，干燥程度要求高的場合?？蓮V泛適用于大型超臨界、超超臨界機組的封閉母線保護中，但大氣壓露點只能達到-17。且空氣處理質(zhì)量不高。含油量大，耗電量大。3.開放式微風循環(huán)正壓裝置 這種微正壓裝置是國內(nèi)目前最新研制的一種封閉母線的保護裝置，其工作原理為：氣源采用廠內(nèi)儀用氣源或壓縮機提供，壓縮空氣首先進入主管路過濾器,在這里,壓縮空氣中大于0.3m以上的雜質(zhì)或顆粒被析出,經(jīng)自動排水器排出,然后,壓縮空氣再進入微霧分離器,在這里,壓縮空氣中的油霧和大于0.01m以上的顆粒被分離出來,并自動排出，然后壓縮空氣又進入高分子膜式干燥器,空氣中的水分絕大部分在這里析出,析出的水分被自動排出.這時的壓縮空氣已成為干燥,潔凈的空氣最后,經(jīng)限流閥及雙電控電磁閥充入到封閉母線中,當母線內(nèi)的壓力低于500Pa時,充氣電磁閥自動開啟,壓力達到1500Pa時,充氣電磁閥自動關(guān)閉,并始終保持這一區(qū)間壓力。 開放式微風循環(huán)正壓裝置具有冷凍式微正壓裝置和吸附式微正壓裝置所共有的特點外，最大優(yōu)點在于其核心部件高分子膜式干燥器不需要電源控制，避免了干燥器因長時間通電而燒毀的事故隱患它可以小時不間斷對母線充氣，對封閉母線密封不嚴的狀況極為實用，可廣泛適用于眾多老發(fā)電企業(yè)的封閉母線技改中。這種微正壓裝置設(shè)計簡單，無需排水器，帶有露點顯示器。除水率高，不用氟里昂，輸出空氣的大氣壓露點可達-20，使用壽命長，安裝方便。其除濕特性主要是依靠納米材料制作的高分子膜特殊結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)只允許干燥的壓縮空氣通過，而將壓縮空氣中的水分子分離出來。三對微正壓裝置進行改造以全面提高微正壓裝置的利用率 在眾多的發(fā)電企業(yè)中，微正壓裝置通常只用于封閉母線本體的保護，即在發(fā)電機出口盤式絕緣子以外，和主變、廠變及PT間的盤式絕緣子以內(nèi)的密封部分。而在封閉母線的整個運行系統(tǒng)中，對于發(fā)電機出線箱，主變升高座、廠變升高座和PT間、避雷器等輔助系統(tǒng)中，沒有任何的保護方式，基本暴露在空氣中，其絕緣水平受環(huán)境條件的影響較大。在遇到特殊的天氣條件變化時，導致上述部位的絕緣性能下降，發(fā)生結(jié)露和輕微的閃烙現(xiàn)象，影響到發(fā)電系統(tǒng)的正常啟機。為有效的解決這種事故的隱患，可對微正壓裝置進行小范圍的改造，使上述輔助系統(tǒng)歸納在微正壓裝置的保護之下。其具體措施有：（以改造主變升高座的保護為例） 1更換原主變升高座處的橡膠密封伸縮套；2在原排污孔上加裝一單向閥； 3在橡膠密封伸縮套與靠近封閉母線盤式絕緣子側(cè)的外殼上，采用特殊工藝安裝一氣動管接頭，每相一個。 4對原密封隔斷（盤式絕緣子）進行工藝改良。5改造微正壓裝置的充氣管路 此方案的優(yōu)點在于：當發(fā)電機停機后，投入微正壓裝置，打開微正壓裝置充氣分支管路上的手動閥門，經(jīng)微正壓裝置處理的干燥、潔凈的空氣經(jīng)充氣分支管路便直接充入到主變升高座處，在此區(qū)間內(nèi)形成強制通風循環(huán)，使?jié)窨諝獠荒軠粼谶@段空間內(nèi)，以對流的形式將濕空氣排除。同時形成一種氣封，防止外界的潮氣進入此處，從而達到防止結(jié)露和閃烙的事故。當此區(qū)間內(nèi)的壓強大于封閉母線本體保護壓力時，排污孔上的單向閥將自動開啟，將過高的壓力釋放掉，起對到主變升高座處密封性能的保護。 對于封閉母線其他需要提高絕緣保護的輔助系統(tǒng)，如廠變升高座，避雷器等部位，可按上述相同的工藝原理進行改造，改造后的封閉母線最大優(yōu)點在于將封閉母線的所有輔助系統(tǒng)全部歸納在微正壓裝置的保護之下，使封閉母線的保護工作成為一個有機的整體，而不再是一個局部的保護，充分挖掘出微正壓裝置最大潛能，完全發(fā)揮出微正壓裝置全方位立體保護的作用。這種方法和工藝，同樣適用于共箱封閉母線內(nèi)易結(jié)露和發(fā)生閃烙的部位。 目前，這種對微正壓裝置的改造方案只在少數(shù)幾個發(fā)電企業(yè)中得到了推廣和使用，并起到了一定的預(yù)期效果。我們希望與微正壓裝置的設(shè)計制造、使用操作及電力設(shè)計等部門一起努力，共同開發(fā)出微正壓裝置對封閉母線全方位立體保護的最佳方案，而不應(yīng)使這種方案總是處于發(fā)電企業(yè)的技術(shù)改造階段。以便微正壓裝置能真正的發(fā)揮出更多的保護潛能。四.如何提高微正壓裝置的運行質(zhì)量 椐我們多方調(diào)查研究后發(fā)現(xiàn)，在眾多的發(fā)電企業(yè)中，微正壓裝置頻繁啟動是氣源設(shè)備及充氣設(shè)備產(chǎn)生主要故障的主要原因，微正壓裝置產(chǎn)生故障的原因除自身的安裝工藝有疏漏外，封閉母線的密封不嚴也是影響微正壓裝置正常運行的主要原因之一。為提高微正壓裝置的運行質(zhì)量，在保證微正壓裝置安裝工藝無缺陷的情況下，我們還應(yīng)重點保證封閉母線的氣密性。根據(jù)封閉母線的結(jié)構(gòu)特性和眾多工程的工作經(jīng)驗，我們分析出封閉母線泄露主要有以下幾個方面。 1.支撐絕緣子固定螺絲緊固不當在整個封閉母線中,由于支撐絕緣子數(shù)量眾多,絕緣子彈性塊活動性較大,加上長距離的運輸震動,造成封閉母線結(jié)構(gòu)松動,會引起絕緣子固定螺絲處的泄露概率增大(通過相關(guān)實驗論證:支撐絕緣子固定螺絲是引起封閉母線泄露的主要原因).同時,由于固定螺絲的松動,致使密封法蘭下的密封“O”型圈受力不均勻，造成法蘭漏氣。 2.密封膠選用不當封閉母線的密封采用的是焊接和螺接的方式，但在發(fā)電機出線箱、主變升高座、PT出口等主要密封部位，由于密封材質(zhì)不同，大多采用密封膠的密封方式。由于密封膠選用不當，在機組開機后不久，密封膠便因受熱老化失去密封性能，使上述部位成為主要泄露部位，嚴重影響了封閉母線的密封性能。所以密封膠選用是否得當，對封閉母線長久密封性能致關(guān)重要。 3.封閉母線焊接質(zhì)量差 在封閉母線的施工過程中，由于封閉母線的施工周期長，工作量大等諸多原因，導致封閉母線的焊接質(zhì)量達不到要求，如；焊接人員技術(shù)發(fā)揮不穩(wěn)定，焊接時受雨、雪、霜、凍的影響等，導致封閉母線焊縫開裂、夾渣、沙眼等隱患。這也是影響封閉母線密封性能的因素之一。 4.封閉母線的氣密性能實驗不足 封閉母線施工完成后，應(yīng)對封閉母線做氣密性能實驗，而多數(shù)企業(yè)在工程交接時，通常只是將封閉母線的絕緣指標作為驗收的主要標準，而忽略了封閉母線的氣密性，使封閉母線在以后的維護和運行方面遺留下很大的泄露隱患。 5.封閉母線的變形 封閉母線在施工完成后，由于受土建基礎(chǔ)變形，下沉等因素困擾，導致封閉母線變形；或母線在長時間運行后，受本身自重的影響，發(fā)生扭曲變形和局部的金屬疲勞導致封閉母線發(fā)生泄露。 由以上分析我們可以看出，找出封閉母線及微正壓裝置的泄露原因，制訂相應(yīng)的方案，既可以保證封閉母線的氣密性，還可以完全有效的提高微正壓裝置的運行質(zhì)量。五.微正壓裝置的實際運行效果根據(jù)國標