朱牟 昝亚锋
（华能澜沧江水电股份有限公司漫湾水电厂 云南临沧 675805）
摘要：本文通过介绍漫湾电厂1号机组出口母线外壳连接部位局部过热的原因及处理情况，为解决其他机组同类型问题提供宝贵经验。
关键词：封闭母线 发热 危害 故障处理
一.概述
漫湾电厂1号机组于2007年投产运行，发电机至主变低压侧母线采用QLFM型全连式自冷离相封闭母线连接，全连式自冷离相封闭母线是将各相母线导体分别用绝缘子支撑并封闭于各自的母线管内，外壳本身在电气设备上连通，并在首末端用短路板将三相外壳短接，构成三相外壳回路，当母线导体流过电流时，外壳上将感应环流及涡流，对母线电流磁场产生屏蔽作用，使壳外磁场大大减小。封闭母线主要由母线导体、外壳、绝缘子、金具、密封隔断装置、伸缩补偿装置、短路板、外壳支撑件等附件连接而成，其中母线外壳有着相当重要的作用，封闭母线外壳为铝制，由于母线较长，一般在制造时制成若干分段，在封闭母线与设备连接处或需要拆卸断开的部位设置可拆卸的螺栓补偿装置，母线导体与设备端子连接的导电接触面皆进行过镀银处理，其间用铜编制伸缩节连接，母线外壳使用橡胶伸缩套连接，同时起到密封作用，外壳需要全连导电时，伸缩套两端外壳间加装可伸缩的导电外壳伸缩节，构成回路，母线外壳通过端部的外壳短路板进行可靠接地。
二.故障情况
漫湾电厂1号机组投运至今，在机组正常运行中，运行人员前后共两次发现出口母线外壳异常发热，发热故障点均在母线外壳铝排伸缩节连接部位，通过用热成像仪对出口母线外壳进行监视，发现除个别外壳铝排伸缩节连接处发热严重外，其余部位温度均正常。发热部位温度随机组负荷升高而升高。
三.封闭母线外壳发热危害
1.母线导体接地故障
封闭母线外壳发热严重时，会使封闭母线外壳变形产生应力，会使封闭母线外壳局部发生变形，作用在固定其内侧的支撑绝缘子，可能造成支撑绝缘子发生位移，严重时将导致支撑绝缘子破碎，引起发电机母线导体接地；母线外壳变形严重时，还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；封闭母线外壳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。
2.绝缘性能的降低
封闭母线外壳过热严重时，将使封闭母线内部温度升高，导致母线内部绝缘材料绝缘性能降低。封闭母线外壳严重发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，以致绝缘性能大幅度削弱。
3.缩短设备使用寿命
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，同时温度过高也会使内部绝缘子老化加剧，使用寿命大为缩短。
四.封闭母线外壳发热原因分析
发电机正常运行中封闭母线外壳发热的主要原因有几个方面：运行中的发电机母线的交流电流在其周围空间内产生呈正弦规律变化的磁场，该磁场使铝制的封闭母线外壳上产生感应电势，由于全连式离相封闭母线三相间在两端短路连接构成回路，该感应电势在封闭母线外壳上产生感应电流，感应电流所产生的磁场能抵消母线上的交流电流产生的磁场，感应电流的大小基本上与发电机负荷电流相等。对于整个封闭母线外壳而言，发电机负荷电流越大，封闭母线整体发热越严重；而对于封闭母线外壳连接部位的局部区域而言，该部位的发热量与其接触电阻的大小、流过此处的电流的平方成正比。电阻越大、电流密度越高的地方，发热越严重。一旦某一连接处出现温度过高现象时，接触连接面会发生强烈氧化，产生氧化物，使得接触电阻增大，温度进一步上升，严重会导致接触部位烧熔。同时，由于每相封闭母线外壳上感应电流的磁场与母线电流的磁场不可能完全抵消，会产生一定的漏磁通，在其他相的外壳上产生涡流，引起封闭母线外壳发热，但一般情况下，由于漏磁通较小，涡流引起的封闭母线外壳发热程度并不严重。
另外封闭母线导体上大电流产生的热量以辐射、空气对流的方式传递到封闭母线外壳，也会导致封闭母线外壳温度逐渐升高。但在机组的正常运行工况下，母线发热辐射、对流到封闭母线外壳的热量，不会引起封闭母线外壳温度超过100℃。
通过对漫湾电厂1号机组出口母线外壳异常发热部位和母线外壳结构的分析判断，引起外壳异常发热的可能原因有以下几方面：
1.母线外壳设计时在该处所设计的铝排伸缩节较少，不满足母线外壳感应电流载流量需求，伸缩节连接部位电流密度大，导致该部位异常发热。
2.母线外壳铝排伸缩节通过焊接在母线上支架进行连接，将通过橡胶伸缩套连接的母线外壳连接起来构成一个整体回路。当铝排伸缩节支架与母线外壳焊缝焊接工艺较差，存在虚焊假焊现象，在机组长时间运行振动作用下出现裂纹，导致铝排伸缩节支架与母线外壳焊接处电阻增大，在母线外壳感应电流作用下导致发热异常。
3.母线外壳铝排伸缩节通过螺栓固定在支架上，因安装检修时工艺不到位，连接螺栓未按照规定力矩要求进行紧固，在机组长时间运行振动后致使该连接处连接螺栓松动，造成该处接触电阻增大，在母线外壳感应电流作用下发热。
五.封闭母线外壳发热处理情况
1.漫湾电厂1号机组于2007年投产运行后，2008年第一次发现发电机母线穿墙出口位置的母线外壳铝排伸缩节连接部位异常发热。通过查阅封闭母线相关出厂资料，确定母线外壳设计的铝排伸缩节连接数量完全满足母线外壳感应电流载流量通过需要。日常设备运行中定期跟踪观察发热部位温度变化情况，检修期间对铝排伸缩节支架与母线外壳焊缝进行检查，检查发现异常发热部位焊缝存在裂纹，判断母线外壳铝排伸缩节支架焊接工艺差，存在虚焊假焊情况，在机组运行中经长时间震动后产生裂纹，导致铝排伸缩节支架与母线外壳焊接处电阻增大，在母线外壳感应电流作用下导致发热异常。然后对铝排伸缩节支架与母线外壳焊缝焊接质量差、存在裂纹部分进行打磨补焊处理，机组投运后对补焊位置进行观察，根据跟踪观察数据发现原异常发热部位温度已恢复正常，无异常变化情况。
2.2016年2月份漫湾电厂1号机组母线与出口断路器连接外壳伸缩节温度异常升高，最高达90℃，根据《GB/T8349-2000金属封闭母线》要求铝制母线外壳温度最高不大于70℃。在机组停机后根据可能引起发热的因素进行重点检查，检查发现异常发热部位的外壳伸缩节连接螺栓存在松动，将该连接铝排伸缩节拆下后发现接触面有黑色氧化物，因此可判断在机组长时间运行振动下致使伸缩节连接螺栓松动，伸缩节与支架接触面出现间隙，接触电阻增大，在感应电流的作用下导致接触面发热，温度不断升高，而在高温条件下加速了铝的氧化，形成氧化铝又导致接触电阻进一步增大，最终形成恶性循环，导致该处外壳铝排伸缩节异常发热。铝排伸缩节拆下后对伸缩节及接触面进行打磨、清洁，清除氧化物后，在铝排伸缩节接触面涂抹导电膏后回装，同时对三相母线周围铝排伸缩节连接螺栓进行了紧固。机组开机运行后对处理部位温度进行跟踪测量，该部位温度正常，满足运行要求，并对其进行跟踪观察后未再发现发热现象。
六．结束语
离相封闭母线外壳温度超出其允许值后可能造成的危害较大，设备的日常维护中应加强对其的巡视、检查工作，在机组日常检修中应加强对母线外壳焊接及螺栓连接等部分的检查。希望漫湾电厂对发电机母线外壳发热的处理经验能给同类型问题起到借鉴作用。
参考文献
[1]唐海军，600MW发电机封闭母线局部过热原因分析及措施[J]，中国新技术新产品，2011(07).
[2]GB/T8349-2000,金属封闭母线[S].
作者简介
朱牟,生于1988年11月，男，籍贯：云南宣威，毕业于东北电力大学电气工程学院，大学本科，助理工程师，2011年参加工作，现就职于华能澜沧江水电股份有限公司漫湾水电厂，主要从事电气一次设备维护及运行工作。
论文作者:朱牟,昝亚锋
论文发表刊物:《电力设备》2016年第11期
论文发表时间:2016/8/23
标签：母线论文; 外壳论文; 伸缩论文; 机组论文; 部位论文; 感应电流论文; 温度论文; 《电力设备》2016年第11期论文;