105kV全绝缘浇注母线在水电厂的应用

时间:2022-09-28 09:10:38 作者:im电竞app平台下载 来源:IM体育app下载 4038

  中国广东部分电站、包括阳江和防城港的6.6kV下游箱式变压器母线kV下游变压器母线均采用全绝缘浇筑母线年全国采用全绝缘浇筑封闭母线公里。全绝缘浇筑封闭母线可以科学合理的接地,材料的独家配方可实现出色的电绝缘性能。它具有独特且良好的绝缘水平,且可继续有效地解决普通盒式电缆外部凝结的问题。

  与高压电缆相比,采用液态碱性绝缘传播介质和干燥空气的串级电解电容的基本结构相当于增加了极板间的距离,也可大大减少中压辅助供电系统,同时基本绝缘材料和破碎后的高导热系数使产品的载流能力也大大提高。通过全绝缘浇筑母线在电站中使用,电厂可大大降低10.5kV厂用电系统的电容电流。全绝缘浇筑封闭母线的性能和可靠性可根据连续运行条件定期进行评估[1]。其整体性能非常好,大多数条件下都可满足现场使用要求,但也存在了一些突出问题。

  母线表面电压高。在某电站一期工程现场电真空预冷试验过程中,电气走廊10.5kV全绝缘浇筑母线通电后,发现母线的部分位置潮湿,当工作人员接近时会有一种头发被吸起的感觉。测量接地导体基体材料外表面的接地电源电压约为1000V,转角部分最高可达1547V,且相邻母线中当第一个电流回路的母线充电时另一个电流回路的母线总是存在互感。

  电压不平衡。三相输出电源电压不是动态平衡的,尤其是在空载条件下。测得的开路三角输出电流高达16V,略高于设定的12V变化,存在了一定的风险。

  电磁干扰。全绝缘浇筑封闭母线内部和空间电磁脉冲环境很差。加装连续的金属外壳可有效发挥屏蔽功能作用。但有时仍有可能对便携式测试笔或其他控制回路产生干扰,造成报警信号误发[2]。

  安装维护不便。10.5kV全绝缘浇筑封闭母线截面较大,单节重量较重。在施工中吊装不方便,大量安装工作需人工完成。接缝均为现场浇筑且较长距离线路的后接缝总数巨大。与电缆相比,整体安装量是高压电缆的数倍甚至十几倍,给现场工作带来极大不便。全绝缘浇筑封闭母线还容易吸收灰尘,特别是在走廊和隔离度过高的环境中很难基本保证表面清洁,且不方便清洁灰尘。

  由于进行现场安装增加了许多中间部位的接头,因此必须对其进行人工处理并现场浇注。毕竟现场浇筑施工与工厂生产时进行浇筑相比水平还是不够的,所以许多接头、关节位置的最低防护等级有可能达不到产品中IP67等级的不同防护等级要求。根据该领域的实践经验,部分电站发生当全绝缘浇筑封闭母线遇到水或空气湿度大时,其绝缘电阻将大大降低。例如,浇注母线的绝缘电阻在干燥天气时测量值为40MΩ,而在洒水后测量值为4MΩ。当母线的路径过长时,每次其长度小于一定的总长度时必须安装母线的可收缩接缝,以吸收材料的热变形和冷变形。膨胀节的铜排需进行热包装以收缩主要材料。固体铸件和热收缩材料的结合将不可避免地在地面上形成较小的磁阻,且绝缘结构不仅是多样化的液体绝缘,还直接过渡到另一种客观存在的固体和气体绝缘[3]。基本绝缘强度的增加远小于单个固体或气体接地导体和材料的增加,并且对于10.5kV母线,其根部的爬电距离约为150mm,这是全绝缘浇筑封闭母线中的薄弱环节,实际工作中也验证了上述判断。

  当全绝缘浇筑封闭母线发生故障后,还需准备备件、专用工具、安装组件等再进行现场多次浇注、外表面打磨、重新检查、试验及验收等工作,造成检修工期较长,一般约需3天左右才能修复故障。最令人担忧的潜在安全隐患并没有就此结束,如母线下方的上层导体开裂或退化,则存在接地导体的爬电距离不足以承受接地电源电压而不会产生电弧的现象。但如此时绝缘子的损坏部分被人体接触直接穿透到地面则会产生电弧,使人员发生触电。所以电站在安装全绝缘浇筑封闭母线时均在外部加装了金属保护网,但同时也增加了总体成本和维护工作量。

  母线kV全绝缘浇筑封闭母线的基本结构特性,它与接地后加压的单芯高压电缆的各种金属护套的浮动电源电压非常相似。在绝缘介质中接地电解电容的分布区域更加复杂。主绝缘体具有较大的电容,而空气中的杂散电容会产生连接滤波电容。然而由于电解电容的局部电压放大作用,在主导体层的外表面上总是存在浮动电势差,且导体基板的主体表面也将具有电势电压值,接地的电解电容是绝缘子表面电势产生的重要原因[4]。

  电磁干扰问题。部分电站根据运行实践经验的反馈,偶尔可能会出现因全绝缘浇筑封闭母线产生的电磁脉冲干扰而导致电子设备误动情况,并存在一定程度随机因素,实际干扰源的选择比较困难。因此,对电厂中全绝缘浇注母线周围电器设备的选择和屏蔽措施的布置,如何抑制电磁场干扰是一个需要提前考虑的问题。全绝缘浇筑封闭母线的使用削弱了现有设备的稳定性和可靠性,有着不确定的影响。全绝缘浇筑封闭母线和高压电缆间有一个非常明显的主要区别,即没有各种金属的屏蔽层。对带有电缆的通道和小电流电路高压电缆尤其如此,目前还没有相应的解决方案,所以对于全绝缘浇筑封闭母线周围可能收到电磁干扰发生误动的设备,有必要在投运前提前考虑做好防范措施,避免此类现象的发生[5]。

  电气绝缘问题。10.5kV全绝缘浇筑封闭母线汇流排的导体材料大多数是粉末无机复合材料,极大地改变了原始矿物成分或晶体球基本结构的分子能。必要时应添加有机材料(例如环氧树脂)以增强附着力和固有特性。基本材料本身的特性非常容易被灰尘污染,不易于清洁并且吸湿性强。因此,随着环境中空气湿度的变化,绝缘电阻会出现更明显的差异。此外,现场和工厂接头连接浇筑工艺也有很大不同,不可避免地在浇筑部位会产生小气泡,空气间隙中的高场强是导致局部放电和绝缘劣化的重要因素。

  10.5kV全绝缘浇筑封闭母线并不是新鲜事物,世界上已有几十年的制造和生产历史,但尚未得到广泛推广,目前在国内市场和电力行业的发展应用中仍有许多争议话题。全绝缘浇筑封闭母线具有绝缘优异、载流能力强、耐老化、体积小、零维护等产品特征,其基本性能可满足特定工作环境的使用要求,在很多方面也确有一定优势。但是否可认为是传统共箱母线的理想升级产品仍需运行数据来验证。通过上述使用中存在的问题提出以下建议:

  在电站新建或改造过程中使用全绝缘浇筑封闭母线时,应提前做好母线kV全绝缘浇筑封闭母线抗结露、大电容、电流小、不易老化等优点;发电厂或变电站在室内或走廊的布局中,应严格将10.5kV全绝缘浇筑封闭母线与控制、测量电缆分开单独布置,以防止电磁脉冲干扰其他设备,引发开关意外跳闸、控制回路误动等不安全事件;对于全绝缘浇筑封闭母线汇流排连接浇筑时中途失效率较高的问题,强烈建议制造商提高现场浇铸和包装技术水平,尽力减少生产工厂与现场浇筑工艺技术间存在的差异,增强全绝缘浇筑封闭母线整体运行的可靠性;尽量优化母线两侧自由伸缩接头接地导体的基本结构,增加双色绝缘子,彻底消除绕组过程中母线尖端的涡流损耗。

  建议在完全绝缘浇铸的母线离开工厂前增加上光工艺技术,以快速改善母线的表面质量和机电性能,提高介电强度比,有效降低母线吸潮强和表面易积灰等问题;为解决10.5kV全绝缘浇筑封闭母线零电位浮动的问题,应采用三相交流浇铸和双相铸铁;在安装过程中应小心搬运、轻起轻放,尽量使用尼龙绳起吊,禁止使用钢索和吊链吊装,防止损伤母线浇筑体表面,造成母线绝缘降低、耐压试验无法通过;全绝缘浇筑封闭母线室内使用环境湿度尽量保持在30~80%之间。同时,结合设备检修定期进行绝缘电阻测量和母线支吊结构检查,如母线表面大量遇水时应及时测量绝缘值是否降低。

  10.5kV全绝缘浇筑母线在我国应用的虽不广泛且存在一定局限性,但仍具有优越的电气绝缘性能和良好的可靠性,具有防火、防爆、防腐蚀等优异的表现,电厂可积极推广使用。但在使用过程中,现场作业人员仍应加强对母线的日常检查和维护,不断学习、吸取国外先进的经验,优化运行方式,及时发现母线使用中存在的问题,有效消除全绝缘浇筑封闭母线运行中的安全隐患问题。

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