（大唐长春第三热电厂 长春 130103）
摘要：针对共箱母因结露引发绝缘下降造成闪络事故频发的现象，从多方面分析共箱母线绝缘下降可能存在的原因，提出几种采取的防范措施，并对防范措施进行了对比与分析，提出的防范措施能够达到防止共箱母线绝缘下降的效果，从而防止因共箱母线绝缘下降，造成设备损坏及停机事件的发生。
关键词：共箱母线；离相母线；绝缘下降；结露；闪络
0 引言
共箱母线主要应用于发电厂大型发电机组厂用变压器、备用变压器低压侧与开关柜的连接。主要由导体、外壳、绝缘子、金具、外壳支吊钢架、伸缩补偿装置、穿墙密封结构以及与变压器和开关柜的连接结构等部分组成。但是由于共箱母线外壳不同于离相母线,其外壳防护等级一般为IP54，母线箱只有普通的防护灰尘和防护喷水作用，对外界灰尘、潮气的进入并不能有效分隔，从而影响了共箱母线导体的绝缘性能。长期运行，受多种因素影响，导致绝缘子、金具及导体等表面积灰脏污、受潮，造成绝缘电阻下降，易发生击穿及闪络等异常现象。资料显示，某电厂高厂变及备用变6 kV共箱母线分支采用阜新封闭母线公司瓷绝缘子产品，防结露措施采用三相并联恒功率伴热带加热，在遇到雨雪、大雾或空气相对湿度超过80%时，变压器启动前母线绝缘电阻始终低于6 MΩ。2012年9月12日该电厂220kV升压站全停检修，2012年9月16日雨后测量1号启备变、1号高厂变、1号高厂变共计4个分支共箱母线绝缘电阻均低于1MΩ，共箱母线因结露而引发绝缘下降造成闪络事故的情况频繁发生，对发电企业设备的安全稳定运行及正常使用带来极大的威胁，如何有效的避免此类事故的发生，已成为发电企业设备安全管理中的重中之重。
1 共箱母线绝缘性能下降的原因分析
1.1 环境因素
阴雨天气影响，空气相对湿度较大，雨雪天气或大雾时空气相对湿度80%以上，由于共箱母线内的绝缘部件表面污秽并吸附潮气或结露。在潮湿的环境下，污秽的绝缘子表面秽物层中的可离子化物质会逐渐溶于水中。在绝缘子的表面形成一层导电水膜。污物中的可离子化物质决定了水膜的导电率，污物中的不溶物质可起到吸附水份的作用。此水膜构成了沿绝缘子表面的导电通路，从而有泄露电流在绝缘子表面穿过，导致绝缘子的绝缘电阻相对降低，从而导致共箱母线的绝缘电阻大幅度下降。
1.2 绝缘子局部损坏及性能劣化
对于封闭母线支撑绝缘子，不仅要有良好的绝缘性能，同时要有相当高的抗拉、抗压、抗弯曲强度。安装绝缘子和导电母线铜排时，施工工艺控制不良，部件紧固松动，引起绝缘子表面破损。绝缘子光洁度变粗糙，更容易吸附污秽，进一步影响绝缘子的憎水性能，在浓雾、雨、雪、霜等恶劣条件下绝缘子表面形成连续的水膜，泄露电流增加，致使绝缘子的绝缘性能下降。
封闭母线支撑绝缘子在运行中，受到电压、温度、化学腐蚀及机械力等影响，绝缘子性能会发生劣化，出现支撑绝缘子有裂纹及绝缘子内部有贯穿性缺陷。当绝缘子出现裂纹时，潮气会侵入到裂纹中，因介质损耗发热，运行中绝缘子裂纹沿面部分碳化，热量累积至一定程度会发生爆裂。
1.3 共箱母线严密性差
共箱母线密封不严，外壳一般为铝材（有些厂家是低碳钢钢板），大部分连接是通过焊接连接，每隔一段有一节伸缩段为两段扣接，外加防雨扣板防护；铝板易和氧起作用，在其表面生成一种致密而又难熔的氧化膜，在焊接过程中，由于氧化膜的影响，容易形成焊缝夹渣；母线施工完成后，受土建基础变形、下沉影响或人员清扫时踩踏铝制盖板变形翘边，也会影响母线的密封性能；盖板压紧螺栓缺失或发生松动，不能有效压紧橡胶密封条。由于以上原因，导致母线密封不严，加剧了共箱母线内外空气的呼吸作用，使大量的潮气及灰尘进入箱内污染导体及绝缘子，进而产生结露现象，使母线的绝缘水平下降。
1.4 导体运行温度的变化影响
共箱母线在运行中，由于导体的负载电流经常发生变化，导体散发的热量也会表现出不同的变化。共箱母线在正常运行时，导体的正常运行温度最高不会大于70℃，外壳的温度不会大于50℃。当导体的负载电流发生变化，导体的温度也会相应变化。母线内空气的饱和水蒸气密度也会相应的产生变化。当温度升高时，共箱母线内的空气会继续吸收周围空气中游离状态的水分子或水离子，尽量成为饱和空气。当温度降低时，共箱封母内的空气反而将析出大量的水分子或水离子，在凝结核的作用下成为结露水，由于共箱母线的特殊结构，水分不能及时的释放到周围大气中，而是被屏蔽在共箱母线区间内，吸附在导体、绝缘子及外壳的内表面，进而影响到共箱母线的绝缘性能，致使母线结露。
1.5 凝结核的存在
当共箱母线导体运行负载下降或发电机组在刚刚停机的一段时期内，由于共箱母线运行温度的急剧下降，母线内部空间的空气迅速由不饱和状态转化为过饱和状态，形成微小的过饱和蒸汽水，这种水凝结成水滴，需要有晶核存在，共箱母线内的灰尘、杂质及母线内的带电粒等子，都可以作为晶核。如果没有灰尘、杂质及带电粒子的存在，母线内的空气温度即便降低到结露点以下也不会凝结。一旦遇到凝结核，就立即可以凝结，产生微量的结露水，容易导致共箱母线结露事件的发生。就电厂周边环境来讲，电厂与大量煤炭进出通道很近、污染性企业为邻，空气中粉尘粒子、二氧化硫、化工气体粒子等浓度相对较高，这些物质侵入共箱母线后，会形成潜在的凝结核，危害母线的运行安全。
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1.6共箱母线内空气的不流动性
共箱母线密封防护等级虽然不高，但相对于外界自然环境，其内部空气的流动性还是相对滞后缓慢的，在水气充足、母线内部气流稳定的情况下，封闭母线内外存在一定的温差，通入封闭母线内部的空气湿度未有效降低，如果共箱母线内部空气湿度不能满足在环境温度下不结露的要求，空气中原来所含的未饱和水蒸汽变成饱和就会出现结露现象。水气凝结成细微的水滴悬浮于空中，有些附着在封闭母线外壳内部上，逐渐形成斑点状、分散的凝结水附着点。伴随着结露现象的不断发生，分散的凝结水附着点逐渐相互吸附，汇聚成水滴。当水滴汇聚到足够大，在重力的作用下流淌、滴落，进而影响封闭母线的绝缘性能。
2 各种处理措施比较分析
通过分析共箱母线绝缘性能下降的原因，最根本的办法是减少共箱母线内的空气湿度。通常，许多发电企业采用向共箱母线内部充热空气，加装三相并联恒功率伴热带，喷涂PRTV长效防污闪涂料，定期清扫，及加装开放式微风循环正压保护等多种方式，下面对每种保护方式的利弊加以分析。
2.1 采用封闭母线外壳内充微正压空气
采用微正压充气运行方式或者配置空气处理装置，定时向母线箱内充经过滤后的干燥、加热处理的洁净空气，降低母线内空气湿度，使母线内的空气压力略高于外界大气压力。阻止外界潮湿空气、雨水、浓雾、盐雾、化工气体等侵入。此方法对高厂变和高备变室外较短的共箱母线起作用。对于较长的启备变分支共箱母线作用微小。根据现场试验情况，向高备变共箱母线箱内输入24h干燥空气后，绝缘电阻从0.5MΩ升到3.5MΩ，一旦停止通风后2h，绝缘电阻即下降到0.5MΩ，原因是共箱母线密封不良而且较长，一端输入的干燥空气扩散到箱体外，末端基本上没有干燥空气，未能把末端的潮湿空气稀释并排出。建议在封闭母线末端设置强制排气阀，采用封闭母线外壳内充微正压干燥空气并强制循环除湿的保护方式。
2.2 采用三相并联恒功率伴热带加热
工作原理为三根平行绝缘铜绞线为电源母线，在内护套绝缘层上缠绕电热丝，并将电热丝每隔一定距离（即“发热切长”）分别依次与电源母线AB—BC—CA—AB……反复循环连接，在每二相间形成连续并联电阻。当母线通以三相电后，各并联电阻同时发热，因而形成一条连续三相供电的加热带，提高共箱母线内的温度，母线箱内空气受热膨胀后向外扩散排出湿空气，但此方式在寒冷的冬季，母线箱内外形成较大温差，箱内湿空气中不饱和水蒸气析出在母线箱壁结露，在共箱母线进入厂房的垂直分布段，结露水更容易滴落在绝缘子上形成连续水膜，引起闪络放电，某电厂共箱母线曾出现这类闪络放电事故。
2.3 绝缘子表面喷涂PRTV长效防污闪涂料
为提高绝缘子表面的憎水性，可在绝缘子表面喷涂长效防污闪涂料，但大多数发电企业共箱母线较长，绝缘子数量较多，工程量大。喷涂施工难度大，容易污染母线导体绝缘层。而且共箱母线内没有雨水和流动风的自洁功能，涂料吸附污秽后憎水性下降。
2.4 对共箱母线壳体进行堵漏补焊
为提高共箱母线的密封质量，对母线箱体上的焊缝进行补焊，母线的密封盖板应多加螺丝，在盖板两侧增加固定螺栓，加强盖板对密封胶条的压紧力，以提高母线的密封性能。这种方法虽然可在一定程度上提高共箱母线的密封性，但并不能从根本上解决共箱母线泄露严重的问题。
2.5 定期清扫
对设备进行定期清扫，在设备计划性年度检修中，必须遵守“逢停必扫”的原则，即应保证每年至少清扫一次。人工清扫要制定相应的措施，如在共箱母线侧方加装检修平台或固定梯台，防止检修人员踩踏母线盖板，以保证清扫质量和人员、设备的安全。这种方法虽然可以提高母线内部空间的洁净，但母线并没有一套完整的保持洁净的净化系统，在污染比较严重的场所，母线重复污染的可能性依然存在，且在清扫过程中，必然要浪费大量的人力和时间。
2.6 加装开放式微风循环正压装置
采用开放式微风循环的保护方式，就是取用厂房内干燥、洁净的空气，将空气除尘、除水、并从新加压，以微正压的方式向共箱母线内部充气，将母线内的潮气、污物和导体产生的热量迅速排出母线壳体外，模仿自然界微风的形式，在共箱母线内部形成强制微风循环，使湿空气不能滞留在共箱母线段区间内，以对流的形式将湿空气排出。同时，形成一种气封，防止外界的空气继续进入母线，从而达到防止结露和闪烙的目的。虽然耗气量比较大,但其对共箱母线所起到的保护作用和效果却是显而易见的。值得一提的是，由于共箱母线的不严密性，在充气过程中应采用多点充气的模式，以防止出现保护死角的现象。
3 结论
通过以上处理措施的比较，热风保养装置会使共箱母线出现分段绝缘不合格的情况，电加热装置和热风装置在外界温度很低时，热空气会使共箱母线外壳的内壁表面出现结露效应，影响共箱母线的绝缘；开放式微风循环装置虽然以对流的形式将湿空气排出，但此方式在国内目前应用在密封较好的离相封闭母线，对于在共箱母线的应用还处于研究阶段，需要进一步调研。但从实用角度考虑，该方案有很大的提升空间。
参考文献
[1]国家电力公司电力机械局标准技术委员会．GB/T 8349—2000中华人民共和国国家标准《金 属 封 闭 母 线》．北京．中国标准出版社，2000．
[2]国家能源局．《防止电力生产事故的二十五项重点要求及编制释义》．北京．中国电力出版社，2014．
论文作者:刘阳
论文发表刊物:《电力设备》2016年第19期
论文发表时间:2016/12/12
标签：母线论文; 绝缘子论文; 空气论文; 导体论文; 外壳论文; 表面论文; 电阻论文; 《电力设备》2016年第19期论文;