离相封闭母线（精选6篇）
离相封闭母线 篇1
0 引言
随着发电机组容量增大, 离相封闭母线凭借自身的优点在系统中得到广泛应用。优点如下:1) 每相母线均封闭于互相隔离的外壳内, 可以防止发生相间短路故障, 可靠性高;2) 封闭母线在结构上有良好的磁屏蔽性能, 壳外几乎无磁场, 故短路时母线相间的电动力可大为减少;3) 由于壳外磁场的减少, 邻近母线处的钢构件内感应的涡流也会减小, 涡流引起的发热损耗也减少;4) 安装方便, 维护工作量少, 整齐美观。随着技术的发展, 对于维护人员技术水平的要求也不断提升, 必须经过专业培训后方可独立进行设备的操作。同时, 定期对重要部位进行全面清理、检验, 才能确保设备的可靠运行。
1 故障描述
2011年, 辽宁某电厂1号机组停机检修, 工期25天.在停机设备巡检时, 封闭母线系统一切正常。经过22天设备检修, 所有检修工作按期完工, 于是准备起机前的准备工作:封闭母线热风保养投入, 母线绝缘测量, 一切正常。第三天在进行设备巡检, 检查设备时发现封母整体倾斜将近10度, 封闭母线穿墙固定支架向墙外延伸5cm。
所有封母室内地脚固定支架均有开裂现象, 端部地脚固定支架开裂最为严重, 最大开度近4CM, 根据外观判断, 封母内部结构必定也发生了变形, 接头部位估计有接触不良现象, 支撑固定绝缘磁柱会有挤压变形可能, 必须进行解体检查, 同时尽快确定恢复方案。
2 故障状态评估
对事故现场进行勘察过后, 发现封母整体受损严重, 需要专业安装厂家到厂协助处理, 24小时内, 厂家到位, 同时厂内做好修前准备工作。通过现场全面观察, 故障位置以水平段封母为中心, 向两个端点膨胀延展, 较明显部位是发电机引出线箱及髙厂变软连套管处, 如下图:
故障点遍布封母整体各个部位, 出线箱处偏移较大, 但由于软连接有一定位移裕度, 接线板及软连接线未收到伤害, 盘式绝缘子未见裂缝异常情况, 测试绝缘电阻后确认设备可以继续使用。髙厂变软连套管处, 解体后内部检查, 情况基本和出线箱处相同, 接线板及软连接线未收到伤害, 盘式绝缘子未见裂缝异常情况, 测试绝缘电阻后确认设备可以继续使用。抽查封母两端及中间部位的支撑绝缘子, 基本正常。本体预埋固定基础件基本全部开焊, 波纹膨胀节伸展了近10cm多。为了尽快回复系统, 根据损坏情况, 抢修方案最终定为保留两端封母元件, 切除中间故障部位, 两端及中间系统扶正后固定, 通过报瓦焊接将各部位整体连接。
3 抢修方案实施
首先做好励磁变引线侧封闭母线吊装固定工作, 然后开始故障部位解体分割, 共分三个部分:发电机出线侧、励磁变引线侧、主变低压侧, 先切除外壳体, 然后断开中间导体部分。分割完毕后, 选取地面固定基础, 用两套导链, 共同将故障部位扶正, 用木方及千斤顶支撑固定, 确定水平后重新焊接地角固定支架。
各部位封母安装就位后, 进行封母的连接步骤。焊接部位一定要打磨光滑圆润, 现焊接内部导体, 一定要牢固可要, 不要有虚焊或气隙存在导致分流不均, 内部焊好后, 将封母内杂物重新清理干净, 用清洗剂擦拭干净后, 方可进行外体报瓦封闭。
各部位焊接完毕后, 对整体检查确认完工后, 进行整体耐压试验, 耐压试验合格后进行整体气密性试验, 确认无误后, 将各侧软连线回装, 准备起机。
4 事故原因分析
封闭母线正常是一个相对较稳定的整体, 一般不会发生整体体位移事故, 专家现场勘查, 现场地面未发生沉降, 但钢筋基础之间已被撕裂, 伸缩节被拉伸将近8公分, 破坏力之大可以想象, 而其是均匀放射性。于是将重点放在封母因超压上。检查封母保护装置运行正常, 各压力控制器准确。在对运转员进行工序排查时发现, 起机前投热风保养时, 忘记打开手动排气阀, 而这一小小失误, 导致热风保养时内部气体无法排除, 直接导致系统持续超压, 造成几十万的经济损失。
5 结论
微正压装置作为封闭母线的保护装置, 已经得到普及和认可。但使用方法是否得当正确, 还需要加强运转人员培训工作, 确保微正压装置各项操作程序正确, 同时在该位置设立巡检记录表, 定期检查装置是否正常工作, 并将就地压力信号引致值班员监控台, 一旦发生异常能够及时发现处理。
参考文献
[1]梁洪军.浅谈离相封闭母线运行与维护中隐患的解决措施[J].东北电力技术, 2006 (5) :8-11.
[2]梁洪军.浅析国内封闭母线保护装置-微正压装置的运行与应用[J].中国电力电器, 2006 (6) :40-43.
离相封闭母线 篇2
1 强迫风冷离相封闭母线
强迫风冷离相封闭母线采用冷却空气对导体和外壳进行强迫冷却,其冷却空气通常采用全封闭式系统。空气在封闭母线中受热以后,进入空气-水热交换器,冷却以后由风机送回封闭母线,循环使用。在热交换器中,可用火力发电厂循环水或水库水作为冷却水来冷却空气流。冷却空气系统有单风和双风系统等,单风系统中空气从两边相进风,中相出风,或者从中相进风,两边相出风;双风系统中冷却空气由各相的导体管内进风,从导体与外壳的夹层返回,或者由导体和外壳的夹层中进风,从各相的导体管内返回。在单风系统中,为防止单相接地短路产生的离子吹到其它相,必须安装相间消离子设备。
2 36kA风冷封闭母线热平衡计算
强迫风冷离相封闭母线的损耗分两个部分,即导体的损耗PM和外壳的损耗PK。导体的损耗PM一部分以强制对流换热方式传给母线和外壳夹层中的空气流,热量为QMA;另一部分以辐射方式传给外壳的内表面,热量为QMF。对于外壳,除本身的损耗PK外,还接受母线的辐射能量QMF和太阳的辐射能量QR,这些热量一部分以强制对流换热方式传给母线和外壳夹层中的空气流,热量为QKA,另一部分以自然对流换热方式传给周围的空气,热量为QKS,还有一部分以辐射方式传给周围环境,热量为QKF。
在热稳态条件下,母线和外壳的热平衡方程分别为:
在强迫风冷离相封闭母线热平衡计算中,必须将母线和外壳分成若干段建立平衡方程进行计算,分段越多,计算结果越精确。
2.1 自冷母线热平衡计算
额定电流为36kA的强迫风冷离相封闭母线,其三角形回路的额定电流22kA。三角形回路一般为自冷,按其额定电流值确定尺寸。按风冷系统故障停运时,主回路母线载流量为额定值的60%,即22kA选取,则主回路尺寸可与三角形回路相同,这样便于设计、生产及安装。
按额定电流22kA选定的自冷母线数据为:
外壳外径×厚度1430×7mm
导体外径×厚度725×14mm
导体和外壳的电能总损耗1127W/m(每相)。
2.2 单风冷却、边相进风、中相出风热平衡计算
母线外壳和导体的尺寸如2.1,相间距离为2.0米,环境和空气进口的温度为40℃,导体和外壳允许的最高温度分布为90℃个70℃。母线长度假设为50m,分成10段计算,从两边相发电机端进风和编号。典型段的计算结果如表1。
导体和外壳的最高温度分别是84.76℃和69.23℃,空气进口流速为5.10m/s。
2.3 单风冷却、中相进风、边相出风热平衡计算
原始数据如2.2,表1计算结果:被加热的空气最高温度为61.73℃;空气进口流速为12.75m/s;导体和外壳的最高温度分别为84.93℃和67.36℃。
3 风冷封闭母线的热试验
强迫风冷离相封闭母线很难通过热试验来校核母线各部分的温度,因为其在各种状态下,母线各部位的温度变化曲线复杂多样。热试验的目的是用原型试验的多个结果与热平衡的基本计算结果比较,以验证设计公式的正确性,找到能满足要求的设计方法。
由于强迫风冷离相封闭母线的热试验需要较大的人力,物力,所以试验宜结合某一具体工程采用原型试验段进行。试验段长度可酌情选取,但不可太短,以保证试验结果的正确性,这样试验完毕的设备还可以加以利用。
国内的自冷封闭母线的热平衡原型试验已经做到了27kA,有比较丰富的计算及实际测试结果。36kA的风冷封闭母线试验可按25kA、30kA、36kA电流分三次直接进行风冷试验,通过这3个工况的试验数据可基本总结出该型强迫风冷离相封闭母线的试验数据。另外还可进行40kA电流的试验,按计算结果相应调大冷却风量,这样就可获得更多的试验数据。
强迫风冷离相封闭母线的表面温度是延其长度变化的,应把母线试验段等分成若干段,测定每段中点处外壳和导体的温度。在母线的多个断面及一些重要的部位布置热电偶或热电阻测温点,采用多点(一般大于100点)的温度巡检仪测量,温度读数由一台自动打印机记录下来。测量中使用的仪表还有:风速计、风量计、气压表、水表、功率表、湿度检测仪等,其它的电气测量设备和仪表与自冷封闭母线试验时基本相同。以上的测量数据还可以通过数据通讯接口由计算机记录和分析,这样的记录结果会更详细、准确,并且较容易绘制变化曲线。
采用强迫冷却的封闭母线,必须提供冷却设备故障时母线装置的时间温度曲线,以便按预定要求减小负荷,这对于大型的核电或火电机组来说是非常重要的。按36kA电流进行风冷试验,当母线温度稳定后,关闭冷却装置,连续记录试验段母线的温度,当母线温度上升到所设定的值(推荐在紧急情况下导体的最高温度为125℃)时结束试验。根据试验结果可总结出冷却设备故障后母线的时间温度曲线,并可按外推法得到更大电流的曲线。这些曲线加以调整后可移交给发电厂的运行人员。
4 风冷封闭母线设计
4.1 影响强迫风冷离相封闭母线经济性的因素
影响强迫风冷离相封闭母线经济性的因素比较多,如冷却系统、母线允许温度、导体及外壳直径厚度等。在一系列的设计方案中,为确定最合理的设计方案,除了要考虑母线本身的投资和损耗外吗,还要从风机和冷却器的投资和运营费用及其它方面进行综合分析比较。
表1的计算结果显示,母线的运行温度较高,损耗也较大。单风系统中,边相进风,中相出风时,所需的冷却空气较少,母线运行温度高;中相进风,边相出风时,所需的冷却空气较多,母线运行温度较低。在双风系统中,母线导体内、外侧都有冷却空气流过,冷却效果比较好,在其他条件相同时,母线内的风速比单风低,但总风量是单风量的3倍,故比较大,且需要3台风机。单风系统中,边相与中相连续通风,只需要2台风机(包含备用),总阻力也小于双风系统。单风系统的母线温度水平比较低,而双风系统的母线总体处于比较高的温度。总之,不同的冷却系统对经济性的影响不同,必须通过全面的综合的经济比较分析才能抉择。
母线导体和外壳的厚度对经济性影响比较大。导体的厚度每增加1mm,在目前的铝板价格下,上述母线本身的造价将增加约2.6万元。但由于集肤效应的作用,损耗降低的较少,所以导体厚度应尽量选取较小值。外壳的厚度每增加1mm,母线本身造价将增加大约4.4万元。但母线外壳厚度增加对损耗降低比较明显,而且外壳直径较大且壁薄,所以不容易降低。在满足力学及电气性能的前提下,外壳厚度应取较小值。
上述各种因素存在相互关联的影响,并且这些变动对投资和运行费用的影响常常是相互矛盾的,投资增加往往运行费用降低。对于强迫风冷离相封闭母线,仍然可以采用正交设计方法来进行最优化设计,但是问题要比自冷封闭母线复杂的多。因此在风冷封闭母线设计中科根据各种电站对母线的要求及自冷母线的设计方法,先按照自冷额定电流的要求确定几个尺寸,然后在综合考虑各种因素对风冷母线经济性的影响,利用正交设计方法来进行最优化设计。通过综合分析,反复比较,最后选定符合要求的最优的设计方案。
4.2 强迫风冷离相封闭母线的应用设计
强迫风冷离相封闭母线的冷却装置一般按装在一个柜体内,包含3个单元:离心式风机段、空气-水热交换器,过滤器及挡板段。由于大容量的封闭母线要求较高的可靠性,因而风冷系统还应设有一个全容量的备用系统。两套风冷系统在正常运行时应经常自动切换使之运行时间相同,以确保两套风冷系统的良好状态并能互相快速切换。
风冷系统的设计中应装设自动切换装置,控制风冷系统正常时的定时自动切换和一套系统故障时向另一套系统的应急切换,风冷系统还应装设多种监测报警装置,如水温、水速、风温、风速、湿度、电源故障和系统故障等,以监测系统的运行情况,保证母线运行状态良好。
风冷系统的设计一般采用单风系统,结构上比较容易实现。冷却装置可以沿母线安装在任何位置上,其与母线的连接需采用隔振的软连接,防止风冷装置的振动传递到母线本体。冷却装置安装位置不同,母线系统对风的阻力也不同,风机,冷却器及消离子设备的设计也就不同。本文的计算方案为冷却装置安装在母线的发电机端,这样只要两套消离子设备即可。
强迫风冷离相封闭母线的结构设计可以参考自冷母线,但由于其内部空气流动使其固有频率、共振特性、短路动力特性等都有较大变化,因而设计中应进行详细的计算及认真的考虑。
5 结束语
随着大型发电机的规划设计及建设的增多,尤其是我国核电事业的迅速发展,强迫风冷离相封闭母线的国产化已提上日程,因此应利用我国现有的研究成果及开发生产能力,综合国际上的先进技术,尽早实现此产品的实际运用。本文只初步探讨了强迫风冷离相封闭母线的热平衡计算,有关的优化设计、力学特性、电磁计算和自动监控等还需进一步深入研究,以便使强迫风冷封闭母线能更趋完善并产品化。
摘要：随着经济发展和用电量的大幅度提高,大型发电机组对离相封闭母线的载流量也提出了更高的要求,从经济性和节省空间考虑,载流量在30kA以上的封闭母线必须采用强迫冷却的离相封闭母线。以36kA的强迫风冷离相封闭母线为例,列举了单风冷却的热平衡计算的结果,并对强迫风冷离相封闭母线热试验及设计中应注意的问题进行了研究。
关键词：强迫风冷,离相封闭母线,热平衡计算,研究
参考文献
[1]吴励坚.大电流母线的理论基础及设计[M].北京:水力电力出版社,1995.
离相封闭母线 篇3
关键词：微正压系统,发电机组,离相,封闭母线,绝缘强度
1 引言
随着我国电力市场的不断发展, 由单一火力发电发展到大、中、小型水力发电及沿海地带等多种结构形式, 为满足在不同环境下发电机组离相封闭母线的安全运行, 对离相封闭母线外壳内充以适量干燥的空气, 从而提高母线的安全运行能力。该系统由微正压控制柜、空气压缩机 (或自备电源) 和相应气路连接管件组成。
该系统中微正压控制柜是主要核心, 根据不同的环境条件及用户要求, 开发出常规型和热风除湿型。常规型即通以一定压力的净化空气, 可根据母线内的气体压力指示, 对母线进行适量的补气, 使得母线内部的压力值保持在一定范围内。热风除湿型当母线内部湿度超过上限设定值时, 系统自动对其内部进行热风保养, 使母线内部的湿度值达到下限设定值后停止保养自动进入常规型状态。采取微正压系统形式可有效保证离相封闭母线运行性能:
始终保持离相封闭母线壳内或其它密封系统的微正压;防止离相封闭母线内部由于温差造成的结露现象;正压的系统是纯净的, 保证内部的清洁;
工作环境:海拔2000米以下;环境温度0~40℃;空气相对湿度<85%RH;无腐蚀性气体
2 主要技术指标
自动测量范围0~2500Pa (连续可调) ;测量精度3%;报警形式:红、绿灯信号显示 (或信号引出报警) ;处理后气体的露点低于-40℃;处理后气体含微尘直径<0.05mm;充气量:0.2~0.4m3/min;气源:0.6~0.8m3/min无油空气压缩机或自备气源;柜内管路内压力:0.2~0.4Mpa;供电电源AC380V、AC220V±10%;空气加热器2.4kW (3×0.8kW/支、AC380V、角接) 经微正压控制柜接入;经加热器压缩空气温升50K;
3 系统的工作原理
3.1 气源装置
采用蜗杆式空气压缩机, 低噪音、震动小、寿命长、体积小、重量轻、易运转、安装不需要基础等, 操作十分方便。
采用无热再生压缩空气干燥净化装置。根据变压吸附原理用逆流无热再生方法对空压机生产的压缩空气进行干燥除湿, 使输出的干燥空气常压露点-40℃, 固体量小于0.05mm。
3.2 压力控制装置
具有空气压缩机连续工作和定时启动功能, 设有防止母线充气过压, 空气压缩机运行超载、缺相及防止空气加热器干烧等保护功能。
来自气源的压缩空气通过柜内分水滤气器和干燥筒体空气得到净化并在电磁阀的控制下进入离相封闭母线内空间。当离相封闭母线中的微正压达到规定值时, 差压变送器将测得的压力信号传输至二次仪表并经中间继电器控制电磁阀停止供气, 当离相封闭母线内气压由于泄漏等原因, 使压降下滑至下限值时, 继电器自动接通电源使系统启动开始重复初始过程。
3.3 保护控制装置
空气压缩机运行超载、缺相保护——系统控制电路串接空压机FR热继电器, 在空压机运行时出现超载、缺相时, 将切断控制电源, 此时系统停机, 面板各仪表均无显示, 需排除空压机故障后, 按下FR复位按钮才可再次重启系统。
加热器防干烧、超温保护——柜内管路中如果没有大于0.2m3/min流量的压缩空气则加热器停止加热;加热器内温度超过125℃, 则加热器内的限温开关断开切断加热体接触器控制电源, 加热体停止加热, 待其内部温度恢复至85℃时限温开关闭合恢复加热体控制电路, 从而保护加热体, 延长其使用寿命。
母线充压过量保护——微正压装置控制柜在测试口安装了压力开关, 防止压力测控仪表失效情况下所加的一道保护屏障, 压力开关设定为3500Pa压力值以下其开关触点闭合, 超过3500Pa则触点断开, 切断进气电磁阀控制电源, 从而防止母线充气过量。
3.4 气路系统连接
气路系统连接由无油空压机、微正压控制柜、过滤器及相应管件组成。
柜外连接管路采用通径DN15mm的镀锌钢管及相应的G1/2管螺纹管件。管路与气源、母线进气端及母线测试端连接处用内径φ20mm耐压1.0Mpa的橡胶管, 以起到减震和绝缘保护本装置的作用, 用胶管连接的两端用气嘴过渡, 管端部用φ25mm钢卡箍夹紧, 所有连接管路必须符合密闭要求。
3.5 离相封闭母线微正压流程图如下:
4 运行与维护
微正压装置控制柜与气源设备应安装在室内无外来振动的水平地面上, 并且通风良好, 无易燃易爆等危险品的场所, 按用气设施离相封闭母线的布置情况确定装置柜和空压机的放置位置, 并按电气接线图连接电源、按气路连接图连接管路。控制柜的周围应留有一定的空间距离, 以便于检修。
微正压系统运行前要结合离相封闭母线的密封试验性能, 满足系统气密要求后方可投入运行。
系统装置运行后应按要求定期检查与维护, 以确保达到最佳使用效果。
5 结论
通过营口电厂、滇东电厂一期等多套工程的应用, 已取得很好的效果, 随着它的进一步改进与完善, 将会在更多电厂的离相封闭母线中应用, 会取得巨大的经济效益及社会效益。
参考文献
离相封闭母线 篇4
随着发电厂上大压小工程的增多,发电机单机容量不断增大,发电机的额定电流也相应增大,选用矩形或槽形母线在技术上和结构上已很难满足母线发热和电动力的要求,在设计中通常选用封闭母线。因为封闭母线的导体封闭在外壳之内,使外壳具有良好的防尘效果和一定的防潮性能,从而减少了故障的发生率,特别是相间短路的发生率,增强了母线运行的可靠性。同时,采用封闭母线减少了导体与外壳的电动力,减少了对周围环境的影响,如钢结构发热等,且运行维护简便。
在现实生产过程中,封闭母线的难点主要是密封性难以保证,而密封性的好坏直接影响到母线的绝缘性能,继而影响母线的正常运行。国家标准规定,母线空气泄露率每小时不超过外壳内容积的6%,在国内因封闭母线密封性不好引起的事故已发生多起,在我们公司以往生产安装的项目中,封闭母线的泄漏问题成为了电厂试运行的一大难点,为此,在重庆永川电厂三期工程2×135MW项目施工时组织了课题攻关,及时解决了这一运行难题。
1 离相母线外壳泄漏的原因分析
(1)封闭母线自身结构的缺陷
封闭母线由外壳、导体、绝缘子3部分组成,外壳与导体通过绝缘子将位置相对固定,为达到封闭母线良好密封,绝缘子底座与底座铝盖板两者之间接触面紧密,并在两接触面间加圆环形橡胶垫圈。在重庆永川电厂三期工程2×135MW项目封闭母线的具体结构是:导体由3只位于同一断面的呈倒Y型的支柱绝缘子支撑,绝缘子轴线的交点与导体、外壳的中心重合,支柱绝缘子通过盖板与法兰固定在外壳上,封闭母线一段一段地连接起来,成为整套封闭母线。由于支柱绝缘子多,绝缘子弹性块活动性较大,加上长距离的运输震动造成封闭母线结构松动,引起绝缘子密封垫处的泄漏概率增加。
(2)封闭母线的焊接质量差
由于封闭母线大部分的连接是通过氩弧焊接(包括制造厂的连接),而封闭母线的外壳为铝材,铝板易和氧起作用,在其表面生成一层致密而又难熔的氧化膜,且氧化膜的比重也大,不易浮出熔池而形成焊缝夹渣;另外,液态铝可溶解大量氢气,固态铝几乎不溶解氢,因此,熔化的焊缝金属快速冷却与凝固时,氢气来不及析出,容易在焊缝中聚集形成气孔;焊接环境潮湿等因素也会影响焊接处的密封性能。
此外,由于充气管路连接不严密,即封闭母线微正压装置充气管路间的连接,以及与封闭母线的接口处的连接,也存在一定程度的泄漏。
(3)盘式绝缘子连接处密封性差
通常的盘式绝缘子密封法兰为外法兰式,这种结构的弊端是:虽然连接处的缝隙用密封胶条和绝缘硅胶进行了处理,但是由于以上两种材质的老化现象,漏气问题会逐步显露出来,严重影响封闭母线的运行质量,使得机组的微正压装置启动时间间隔不足15分钟,被诊断为严重漏气现象。
对以上几种引起封闭母线泄漏的原因进行分析,并通过对几台机组封闭母线泄漏情况的数据进行统计后发现,由于装配不严引起的泄漏占70%左右,而焊接质量不好引起的泄漏约占30%。
2 解决封闭母线泄漏的途径
(1)提高产品装配质量
封闭母线经过长途运输颠簸,会出现各种各样的变形。封闭母线开箱后,应首先对封闭母线进行检查,对于未变形的母线直接进入检漏、安装状态,对其中变形的封闭母线,按质量要求对其进行校正,合格后再进行分段检漏。
封闭母线进行检漏的具体方法为:试验前,用薄塑料布制成2个袋,袋口略小于封闭母线外径,其中1只袋在底部引出1根透明塑料管子,引出的一端装1只压力表,另一端装进气阀及进气管。试验时,将2个袋套在封闭母线的两端,并用钢抱箍将袋口与封闭母线扎紧,同时在靠近扎近位置的塑料布与外壳接触面处涂抹密封硅胶加强密封性,然后将压力为1000pa压缩空气吹入封闭母线,并关闭进气阀,记录时间开始试验。压力从1000pa降到500pa的时间应大于8分钟。
支柱绝缘子的密封垫松动是引起泄漏的主要原因,我公司绝缘子淘汰了国内现有结构,采用意大利技术,依靠盖板和法兰固定,圆形盖板通过固定螺丝与封闭母线外壳上的法兰相连接,绝缘子的中间垫圈与绝缘子和法兰的密封是线密封,位置稍有偏移就会造成泄漏。因此使用技术熟练的装配工人来操作将大大提高外壳的密封性。
(2)提高焊接质量
铝材极易氧化,只能采用惰性气体保护氩弧焊。为保证焊接质量,母线焊接工作必须由经过考试合格的氩弧焊工操作,且焊接前还应取样品试焊,然后拍片检查,合格后才能正式焊接。焊接前技术人员应根据不同的部位,施焊电流的大小,焊接环境的要求等作出详细的技术要求,明确技术要点、难点和质量目标,并将焊接质量与奖励挂钩,实行奖优罚劣制度。对焊接环境应事先做好各方面的防护措施,保证焊接条件。
焊接的上道工序为下料,在下料时,禁止使用等离子切割机切割铝板。因为该设备的使用导致割口的材料氧化,氧化物难以清除干净,采用电圆锯和曲线锯进行切割,避免氧化物的出现。
焊接前,焊口位置需要用软铜丝刷打磨清理,去除焊口处的杂质、灰尘等,焊接过程中避免强风直吹焊枪位置,焊接完成后立即对焊道进行清理、打磨干净。
通过以上方法有效地提高了焊接质量,达到了预期效果。
(3)盘式绝缘子的密封法兰采用内法兰结构,铝法兰必须机加工,采用双道密封结构,大大提高了连接处的密封质量。
3 封闭母线的压力
封闭母线需保证微正压在2500Pa至300?Pa,当封闭母线内压力降至300Pa时,微正压装置自动投入进行补气。如果外壳的容积为V1,温度为T(压力变化过程中温度变化较小,忽略不计),P0为大气压,则P1=P0+2500Pa,P2=P0+300Pa,因此
代入数据,得V2=1.022V1
代入数据,得出t=22min
从上述计算结果可知,只要在22min之内保持压力降低为300Pa,就能符合要求。然而,重庆永川电厂三期工程2×135MW项目1号机封闭母线压缩空气的泄漏时间经测定高达40min,大大超出了标准值,说明密封效果良好,2号机封闭母线的泄漏时间更长,高达1h。
永川电厂三期工程2×135MW项目泄漏问题解决以后,我们继续在马鞍山当涂发电有限公司一期2×660MW项目和华能济宁电厂2×350MW项目继续采用的这些解决方式,其效果更加理想。其中华能济宁电厂两台机组的保压时间远远超过2小时。
4 结束语
从以上分析结果可以看出,封闭母线的泄漏与产品的结构设计、生产和施工过程有着极其密切的联系。针对封闭母线的结构,母线生产方应及时改善设计,努力使其更合理,在结构上杜绝泄漏隐患。在现场服务过程中,对远距离运输的母线产品要慎之又慎的检查密封问题,将隐患解决在萌芽状态。
摘要：随着社会经济的发展,电能消耗逐步加大,大容量发电厂的建设逐渐增多,离相封闭母线占据了较大市场。但是由于封闭母线外壳为铝材,焊接难度大,存在一定的密封问题,而大容量发电机组在运行过程中均采用微正压充气装置,因此离相封闭母线外壳的气密性问题必须要妥善解决。
离相封闭母线 篇5
锦屏一级水电站机组封闭母线为全连自冷式离相封闭母线、封闭母线系统采用微正压装置。对于大电流封闭母线, 在正常运行过程中导体本身损耗产生的热量很大, 如不充分考虑母线自冷散热水平, 将会严重影响母线系统的安全运行。同时, 大电流母线动热稳定电流值较高, 其本身的固有频率以及系统的固有频率双重作用下对绝缘子夸距的确定具有重要意义, 针对母线的发散热、电动力、绝缘子跨距计算分析如下。
2 设计计算
3 全连式自冷分相封闭母线的发、散热计算
1) 母线的发、散热计算:
(1) 母线电能损耗
母线的集肤效应系数: (说明:计算时, tm取值为90℃)
(2) 母线辐射散热
(3) 母线对流散热
(4) 母线辐射对流总散热量
Qmfd>Pm散热大于发热, 符合设计要求。
2) 外壳的发、散热计算
(1) 外壳电能损耗:
外壳的集肤效应系数: (说明:计算时, tk取值为70℃)
(2) 外壳辐射散热:
(3) 外壳对流散热:
(4) 外壳辐射、对流总散热量:
Qkfd>Pk散热大于发热, 符合设计要求。
3) 封闭母线发、散热量校核:
(1) 母线、外壳总发热量:
(2) 外壳总散热量:
结论:满足散热要求!
4 母线相间电动力计算及跨距计算
(按敞露母线电动力的0.33计算)
母线最大相间电动力为:
1) 母线的跨距计算:
W:母线断面系数铝材允许应力为:700kg/cm^2
2) 避开共振区域跨距计算:
由于电动力系同向均布, 短路时, 发生响应的主要是主频率, 共振频率按避开30-70Hz计算。检验仅选择双跨或单跨外伸两种情况:
躲开共振区, 跨距≤7.334126m或≥11.20306m。根据母线分段情况选择3.2m左右。
5 热稳定计算
短路时, 由于短路电流大于计算工作电流许多倍, 而且时间很短, 导体来不及散热, 因而导体温度突然上升达到很高的数值, 有可能影响安全运行, 因此需要进行热稳定校验。热稳定计算一般按绝热过程考虑, 其计算公式为:
对应导体截面积为:
结论:热稳定满足要求。
6 结论
经过上述封闭母线的发散热、强度校核、热稳定校核及其他封闭母线的基础数据的计算, 其结果完全满足设计要求计算通过。此封闭母线的设计符合国家标准GB8349-87及专业标准ZBK11001-89。
产生的经济效益及社会效益
锦屏一级水电站机组封闭母线在其设计研制过程中, 采用了多项新技术、新工艺, 也借鉴了标准封闭母线的结构及通用部件的特点, 在实现技术进步和降低生产成本方面都取得了较好效果, 为提供给600 MW级大机组水电站的应用奠定了良好基础。对今后研制、试验、生产大型水电机组用封闭母线积累了大量经验。
摘要：锦屏一级水电站位于四川省凉山州盐源县和木里县境内, 是雅砻江干流的龙头电站, 电站装设6台单机功率600MW的混流式水轮发电机组, 总装机容量3600MW, 是目前国家核准开工的最大水电站。年均发电量——166.2亿千瓦时。离相封闭母线是用于发电机至 (主变、厂变) 变压器, 变压器至开关柜之间连接的电器设备。本文通过对锦屏一级水电站原始数据进行计算分析, 论证水电站封闭母线在发散热、电动力、绝缘子跨距等一系列技术问题的设计特点。
关键词：离相封闭母线,自冷,动热稳定,跨距
参考文献
[1]吴励坚主编.大电流母线的理论基础与设计.水利电力出版社.
[2]罗敬安, 童群伦主编.金属封闭母线国家标准.GB/T8349-2000.
[3]封闭母线专业标准, ZB KII 001-89.
[4]电气装置安装工程母线装置施工及验收规范.中华人民共和国原水利电力部主编.
离相封闭母线 篇6
随着我国经济迅速发展,电力需求增长,受能源紧缺、环保要求等因素制约,今后国家将重点发展单机容量在1 000MW级以上的大型核电项目。为配合1 000MW级核电机组在高电压、大电流条件下安全可靠运行,对离相封闭母线提出了更高的要求,既要满足常规岛内厂房尺寸的要求,又要满足温升条件下很高的载流量,因此,作为有效解决这个难题的方案,强迫风冷式离相封闭母线的应用将越来越广泛。目前国外600MW以上机组大部分采用强迫风冷封闭母线,而国内只有大亚湾核电站、岭澳一期核电站采取该冷却技术,并且是由法国ALSTOM公司设计与供货;国内同类项目设计仍旧采用自然冷却离相封闭母线,未采用强迫风冷封闭母线技术,实现强迫风冷封闭母线设计及应用的国产化成为急需解决的问题。
本文从工程应用出发,侧重于总结强迫风冷条件下离相封闭母线在百万级核电工程应用的设计经验。
1 离相封闭母线冷却方式选择
离相封闭母线的冷却方式可以分为以下两类。
(1)自然冷却式:以空气为介质进行自然冷却(以下简称自冷);
(2)强迫冷却式:用冷却介质进行强迫冷却(以下简称风冷)。
无论哪种冷却方式,在额定载流情况下,金属封闭母线最热点的温度和温升的允许值都必须满足《金属封闭母线》(GB/T 8349-2000)的要求。风冷与自冷式封闭母线的主要参考数据见表1。
根据《导体及电器选择技术规定》(DL/T 5222-2005),当离相封闭母线的额定电流小于25kA时,宜采用空气自冷方式;当离相封闭母线的额定电流大于25kA时,可采用强制通风冷却方式。从封母的制造水平来看,采用自冷时,其额定电流最大值为30 000A,超过30 000A应采用风冷方式。同时,冷却方式的选择也取决于母线在电站中的布置和结构尺寸。与自冷式离相封闭母线相比,风冷式封闭母线可以大大减少封闭母线的外形尺寸,节省土地。而且大型核电厂往往受限于常规岛的尺寸要求,也需要采用强迫风冷离相封闭母线新技术。
岭澳二期工程发电机最大连续出力为1 278MVA,机端额定电压为24kV,主回路额定电流高达32 500A;而且,由于常规岛尺寸的限制,离相封闭母线穿出常规岛侧的南山墙两柱之间的跨距仅为8m,自冷式离相封闭母线的尺寸无法满足厂房尺寸的要求,因此,该工程采用风冷式离相封闭母线。
2 强迫风冷离相封闭母线应用的技术要求
与自冷式相比,风冷式离相封闭母线具有自身的技术特点及要求,应用时需在母线设计、制造、安装及调试、运行维护和降低损耗等方面进行充分考虑。
2.1 母线设备设计方面
从设备设计的角度而论,风冷封闭母线的设计较为复杂。在封闭母线的热平衡计算中,风冷母线的任何一段都不能代表整体的散热情况,需分段建立大量的热平衡方程,然后用准牛顿法在计算机上迭代求解;风冷设计时,要根据风量、风压、进出口风温、水温等,通过计算来选择风机、空气-水热交换器、连接风管等设备和各种检测仪表;风冷母线还要承受一定的风压,对母线的强度要求更高。而自冷式设计则较为简单。
2.2 制造、安装及调试方面
风冷母线的外壳即为风道的一部分,密封性要求很高,对设备制造和安装水平提出了更高要求;风冷系统需要进行大量严谨细致的调试,以检测母线导体,外壳温度,进出口风温、风量、风压,热交换器进、出口水温等参数,确定母线及风冷设备运行是否正常并符合设计要求。
而自冷母线在母线安装完毕后,除进行正常的绝缘耐压等试验外,不需要更多的调试,制造和安装也相对简单。
2.3 运行维护方面
风冷封闭母线配置了风机、热交换器、水气管路、去离子装置等风冷附属设备,在投运后,除了监视导体和外壳的温度外,还要经常检查冷却系统的运行情况。
而自冷设备不需定时的维护检修,只需随机大修做少量的维护检查,运行时监视导体、外壳温度不超过标准,运行维护的工作量较小。
2.4 降低损耗方面
与同容量的自冷母线相比,风冷母线在节约大量占地空间和铝材消耗的同时,其自身的电能损耗会相对多一些,还有风冷附属设备的电能损耗。因此,在风冷系统设计时,应进行充分考虑和评估,提高冷却效率和母线运行质量、降低电能损耗。
综上所述,在应用风冷式离相封闭母线时,要充分发挥设备的优势,合理布置冷却装置,使其既能有效节约土地和材料,又能具有较高的冷却效率,降低损耗。同时,在进行系统设计时,要充分了解设备运行的原理及各种运行工况,配置完善的控制系统,最大程度地确保核电站的安全运行。
3 岭澳工程中强迫风冷式离相封闭母线的设计思路及方案
岭澳二期工程设计是在参考岭澳一期工程的基础上,消化吸收国外的设计理念及技术,结合经验反馈、新技术应用和核安全发展的要求,进行适当的改进,使其在设计上更为经济合理,成为我国自主品牌核电技术CPR1000示范工程,在我国核电发展中起到承上启下的作用。
3.1 离相封闭母线及相关设备的整体布置
本工程常规岛内运转层为16.2m,中间层为6.2m,主机布置在运转层,主封母及其附属设备布置在中间层。在做设备布置时,分析论证了多个方案,统筹考虑了常规岛6.2m层的土建结构、设备的外形尺寸、运行检修空间、接线顺序,特别是冷却装置布置的位置对效率的影响等因素,最终确定设备布置方案,如图1所示。
3.1.1 离相封闭母线
离相封闭母线安装在汽机房南端,根据主机在常规岛内的布置,最终确定发电机出线端子标高为12.615m,并考虑到端部出线小室的高度空间,最终确定主封母中心高度为10.0m。其主要母线段是支撑在汽机房的6.2m层上,并穿过汽机房南山墙进入变压器场区,然后母线与主变压器的三个单相终端连接。
3.1.2 发电机端部出线小室
为达到三相隔离,采用独立的出线小室。母线与发电机终端的连接采用软连接,发电机端部出线小室安装在发电机底部的出线端子处,将发电机到离相母线的连接护罩起来。
3.1.3 发电机出口断路器(GCB)
发电机出口断路器安装在离相母线中间的一个钢结构平台上,该平台则支撑在汽机房的6.2m层地面。发电机出口断路器的控制柜也安装在此平台上。
3.1.4 励磁变、电压互感器柜等设备
考虑主封母中心高度为10.0m,封母外径为Φ1 370,封母最下侧距离地面有3m多,并根据主接线的顺序及厂房的结构、各个设备的尺寸、需要预留的检修空间等,在各方面均能满足要求的情况下,按照图1所示将励磁变、电压互感器柜等设备布置在主封母下面,各设备的就地控制箱布置在6.2m层主封母旁的柱上便于操作。
3.1.5 强迫风冷装置的布置
岭澳二期工程设置两套风冷装置,一套用于发电机终端冷却(开式循环),一套用于离相封闭母线冷却(闭式循环)。发电机终端冷却装置放置在发电机出线处下方的6.2m层,对出线小室提供单独的通风冷却,既可防止发电机接口密封处发生氢泄漏时H2的积累,也可给TA设备散热。而离相封闭母线冷却装置的布置,则是通过建立冷却系统模型,传热分析及热平衡计算,综合考虑设备的尺寸、钢柱的位置、接线的顺序等因素,最终确定放置在图1中示意的位置,即效率最高点。
3.2 冷却系统选择及考虑
强迫风冷封闭母线的空气冷却采用闭式系统,即空气在强迫风冷封闭母线中受热以后,进入冷却器,冷却以后又返回封闭母线,循环使用。闭式系统分单风系统和双风系统。单风系统是指母线导体只有外表面与空气流直接接触,即只有单面风冷却,需要配置相间消离子系统。双风系统是指母线导体内、外表面都与空气接触,即双面风冷却,不需要相间消离子系统,但风机和冷却器数量比单风系统多。
岭澳二期工程采用单风系统,有效减少了风机和冷却器数量,降低了电能损耗;而且在封母冷却时,冷却介质来自除盐水冷却系统的除盐水,既做到冷却除盐水的综合利用,又提高整个系统的冷却效率。
纯净的干燥空气从厂用仪用空气系统降至合适的压力后,通过管道送至强迫风冷装置。强迫风冷装置的压力系统是微正压装置,在离相封闭母线外壳内部产生一个略高于外部大气压的干燥气压差,使外界环境中的潮气、灰尘、盐雾等不能侵入离相封闭母线的外壳内,使绝缘子、外壳与导体间的工作环境始终保持洁净、干燥状态,提高了封闭母线整体运行水平。
3.3 控制系统设计及控制原则
为确保风冷式封闭母线运行的安全可靠性,每一套强制风冷装置至少由2个100%负荷运行的风扇和换热器组成,当某一风扇/换热器出现故障时能自动转换到另一个风扇/换热器。当整个风冷系统故障或风冷装置退出时,母线应可继续在额定出力运行1小时而无永久性损坏;如超过1小时,系统需减负荷运行,控制好机组出力,确保母线运行电流不得超过17kA。
整个主封母(包括强迫风冷装置)配置一套控制系统,对各种运行状态下的主封母和强迫风冷系统进行监控、报警和自动切换。各种运行状态包括:
(1)正常运行;
(2)特殊稳态运行(包括带厂用电运行、发电机终端外壳通风故障时运行、冷却器故障时运行);
(3)特殊瞬态运行(包括负荷切换、特殊的电压和频率条件、稳态电压、短路故障);
(4)启动和正常停机。
其基本控制原则:发电机出口断路器合闸后,相关辅助系统被激活,并自动启动;当一台100%强制风冷的风扇故障时,可自动切换到另一台100%备用的强制风冷风扇而不影响发电机的出力;强制风冷系统故障全停后,维持1小时最大额定输出,强制风冷设备的额定出力将降低;空气温度由传感器检测,当温度过高时发出报警。
3.4 母线接地及绝缘考虑
母线外壳要与周围钢铁架绝缘隔离,每个单相在以下地方连接在一起,如末端、发电机附近、主变压器、高压厂用变压器、励磁变压器和电压互感器柜。
外壳仅在发电机端部一点接地,使外壳上感生的环流与母线导体上流过的工作电流反相,外壳以外为无电磁安静环境。
3.5 主封母特性参数
在充分考虑了各种技术因素及要求后,确定了岭澳二期工程主封母的主要技术参数,见表2。
4 结束语
随着高电压、大电流1 000MW级机组的推广建设,特别是核电的发展,强迫风冷离相封闭母线的应用将会越来越广泛。如何充分发挥强迫风冷封闭母线技术的优势,完善该技术应用中的关键环节,给国内电力设备研究、设计和制造等部门提供了机遇和挑战。
岭澳二期工程中对强迫风冷式离相封闭母线的应用研究,填补了国内在大电流强迫风冷离相母线设计和应用方面的空白,具有一定参考和借鉴价值。
摘要：随着1 000MW级核电项目的蓬勃发展和核电自主化、国产化的迫切需求,为满足高电压、大电流条件下母线的安全可靠运行,强迫风冷式离相封闭母线的应用将越来越广泛。充分考虑强迫风冷离相封闭母线的技术特点和要求,在工程设计中改进和优化了母线及相关设备布置,选用了合理的冷却系统及控制系统,提出了整体设计思路及方案,填补了国内在该技术设计和应用方面的空白,具有一定的参考和借鉴价值。
关键词：强迫风冷,离相封闭母线,1000MW,核电机组
参考文献
[1]GB/T 8349-2000金属封闭母线[S]