一起封闭母线外壳发热的原因分析与处理方案

一起封闭母线外壳发热的原因分析与处理方案

杨振

(江苏华电通州热电有限公司江苏省南通市226300)

摘要：介绍一起某公司由于基建期施工人员未按设计要求对封闭母线外壳与短路板焊接，导致的外壳局部过热的原因分析和处理方案，希望对发生同类缺陷的发电厂起到一定的借鉴作用。

关键词：封闭母线短路板过热红外成像焊接

1、概述：

某公司汽机发电机组采用发－变组的方式，接入220kVGIS。汽机发电机额定功率为100MW,额定电流6469A,额定电压10.5KV,汽机发电机出口采用全连式离相封闭母线，每相母线各装在单独的外壳内，母线材质采用铝导体，外壳为铝质，设计工作电压为18KV,额定电流8000A，发电机经离相封闭母线连接到励磁变和出口PT柜，再经离相封闭母线连接到汽机主变压器低压侧。封闭母线应分别在回路的首末端装设短路板，一端在发电机出线处短路连接,一端在主变本体低压侧出线处短路连接，以构成三相外壳间的闭合回路以减少端部漏磁范围。如短路板未与三相外壳短路焊接，将会造成封闭母线外壳局部严重过热。封闭母线外壳过热将对机组安全运行产生极大的危害，主要有一下几点危害;

1.1、封闭母线外壳过热严重时，将使封闭母线外壳变形产生应力，作用在固定其上的支撑绝缘子，可能造成支撑绝缘子位移，严重时导致支撑绝缘子破碎，引起发电机单相接地。

1.2、长期过热导致封闭母线外壳变形严重时，可能使外壳与母线间距离变小，容易引起外壳与母线间放电，引起单相接地。

1.3、局部高温可能导致封闭母线铝制外壳、短路条局部融化，引起单相接地。

1.4、封闭母线外壳过热严重时，导致封闭母线内部温度升高，发电机引出母线冷却条件恶化。

1.5、封闭母线外壳严重过热区域附近的绝缘子长期受到高温的作用，绝缘材料将逐步变脆和老化，以致绝缘失去弹性和绝缘性能下降，使用寿命大为缩短。

1.6、铝制封闭母线外壳温度长期超过100℃时，抗拉强度急剧下降，使用寿命大大降低。

2、事情经过：

该公司设备部电气工作人员例行对3/4号机组电气设备运行情况进行巡视。巡视中发现4号发电机离相封闭母线C相处温度过高，最高点在发电机出线小室第一道槽钢抱箍与钢构架连接螺栓处。该螺栓处因温度过高已发红，随即采用红外热成像仪测得温度已超出最大量程160℃。又用测温仪测量，最高达到498℃，接地电流最高达到488A。已大大超出了GB/T8439-2000《金属封闭母线》中的封闭母线外壳温度不允许超过70℃的规定。现场检查发现发电机离相封闭母线出线端外壳未按设计要求与短路板焊接连接，间隙处只采用密封胶密封，发电机离相封闭母线部分固定螺栓松动，因温度过高暂无法紧固，需机组停运过，热点冷却后再行处理。

图一：红外热成像仪发现温度超量程图二：测温仪显示温度超400℃

图三：接地电流最大达到488A图四：短路板未采用电焊连接

三.原因分析：

发电机在运行时，流过每相母线的交流电流在与外壳的空气中产生呈正弦规律变化的磁场，该磁场在封闭母线的外壳上产生感应电势。根据法拉第电磁感应定律可知，大小、方向随时间变化的交变电流会在周围导体上产生感应电动势，正常情况下封闭母线首尾两端外壳通过与短路板焊接形成短路，构成闭合回路，该感应电势就会在此回路产生感应电流，感应电流的大小和磁通变化率成正比，正常运行时，该感应电流通过封闭母线外壳铝短路板相互抵消。但由于该厂在基建期施工人员未按照设计要求对发电机出线小室端部短路板未与三相封闭母线外壳满焊连接且可靠接地，导致母线端部磁场屏蔽不完整。形成了由封闭母线外壳经抱箍、紧固螺栓、支持钢构件至地网的电流回路。又由于紧固螺栓截面积小，电流密度大造成螺栓发热松动，螺栓松动导致接触面接触不良，接触面发生强烈氧化使接触电阻增大温度进一步上升致接触面处温度异常升高。进入发热-氧化-加倍发热的恶性循环，最终导致局部螺栓松动或烧熔。

四.处理方案

1.对紧固螺栓按要求力矩要求进行重新检查紧固，对出现接合面局部翘曲进行了处理，减少了局部区域接触电阻过大，为增加接触面积又将槽钢抱箍与钢构架连接处焊接。

2.调整各接合面并加工平整，保证各接合面间能紧密接触在一起，在各接合面上涂上导电膏，尽量减小接触电阻

3.更换抱箍间的紧固螺栓材质，更换为不导磁的不锈钢螺栓，隔断磁路。

4.短路板增加一路接地扁钢与主接地网连接，增加过流截面，减小电流密度，达到分流作用。同时将接地线与地网下引线可靠连接。

5.清除原封闭母线穿发电机小室处外壳短路板接缝及与封闭母线三相外壳连接处的胶黏剂、油漆等；并对焊接区域打磨清理干净，将上下短路板之间对接接缝满焊；将短路板与三相外壳一周满焊，焊角高度不小于6mm。并用石棉布做好防护，以免焊接时飞溅物损伤外壳、瓷件、金具等。

五.防范措施：

1.将发电机的封闭母线外壳温度列入电气专业巡检设备，将外壳温度发热作为重要巡检内容；利用红外成像仪定期对封闭母线的发热情况进行检查，及时消除运行中振动及过热导致的螺栓松动故障。

2.清查所有封闭母线的外壳短路板与外壳的焊缝和接地；对封闭母线接地扁钢进行接地电阻测试，保证封闭母线外壳可靠接地。

六.处理结果：

处理后，发电机带满负荷，测得封闭母线外壳接地线电流为33.2A,温度最高点为37.3℃，处理效果非常明显。

图五处理后的电流

图六处理后的最高点温度

七.结束语

通过以上发电机组封闭母线外壳局部过热的发现、分析与处理，建议所有大型发电机组应重视以下事项：

1.红外成像测温仪用于电气专业运现场的巡检是非常必要和重要的；

2.应将发电机的封闭母线外壳温度列入电气专业巡检设备，将发热作为重要巡检内容；

3.定期测量封闭母线外壳的接地扁铁电流，发现异常及时查明原因。

4.机组检修时，应针对封闭母线过热情况，仔细检查母排及绝缘子情况，可在母排连接处加测温元件，以监视母线温度，充分保障发电机组的安全稳定的运行。

维体系探讨[J].价值工程，2012（36）.