摘要：发电厂发电机出线通常采用全连式离相封闭母线（主封母线）与主变压器、高压厂用变压器直接连接。充满微正压清洁干燥空气的封闭铝质外壳对母线导体能起到很好的保护作用，既保证了主封母线的绝缘性能，又保护了人身安全。然而，施工中常遇到主封母线微正压效果差的情况。本文根据在以往电厂主封母线安装、调试过程中对泄漏点的查找和处理情况的经验，对造成主封母线微正压效果差的原因进行分析并提出相关改善措施。
关键词：主封母线 微正压 密封
引言：为了保证发电机组出线的安全和绝缘性能，发电机组出线通常采用全连式离相封闭母线与主变压器、高压厂用变压器直接连接。主封母线配置一套通过微正压装置控制的压缩空气系统，将压缩空气过滤、除水、干燥后充入到主封母线筒内，使主封母线筒内空气压力始终保持在略微大于外部大气压的微正压状态（300Pa-2500Pa），以防外界含有水分、灰尘的空气进入，起到了防潮、防尘的作用，保证了主封母线的绝缘性能。然而，我们在安装调试时常遇到主封母线安装完后，微正压系统投入使用时非正常运行的情况，其原因就是主封母线密封不良，存在严重的泄漏。本文将分析导致主封母线微正压效果差的各种因素，从安装角度谈谈如何采取措施避免主封母线的泄漏，改善微正压的效果。
1 主封母线微正压相关技术要求
主封母线安装完毕且密封良好的情况下，投入微正压装置及压缩空气系统，按照厂家说明书的要求设定微正压的上限和下限，即可使主封母线外壳内的气压保持在设定压力值。
1.1正常工作状态
微正压装置及压缩空气系统设置多点压力检测，当检测到气源压力低于下限设定值时，空压机自动启动，当气源压力上升至上限设定值时，空压机自动停止；当主封母线内压力低于下限设定值时，系统自动启动运行，主封母线内压力上升至上限设定值时，系统自动停止运行；正常情况下，空压机停机后，主封母线内维持设定压力的时间不应少于30分钟。
1.2非正常工作状态
如果主封母线密封不良泄压严重，会造成无油空压机频繁启动，长时间运行，以维持设定的压力。空压机超负荷工作，浪费电力、故障增多，严重者会烧损电机或损坏其它部件，长时间达不到微正压的压力值，外部含有水分的空气进入母线，危害主封母线的安全运行。
2 影响主封母线微正压效果的因素
2.1支柱绝缘子固定螺栓部位泄漏
通常，主封母线是由多段母线组合而成为整体的封闭母线。每段母线由铝质外壳、母线导体、支柱绝缘子三部分组成。母线导体与铝质外壳间通过同一断面互成120°角的支柱绝缘子支撑固定，每个支柱绝缘子底座与铝质外壳之间紧密接触，并通过四条螺栓与铝外壳弹性固定。各段母线从制造厂到现场经过长途运输，受路途的颠簸和振动的影响，众多支柱绝缘子中的部分弹性块可能受力而活动，使固定母线导体的整个结构出现松动，表现为支柱绝缘子固定螺栓的松动，这就为螺栓处的泄漏留下了隐患。
从图2主封母固定支柱绝缘子的结构可以看出，这种固定支柱绝缘子的结构容易受运输颠簸和振动影响而导致螺栓松动。如不能及时发现和处理，主封母安装完毕投入压缩空气系统后，图3中箭头所示的固定支柱绝缘子部位则会出现泄漏。
多次试验证明支柱绝缘子的固定螺栓是引起泄漏的主要原因，绝缘子固定在圆形盖板上，圆形盖板通过固定螺栓与封闭母线外壳相连接，空气可以通过螺孔与螺栓之间的缝隙泄漏出去。
2.2 压缩空气管路泄漏
当主封母线较长时，压缩空气管路也比较长(如图4所示），相应的管路接头和管路与主封母接口也会较多，压缩空气管路的固定和振动等因素会影响这些接头、接口部位的密封，增大了接头、接口部位泄漏的概率。实际工作中也经常发现这些接头、接口部位的泄漏问题。
2.3 主封母焊口质量缺陷
主封母线是由若干段铝质外壳母线通过伸缩节及氩弧焊接连接而成的一个整体。图5为主封母焊口图。如果主封母线较长，则会有较多的焊口。主封母线上的焊口分现场焊接和制造厂内焊接两种。铝质封闭母线外壳很容易和空气中的氧气发生化学反应，在其表面生成一层致密而又难熔的氧化膜（Al2O3），氧化膜的比重较大，焊接时有可能浮不出熔池而形成焊缝夹渣；液态铝可溶解大量氢气，当焊缝熔化的金属铝快速冷却与凝固时，如果氢气来不及析出，则会在焊缝中聚集而形成气孔；另外，施焊过程中弧坑未填满，焊件或焊条中碳、硫、磷含量高，定位焊时点距太大，焊点分布不当、未焊透，收尾处应力集中，坡口处有杂质、脏物或水分等，冷却速度过快，焊缝过烧，结构刚性大等因素会导致焊缝或热影响区中形成焊接裂纹，焊接裂纹有的分布在焊缝表面，有的分布在焊缝内部，有的则分布在热影响区域。夹渣、气孔和焊接裂纹都属于焊接质量缺陷，为焊口泄漏留下了隐患。造成主封母微正压不合格的各种因素中，此类焊口质量缺陷问题占了很大成分。
2.4 盘式绝缘子密封不良
主封母要有一个或几个封闭的气室，才能保持微正压。而封闭的气室就要靠主封母两端的盘式绝缘子来实现。图6为主封母端部的盘式绝缘子的图片。
盘式绝缘子安装在主封母的两端，它有三个方面的作用，即固定支撑母线导体、绝缘和封闭母线气室。而主封母线微正压的效果很大程度上取决于盘式绝缘子与铝质外壳及和母线导体间的密封。因为该部位密封面较大，主要靠内部结合面间涂密封胶来实现密封。刷涂密封胶的工艺、密封胶的质量、结合面的平整度、固定盘式绝缘子的松紧度等因素均可影响到密封效果，哪个环节出了问题，都会造成该部位的密封不良。
盘式绝缘子的安装，一般在封母出厂前已由制造厂组装完成，该部位的泄漏是所有泄漏情况中最不好处理的（如果检查发现盘式绝缘子存在密封泄露点应及时联系厂家到场处理）。
2.5 其他方面的因素
2.5.1为了维持母线内部的空气温度，避免机组启停期间母线内部空气温差过大导致结露。有的主封母线内在绝缘子附近设置了电加热器。电加热器电源线的引出及电加热器安装固定部位密封不良的情况也时有发生。
2.5.2有的主封母线内设计了用于差动保护的电流互感器，其二次线在铝质外壳的引出部位也发现过泄漏的情况。
2.5.3主封母线的铝质外壳有砂眼（这种情况不多见，但也有遇到）。
2.5.4母线段在运输、搬运过程中的变形导致连接时对口不严，也会发生泄漏的情况。
2.5.5使用质量不好的密封材料导致的泄漏。密封材料包括密封胶、石棉垫、密封圈、盘套等。它们的质量好坏直接关系到封母的密封性能。
3 主封母线微正压效果差的改善措施
3.1 认真做好外观检查、矫正变形
主封母线段经过长途运输及现场搬运，可能会产生各种各样的变形。主封母线段开箱后，首先对封母线段进行细致的检查，不放过任何疑点，对变形的母线段，按质量要求进行矫正，合格后方可进行安装。
3.2 组装前对各母线段检漏
这道组装前的检漏工序，可以在地面上较方便地检查和发现各母线段是否有砂眼、漏焊、密封隔板是否变形或残缺、支持绝缘子孔洞的盖板是否变形、密封垫是否有损伤或变形等。对查出的泄漏问题也便于处理。这样就避免了整体安装完成后高处的主封母线不便检漏部分容易漏检的问题。
对主封母线段的检漏可以采用如下方法：用薄橡皮制成两个袋口略小于主封母线外径的皮袋，其中一个皮袋的底部引出一根T型管，引出T型管的一端管口装一块压力表，另一端管口装进气阀及进气管。然后将两个皮袋套在主封母线段的两端，并用钢抱箍将袋口与封闭母线扎紧。将压缩空气注入主封母线段，直至母线段内气压为1000pa，关闭进气阀并开始记时，测量母线段10分钟内压降情况，如果母线段10min内压降低于100pa，则认为主封母线段密封良好。在对主封母线段注入1000pa压缩空气后，用肥皂水涂刷固定支柱绝缘子部位、加热器部位、外引的二次线端子部位、厂家焊口等部位，可以有效的检测这些部位是否存在泄漏问题，如发现漏点应及时进行标记，待检漏试验完成后统一处理。
3.3 对易泄漏部位采取加强密封措施
对于检漏工序检出的支柱绝缘子固定螺栓部位的泄漏，可以采取下述方法处理：如图2所示，支柱绝缘子固定在圆形盖板上，圆形盖板通过螺栓固定在主封母线铝质外壳上，圆形盖板与外壳之间有一只“O”形密封圈，螺孔与螺栓之间的缝隙是该部位产生泄漏的罪魁祸首。为解决此问题，可以在螺栓与圆形盖板之间增加一只“O”形密封圈，使螺栓孔与大气隔绝，这样就可有效阻止空气的外泄。
另外，对检出有泄漏问题的波纹管伸缩节片间的密封结构部位，采取在其内部表面涂刷环氧树脂层的方法，有助于消除该部位的泄漏。
3.4 重视焊接工艺质量
主封母线的焊接必须由考试合格且经验丰富的氩弧焊工来完成；正式焊接前应取样品试焊，通过拍片检查，合格后方可进行正式焊接；焊接前技术人员应根据不同的部位、施焊电流的大小及焊接环境的要求等做出详细的技术交底，明确技术要点、难点和质量目标，对焊接质量提出具体的要求；当环境温度低于10℃时，应有焊前加温及焊时保温的措施；施焊前，电气一次专业人员应认真做好长度、标高等测量工作，杜绝因尺寸偏差而强行对口，使主封母线接口部位承受额外的机械应力；焊接前，将V型坡口及距坡口内外壁40mm范围内清理干净，用丙酮、酒精擦洗，除去油污和灰尘，然后用不锈钢刷打磨，直至露出金属光泽；焊接时应根据实际焊接电弧的强弱，适当调整焊接电流，焊接过程中，焊工应把握焊距角度、喷嘴高度、引进方法、送丝速度及角度等焊接工艺；应注意焊接的连续性，一般每道焊口应一次焊接完成，避免间断焊接。
3.5 对外引接线部位的处理
对从主封母线内部引出的二次线、电源线等，如果不加以固定，则拉扯、抽动等外力最容易破坏该部位的密封。所以，除做好二次线、电源线等与铝质外壳间的密封外，我们可以用绝缘板自制一块带接线端子的接线板，对接线板进行固定，将引出的二次线、电源线接到接线端子上，这样就避免了外力对引出二次线、电源线的影响，也就避免了对该部位密封的破坏。
3.6 主封母线整体的密封试验
主封母线对口焊接完成后，对其整体做密封试验。试验中对施工焊缝、盘式绝缘子、波纹堵板密封等部位进行重点监视，用肥皂水逐个检查这些密封装配部位，检查其随压力和时间的变化是否漏气。检查不应留死角，厂房外主变、高厂变及其他高处的主封母线管道也应进行细致的检查，使检漏面积能够达到母线外壳面积的100%。主封母线整体密封试验中发现的问题必须全部处理完善。
主封母线整体的密封试验的方法为：对主封母线充入清洁、干燥的空气，检查母线能否建立起气压。若不能建立气压，则查明泄漏点并进行处理，直至能建立起气压，根据国标《金属封闭母线》GB/T 8349规定，将气压升至2.5kPa，空气泄漏率每小时不超过外壳容积的6%即为合格。
3.7 选用合格的密封材料
密封材料包括密封胶、石棉垫、密封圈、盘套等，密封材料的好坏直接关系到密封效果。劣质的密封材料受环境影响较大，容易老化变质，起不到密封作用或者短时间便失去了密封效果。所以选用密封材料一定要符合国家相关标准和厂家技术要求，并有质量合格证明。
4 结束语
影响发电机主封母线密封和微正压效果的主要因素是现场的装配工艺和焊接质量。主封母线焊口多、密封点多、密封面广，做好整体主封母线的密封并达到微正压的技术要求确实有一定的难度，所以更需要我们在施工前进行精心策划、施工中严格控制每道工序、严格做好每项检验实验项目，这样才能确保主封母线的密封满足微正压的技术要求。本文结合以往施工现场工作实际经验对发电机主封母线微正压效果差的原因及改善措施进行了简要的分类总结，其中亦有不全之处，仅供同行参考。
参考文献：
[1] 《封闭母线出厂技术文件》 北京电力设备总厂
[2] 《提高封闭母线微正压运行水平施工方法的改进》 郑长利 《国网技术学院学报》2001
[3] GB/T 8349-2000 《金属封闭母线》
[4] 《封闭母线微正压装置存在的问题及其对策探讨》 韩宇 《数字化用户》2014
论文作者:邓威
论文发表刊物:《电力设备》2018年第3期
论文发表时间:2018/6/11
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