浅论如何提高封闭母线微正压装置的配置与安装标准.doc

如何提高封母微正压装置的配置与安装标准
齐文明

摘要：在我国的电力企业中，绝大多数的封闭母线采用的是在外壳内充以微正压气体的离相封闭母线，其保护方式也主要以微正压装置为主，所以，本文主要侧重于讲述如何提高微正压装置的配置与安装标准。仅供大家参考。
关键词：封闭母线 微正压装置 配置 安装标准 结露
在我国，大电流离相封闭母线大多采用微正压式离相封闭母线，即封闭母线内充入略微高于大气压的微正压气体，使封闭母线内的气体压力略高于正常大气压，以防止外界的灰尘、杂质侵入封闭母线。微正压装置作为封闭母线的保护设备，在封闭母线的运行中起到了至关重要的作用。但在实际运行中，微正压装置的生产、安装、调试、运行等，没有一个统一的标准，杂乱无章。各母线厂家均执行自己的“厂标”，国内在微正压保护方面虽然也有一定的“国标”规定。但规定的却很笼统，只是在封闭母线的充气压力上提出一些要求，至于微正压装置应如何配置，应具有什么功能等，却没有什么具体要求。一旦微正压装置出现故障，只能请原厂家来继续维护和修理，修理的方式也仅仅限于装置的恢复。如果采用新型的保护技术和更为先进的装置替代原来的微正压装置，往往需要投入一定的人力和物力对母线进行改造。如何在封闭母线的安装和保护方面制定一个详细的规定和标准，既可以提高整个封闭母线行业的保护等级，又便于母线系统工作的维护和检修，这已成为许多企业一个共识。目前，国内生产的微正压装置普遍存在以下问题。

一．国内微正装置普遍存在的问题
国内生产的微正压装置，大多存在以下几点问题
1.压力控制系统灵敏度低；
国内生产微正压装置的控制系统大多采用的是膜盒表，其压力传感器是一种机械原理控制，其控制精度很低，在温度过高或受到震动、敲击或磁场干扰的情况下其传递信号的能力会受到影响，导致控制系统反映迟钝或损坏。这是造成控制系统精度低的主要原因。
2.充气电磁阀选用不合理；
国内生产微正压装置采用的充气电磁阀大多为普通的电磁阀，如长时间通电，必然会导致电磁阀线圈烧毁，一旦充气电磁阀失控，对封闭母线的气密性、绝缘性能等会造成极大的冲击。这种实例已经在山东几个电厂发生过。
3.设备配置低；
国内生产微正压装置各种元器件配置很低，部分电厂的微正压装置甚至在几个月内就已经损坏，不能投入使用。
4.空气处理量小，流量低；
国内微正压装置空气处理量最大充气量只有0.42立方米/每分钟，远远低于封闭母线对于洁净空气的需求量，由此可能会出现严重的连锁反应。例如：1）.微正压装置会连续长时间不间断工作或频繁的工作，以满足封闭母线对洁净空气的需求量。长此以往，就会造成微正压装置各原部件过度疲劳、甚至损坏。这也是造成微正压装置不在正常工作状态的主要原因。2）.由于微正压装置空气处理量小，会导致微正压装置长时间处于工作状态，特别是充气电磁阀，如长时间开启，电磁阀线圈会烧毁，造成充气失控，对封闭母线的安全运行造成隐患。3）.微正压装置的空气处理量小，会使外界空气中的杂质或浓雾、雨水…等逆行进入封闭母线，增加了封闭母线的不安全因素
5.保护系统单一；
国内微正压装置对封闭母线没有任何保护方式，在炎热的夏季，封闭母线外壳室外部分经阳光的爆晒，温度会达到70℃，甚至更高 ，母线内导体的温度也会随之升高，高达90℃，甚至更高；或由于导体的负载电流不同，发出的热量也会发生不同的变化。经微正压装置充入母线的气体在如此高的温度下会急剧膨胀，压力会由几千帕膨胀至几万帕。这种膨胀压力会对封闭母线的绝缘及密封性能造成极大的冲击。微正压装置只是停止了对封闭母线的充气，而却不能将母线内的膨胀压力释放出来。
6.无旁路应急系统；
微正压装置在检修维护时，应使用旁路应急系统继续对母线实施监测和保护，以免在此期间出现异常事故。在雷雨、浓雾及特殊气候环境时，湿空气或雨水会在很短的时间内渗透或流入母线，导致闪烙事故的发生。就国内目前情况而言，微正压装置却无此功能。
7.运行工艺不合理。
微正压装置在整套空气净化系统中，只有一个气水分离器，它只能起到气、水分离的作用，而不能去除气体中的杂质和油雾，气体中的杂质和油雾通过气水分离器直接进入分子筛筒，造成分子筛污染，这是造成分子筛失效的主要原因。

二.提高微正压装置控制柜的设计与配置标准
国内的微正压装置主要有吸附式微正压装置；冷凝式微正压装置；开放式微风循环正压装置（国外进口工艺）。无论那种微正压装置，都应具备有以下功能和配置。
1.配置主管路过滤器；其功能主要是过滤空气中大颗粒的杂质，防止压缩空气中的水
锈和沙粒进入母线。
2.配置微雾分离器；其功能主要是过滤压缩空气中的油雾和更细小的颗粒杂质，这是因为，无论厂内仪用气、有油空压机还是无油空压机提供的压缩空气，其中都有一定含量的油雾（只是多少的问题），如果油雾侵入母线，会造成母线内部污染。
3.空气干燥器；干燥器的主要功能是过滤压缩空气中的水份，防止母线内部因空气湿度过大而引发结露事故。
4.双电控电磁阀；其功能主要是防止微正压装置在充气过程中因电磁阀线圈烧毁而导致压力失控，对封闭母线的密封及绝缘造成冲击。
5.减压阀；其功能主要是防止微正压装置输出压力过高，对封闭母线的外壳造成冲击。
6.远程监控；其功能主要是便于远程监测微正压装置的运行状态，减少工作强度，便于设备的集中统一管理。
7.高精度数字压力表；其功能主要是准确分析封闭母线内的气体样本，保障封闭母线的安全运行。

三．提高空压机的配置与安装标准
国内微正压装置的标准配置,一般采用一台空压机加一个微正压装置控制柜的标准模式，空压机一般采用活塞式无油空压机，流量在0.42M³/m¡n。功率4KW。工作压力0.75Mpa.这种配置模式比较适用于一些封闭母线较短，机组装机容量较小的机组，通常以200MW以下的机组为主。随着国内电力市场的发展，国内普遍采用更为先进的空冷机组，无论是母线外壳直径，还是母线长度，都有了显著的变化，如果封闭母线依然采用原来的空压机设计标准，已不能满足当前的发展需要。所以，应对空压机从新做出一个使用标准，以满足封闭母线的使用要求。其配置标准应满足 国标GB/T 8349—2000中华人民共和国国家标准《金 属 封 闭 母 线》[S]，6.9条：微正压充气离相封闭母线的外壳内充以300Pa～2500 Pa压力的干燥净化空气，其空气泄露率每小时不超过外壳容积的6%。要求。
经过相关计算（由于相关计算繁琐，这里便不列举）微正压装置的空压机应配置功率7.5 KW，流量在1.02 M³/m¡n，工作压力0.75Mpa的螺杆式空压机，其压缩空气的补充量完全可满足上述国标的要求。另外，在安装空压机的过程中，还应注意以下2点；
1.空压机应配备一0.5 M³储气罐，以利于气源的稳定。在储气罐的最下端应配置定时排水功能的排水电磁阀，以便将空压机产生水及时排除。
2.采用厂内气源作为微正压装置的主气源，其方法为：将储气罐与空压机连接，在连接管路中加装一单项阀，将厂内仪用气与此单向阀连接，即采用厂内仪用气作为封闭母线的主气源。这样做的优点在于，厂内仪用气具有较高的质量保证和稳定的压力，可有效的保证封闭母线的用气量。而空压机作为备用气源使用，一旦厂内仪用气出现波动或意外停气，空压机可迅速投入使用，这样既可以保证微正压装置的运行质量，又可保障空压机的运行安全。如厂内没有其他外接气源可接，可采用2台空压机，一用一备，或2台空压机交替使用，互为备用。这种空压机的配置和安装模式已在国内许多发电企业得到推广和普及，使用效果非常理想。

四.提高对封闭母线的保护功能
我国绝大多数发电企业的封闭母线采用的是微正压式离相封闭母线，这种封闭母线对密
封性能要求很高， 当封闭母线投入运行后，无论是导体还是外壳都会产生大量的热量。
国标GB/T 8349—2000中华人民共和国国家标准《金 属 封 闭 母 线》[S]，5.6条，金属封闭母线各部位的允许温度和温升 导体温度≦90℃，外壳温度≦70℃
经微正压装置处理的空气进入封闭母线，在如此高的温度下，空气压力会急剧的膨胀，压力会超过国标规定的（300Pa～2500 Pa）压力，有时压力会膨胀到几千帕，这种膨胀压力对封闭母线的绝缘及密封性能都有很大的冲击，应将这种膨胀压力及时的释放出来。以保证母线的密封性能。微正压装置应具备这种释放膨胀压力的功能，为了保证其保护功能的可靠性，保护方式应设置不同的方式。
1.电子保护功能；当封闭母线内压力超过3000Pa时，微正压装置启动电子安全阀，将封闭母线内超过3000Pa的压力及时释放出来，同时，启动自我断电保护功能，防止微正压装置继续向封闭母线内充气。
2.液压保护功能；当封闭母线内压力超过5000 Pa时，微正压装置启动液压安全阀，将封闭母线内超过5000Pa的压力及时释放出来.
3.机械保护功能；当封闭母线内压力超过10000 Pa时，微正压装置启动机械安全阀，将封闭母线内超过10000Pa的压力及时释放出来.
这三种不同的保护方式，对封闭母线采取全方位立体保护，极大的促进了封闭母线的安全运行。

五.提高微正压装置充气、取样管路的配置与安装标准
对于微正压装置的工作指标，国标做出了明确的规定，但对于微正压装置充气、取样管路的安装，却没有具体的说明。每个封闭母线厂家都有自己的安装标准，且厂标与厂标之间有很大的出入。为了便于微正压装置的正确操作与管理，应对微正压装置的充气、取样管路做出如下规定：
1.对三相封闭母线的充气、取样管路进行统一的连接
在众多的发电企业中，很多封闭母线的取样管路只有B相在单独取样（这种方式以北京电力设备总厂生产的封闭母线居多），这种取样的方式是很不合理的，这是因为：三相封闭母线每一相的密封时间是不同的，当微正压装置停止充气后，三相封闭母线中保压时间最短的一相会被外界的气体侵入，导致该项呼吸现象严重，极易引发母线的单项结露事件。所以，应对三相封闭母线的充气、取样管路进行统一的安装与连接---即三相同时安装充气、取样管路。三相同时安装充气、取样管路后，当微正压装置停止充气时，三相封闭母线和充气管路会组成一个连通器，通过充气管路将三相母线内的压力迅速均衡，压力均衡后的气体样本由取样管路回馈到微正压装置，提高了封闭母线的保护了效率。
2.充气、取样管路的选择
在众多的发电企业中，微正压装置的充气、取样管路杂乱无章，无法形成一个统一的标准。例如，有些厂家用铜管连接，用些厂家用1/2”（四分）镀锌管连接，还有的用铝塑管连接…为了便于管理，应将微正压装置的充气与取样管路制定一个统一的标准。笔者认为，充气、取样管路采用1/2”（四分）镀锌管连接最为适宜，这是因为：
2.1 1/2”（四分）镀锌管具有一定的强度，在连接过程中本身具有一定的支撑力，在连接跨度较大的接口时有一定的优势，且镀锌管具有很好的抗腐蚀性能；管件具有国标标准，容易配置；便于机械加工；管路连接起来比较美观等诸多优点。而铜管和铝塑管虽然也具有很好的抗腐蚀性能，但由于其材质比较软，在连接过程中容易发生变形，极易发生泄露。且影响管路美观。
2.2 1/2”（四分）镀锌管的管内径与冷凝式干燥器和高分子膜式干燥器的内径相匹配，如随意增大或减小充气与取样管路的内径，会导致干燥器过滤效果下降，干燥效果不理想。
3.充气、取样管路与封闭母线外壳的连接
国标GB/T 8349—2000中华人民共和国国家标准《金 属 封 闭 母 线》[S]，7.5.2.2金属封闭母线外壳与设备外壳间应采用可拆连接。7.5.2.3除特殊要求外，离相封闭母线外壳与设备外壳间应绝缘并隔振。
根据此国标的要求，在微正压装置的充气、取样管路与封闭母线外壳的交接处，应采用橡胶或塑料软管连接，橡胶或塑料软管两端采用喉箍双道勒紧，以保证此处的气密性。采用此方案后，微正压装置与封闭母线外壳之间达到了可拆连接，并满足了绝缘与隔振的要求。
4.每相充气、取样管路应具有独立的控制系统
目前，许多发电企业的微正压装置在充气、取样管路上没有控制系统，应在每相封闭母线的充气、取样管路中加装一手动阀门，这是因为：我国的封闭母线大都采用的是微正压式封闭母线，母线在运行一段时间后，极易发生泄露。因此，封闭母线每隔一段时间都要检测一下密封性能。在检测过程中，需要对每一相封闭母线做单独的密封试验。给充气、取样管路中加装手动阀门后，只需将需要检测的该相母线的阀门打开，而将另外两项母线的阀门关闭，即可迅速的对该相母线做出相应的检测要求。既减轻了劳动强度又缩短了工作周期。
5.充气、取样管路安装部位的选择
微正压装置的充气、取样管路的安装部位应选择在室内距离A列墙0.5米～1米的地方。这是因为，在A列墙这个部位，由于室内、室外存在一定的温差，母线极易在此部位形成结露，给母线的安全运行带来危害（这类事故层出不穷）。将微正压装置的充气、取样管路安装在这个部位，加强了母线内A列墙处的强制通风，使湿空气不能滞留在这段空间内。且经微正压处理的空气是‘干燥的不饱和空气’，这些空气在进入母线后，首先会吸附A列墙附近的空气中的氺份，使之成为“饱和空气”，达到提高该处的绝缘值，直接起到防止A列墙处结露的作用。

六.对微正压装置改造以提高封闭母线升高座及PT间的保护标准
国标GB/T 8349—2000中华人民共和国国家标准《金 属 封 闭 母 线》[S]，7.8条：金属封闭母线可在适当部位设置防结露装置。
在众多的发电企业中，微正压装置通常只用于封闭母线本体的保护，即在发电机出口盘式绝缘子以内，和主变、厂变及PT间的盘式绝缘子以内的密封部分。而在封闭母线的整个运行系统中，对于发电机出线箱，主变升高座、厂变升高座和PT间、避雷器等辅助系统中，则没有任何的保护方式，基本暴露在空气中，其绝缘水平受环境条件的影响较大。在遇到特殊的天气条件变化时，导致上述部位的绝缘性能下降，容易引发结露和轻微的闪烙现象，影响到发电系统的正常工作。实际上，这种事故已在众多的发电企业中多有发生，且举不胜举。在目前封闭母线的保护方式中，对这种事故的保护方案却很少，一旦出现类似事故，企业多以临时故障处理，既影响到正常工作的进行，又浪费了大量的人力和物力资源。给企业带来一定的负担。为有效的解决这种事故的隐患，可对微正压装置进行小范围的改造，使上述辅助系统归纳在微正压装置的保护之下。其具体措施有：
（以改造主变升高座的保护为例）
1．更换原主变升高座处的橡胶密封伸缩套，原橡胶密封伸缩套大部分因运行时间长久，腐蚀、氧化现象严重，造成该部位密封不严，导致外界的潮气侵入该部位。所以，要对原橡胶密封伸缩套进行更换，以保证该部位的密封性能。
2．在原排污孔上加装一单向阀，
在封闭母线与主变连接处的升高座下部有一排污孔与大气相通。在春、冬季节，由于昼夜温差大，在排污孔的呼吸作用下，湿冷空气进入主封闭母线隔断与主变升高座之间，继而在主封母的盘式绝缘子上出现结露现象，使封闭母线的绝缘下降，不能正常工作。这种情况在机组停机时情况尤为严重。甚至影响到发电机的正常开机。有些企业在排污孔口加装带有硅胶的呼吸器对进入封闭母线的空气进行干燥，以避免空气中的水份进入母线。但呼吸器会影响排污孔的畅通，而且在母线泄漏较大时，作用不明显。为避免这种事情发生，可在原排污孔上加装一单向阀，使外界空气难以逆行进入升高座处，同时，又不影响该部位结露水等污物的排除。但对单向阀应有严格的要求，该单向阀应与封闭母线本体保护压力有着相同的报警压力，以便于该升高座的保护。
3．在橡胶密封伸缩套与靠近封闭母线盘式绝缘子侧的外壳上，采用特殊工艺安装一气动管接头，每相一个。
4．改造微正压装置的充气管路
在原微正压装置的充气管路中，加装一充气分支，该分支穿过A列墙上的短路板至主变升高座外壳上的气动管接头处，并逐相与之连接，在连接过程中应注意该部位的绝缘与减震问题。值得一提的是，在微正压装置的充气分支管路中，在室内部分靠近微正压装置处，应加装一手动阀门，其目的是便于人为控制主变升高座处的充气时间（一般是在发电机停机后和开机前的这段时间内）。发电机启机后，便可关闭手动阀门，依靠母线导体的发热使盘式绝缘子干燥、绝缘。更节省了大量的气源。
此方案的优点在于：当发电机停机后，投入微正压装置，打开微正压装置充气分支管路上的手动阀门，，经微正压装置处理的干燥、洁净的空气经充气分支管路便直接充入到主变升高座处，在此区间内形成强制通风循环，使湿空气不能滞留在这段空间内，以对流的形式将湿空气排除。同时形成一种气封，防止外界的潮气进入此处，从而达到防止结露和闪烙的事故。当此区间内的压强大于封闭母线本体保护压力时，排污孔上的单向阀将自动开启，将过高的压力释放掉，起对到主变升高座处密封性能的保护。
对于厂变升高座、励磁间等其他部位，可参照以上步骤重复操作。
七.结束语
封闭母线与微正压装置作为一个整体，在电力生产过程中，能创造出巨大的经济效益。全面提高微正压装置的配置标准，把传统的工作经验与先进的设计理念更好的结合起来，进一步提高封闭母线的系统实用性，为企业的安全稳定运行提供保障，将会为发电企业创造出更多的经济效益。

齐文明

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