哪位了解风电行业中的微正压技术?

xjtudq · 发表于 2007-10-24 18:11:06

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请问哪位了解风电行业中的微正压技术,好象是repower公司的,哪能下到专利呢?

[ 本帖最后由清风明月008 于 2007-10-24 18:29 编辑 ]

2374 · 发表于 2007-11-10 07:08:13

借鉴一下这篇文章
【电厂母线为什么采用微正压装置】
随着电力工业的发展，大容量发电机组被广泛应用。发电机出线的大电流离相封闭母线以其使用方便、运行维护工作量小、钢结构发热少、安全和可靠性高、不受环境和外物的影响等诸多优点被广泛采用。同时，离相封闭母线也存在损耗增大，散热条件差、易被外界潮气侵入影响母线的绝缘、漏氢、闪烙、外壳过热等因素，影响着封闭母线的正常运行。一般来讲，离相封闭母线在运行中常会遇到以下隐患。
1.    封闭母线内结露导致绝缘下降

2.    封闭母线闪烙.

3.    封闭母线导体和外壳过热，导致火烧损

4.    封闭母线内漏氢

下面就每一隐患的原因及解决措施加以分析
1封闭母线内结露导致绝缘下降
　　由于离相封闭母线是一种密闭的管道，当运行条件改变或气候条件变化时，内部易产生结露现象，从而降低母线的绝缘性能。严重时可引发单相接地事故，给发电企业的安全运行带来隐患。造成封闭母线结露的主要因素有：
1.1封闭母线结露的原因
1.1.1运行温度
　　机组运行时，母线内导体和外壳的温度较高。而机组停机后，母线内导体和外壳的温度将快速下降。正常运行时，母线内空气的温度为70℃左右，每立方米空气中饱和水蒸气密度为196.8克，而机组停机后（以环境温度20℃为例），母线内的空气温度则降为20℃，，每立方米空气饱和水蒸气密度为17.28克。也就是说，母线内的空气温度由正常运行时的70℃下降至20℃时，每立方米空气中将有179.52克液态水析出。这些水将严重的影响母线和外壳之间的绝缘。冬季时这种现象更为严重。（以上数据由饱和湿空气表得出）
1.1.2潮气侵入
　　发电机每次停机检修或临修，封闭母线易被空气中的潮气、雨水、浓雾等侵入，造成停机受潮，每次开机均需处理封闭母线的绝缘，严重时影响按时开机。阴雨天开机时封闭母线的绝缘往往更是不合格。严重时会造成开机时间拖延。如不能按时正常开机，每推迟一天，发电企业都将会受到很大的经济损失。
　　为了保护母线和外壳之间的绝缘，在机组运行和停机时要采取相应的措施防止空气结露，造成绝缘下降。
1.2防止母线内空气结露，造成母线绝缘下降的措施及分析
　　目前，国内封闭母线防结露措施主要有以下几种
1.2.1封闭母线外壳内通自然风
　　应用此种方式，一般是在机组停机后和再开机前，为解决封闭母线固体绝缘而采取的一种临时措施。这种方法比较简单，能有效解决机组开机前封闭母线绝缘电阻较低而影响开机的问题。但是这种方法并不能解决封闭母线外壳内空气相对湿度大的问题。特别是水电站，由于封闭母线完全设置在地下涵洞中，周边环境相对湿度大，需很大的通风量才能提高封闭母线的绝缘电阻。
1.2.2封闭母线外壳内充热风
　　这种方法就是在封闭母线的充气管路中加装一热风保养装置，在发电机开机前1-2小时投入热风保养装置，将干燥的热风通入母线夹层，快速的置换出母线内的潮湿空气，50-110分钟后关停热风保养装置启动发电机。这种方法比通自然风有所改进，通入的热风能驱走一部分潮湿空气，还能提高母线内空气的饱和含湿量值，降低相对湿度，使封闭母线的绝缘很快建立起来。但是，由于母线内导体及外壳均为铝制，传热效果好，散热快，故一旦停止加热或沿母线长度方向距加热点较远时会出现降温。随着温度的降低，空气中的水蒸汽将重新凝结成液态水;另一方面，当母线内部湿度很大时，在外部气温降低的过程中，由于内部温度的升高，就会出现外壳内壁表面空气降低到露点温度的逆效应。母线内壁表面会有水滴凝结，严重影响母线的绝缘。这种情况在水电站的封闭母线保护中尤为常见。
1.2.3封闭母线外壳加装恒温加热装置
　　这种方法就是在封闭母线外壳上加装电加热装置，由于封闭母线是从发电机连至变压器等设备，因此，电加热装置需沿封闭母线布置方向依次加装。这样，在开机前为保证封闭母线绝缘电阻达到规定值，先接通电加热装置，给封闭母线加热，以提高封闭母线的绝缘电阻。由此看来，一方面这种方法只能降低外壳内空气的相对湿度，从而提高封闭母线的绝缘电阻，但空气中的水分并没有去除，成本也较高，布置也较困难；另一方面，这种方法对封闭母线漏氢有一定的安全隐患。
1.2.4风循环式空气干燥、净化装置
　　这种方法就是将封闭母线在适当的位置连通，使干燥、净化的空气在封闭母线中形成闭路循环，在空气循环过程中，母线内的空气被连续干燥、净化，不断的除湿。当母线内空气达到一定洁净度时，设备停止循环。这种方法可有效除湿，但运行成本较高，并且在制造、生产和现场安装中必须保证封闭母线外壳的气密性。可适用于各种大型临界、超临界、超超临界机组的封闭母线保护中。
1.2.5憎水性绝缘子
　　这种方法就是将母线与外壳之间的绝缘子采用具有憎水性能的绝缘子。当外壳内的空气结露时，绝缘子的绝缘性能不受影响。，但由于该绝缘子是采用有机材料制成，在高温下容易被老化，使用寿命将受到影响。目前，国内只有极少数发电企业采用此方法，封闭母线绝缘值可达1500MΩ以上。这种方法只是提高了母线内绝缘子的固体绝缘。但并不能解决母线内空气相对湿度大的问题。如遇到阴雨天开机时，此方法效果便不明显,且成本昂贵。对于母线内的污闪和雾闪无任何防治作用。
1.2.6封闭母线外壳内充微正压干燥空气
　　这种方法在国内比较普及。它的方法是对封闭母线外壳内充入经微正压装置过滤后的干燥、洁净的空气。并使封闭母线外壳内的空气压力略高于外界大气压，一般为 300-2500Ра，形成一种气封的作用，这样，外界潮湿的空气及灰尘就不能进入封闭母线外壳，从而保证了封闭母线的绝缘要求。这种方法可有效提高封闭母线绝缘，尤其是在机组停机后，是封闭母线防止绝缘降低的最佳方法之一。微正压装置主要作用用于发电厂封闭母线的保护。其作用是向三相封闭母线提供干燥洁净的空气，使封闭母线内部始终保持在微正压状态。因为当外界温度下降或负荷电流降低引起母线温度下降时，会引起封闭母线内气压降低，微正压装置将提供干燥洁净的空气以维持当温度降低时的预置剩余压力，从而阻止外界潮气及粉尘的进入。微正压装置一般是由空压机（也可利用厂内气源）、空气干燥器、过滤器、储气罐（可不用）、压力控制柜、过压保护系统、及管路等几部分组成。其工艺简单合理、安装方便、成本低，可适用于各种密封性能较差的封闭母线。
　　综上所述，由以上几种方法的可靠性、实用性、制造成本和运行成本、自动控制与简化管理等方面进行综合比对和分析后，推荐防止母线结露，造成绝缘下降的最佳方案为封闭母线外壳内充微正压干燥空气。目前，国内的微正压装置主要有吸附式、冷冻式和高分子膜式三种型号。吸附式微正压装置因其分子筛易失效、配置低、故障率高等原因，已不能符合现阶段大容量封闭母线对气源的要求。而冷冻式微正压装置和高分子膜式微正压装置以其运行指标稳定、维护量低、控制精度高、工艺流程合理等诸多优点，逐步为广大使用者所接受。特别是冷冻式微正压装置，以其压力露点低、流量大等特点，特别适合于各种气密性较差的封闭母线。
1.3关于防止母线的主变升高座、厂变升高座、PT间绝缘降低的改造方案
　　在封闭母线中间段内，由于密封较严，两端有隔断密封，且有微正压装置的保护，则中间段不会进入大量空气而结露，而在封闭母线与主变连接处的主变升高座、厂变升高座和PT间等侧下部每相均留有一排污孔，通过该孔上述几处与外界大气相通。潮气易由排污孔进入，造成停机时受潮。为有效解决上述几处的绝缘，可将微正压装置进行改造，将微正压装置的充气管路延伸至上述几处，并通过手动阀门加以控制。此方案的优点在于，当发电机停机后，打开手动阀门，经微正压装置处理的洁净空气便充入上述几处，在主变和厂变与封闭母线之间进行强制通风，使湿空气不能滞留在这段空间，以对流的形式将潮气排出。达到防止结露及绝缘降低的目的。待开机后将手动阀门关闭，微正压装置恢复正常工作状态。
1.4具体事例
　　关于封闭母线结露导致绝缘降低的情况在各个发电企业均有所发生，这里便不一一例举。
2封闭母线闪烙
　　在一些大型火力发电企业，封闭母线由于长时间运行或缺乏正常的维护，致使封闭母线有些部件老化或变形。如密封垫受力不均匀、法兰盖材质软、法兰漏气、焊缝开裂、母线变形等诸多原因使母线密封不严，外界的灰尘、杂质和潮气便通过各种缝隙进入母线，引起母线闪烙。封闭母线闪烙主要包括污闪和雾闪两种。
2.1造成封闭母线闪烙的原因有：
2.1.1封闭母线污闪的原因
　　污闪主要是因为封闭母线密封不严，导致外界的灰尘和杂质进入母线，并在母线内逐渐沉积下来，久之形成较厚的积灰层，这些灰尘在遇到敲击、震动等特殊情况时易引发污闪事故。或由于母线内导体运行温度下降，致使外界含有粉尘、杂质的空气进入封闭母线，维持了母线内的预置剩余压力。另外，一些大型火力发电企业空气中粉尘和悬浮颗粒含量也严重超标，加剧了母线内空气的污秽程度，引发闪烙。上述情况在高温、干燥地区和大气污染严重地区尤为常见。
2.1.2封闭母线雾闪的原因
　　雾闪主要是因为封闭母线外壳由于自身原因或外力作用产生裂缝，导致雨水、盐雾、化工气体或浓雾进入母线外壳。当母线内水蒸气、盐雾或其他化工气体达到一定百分比浓度时，就易引发雾闪现象。这种情况在南方沿海地区或空气湿度大的地区尤为常见。
2.2解决方案
　　无论是污闪还是雾闪，其主要原因均是因为封闭母线外壳密封不严，导致外界气体或污物进入母线，引发母线放电现象。解决母线闪烙的措施有；
2.2.1对封闭母线的密封性能进行改造
　　这种方法就是对封闭母线的上的所有密封垫予以统一更换，如更换密封盘套（盘式绝缘子）、更换母线支持绝缘子底座密封胶垫、更换窥视窗密封胶垫、查找母线本体上的沙眼进行补焊… …等。工作完成后做捡漏实验。这种方法工作量大，要求高，工作周期长，但可有效的防止外界气体或杂质进入母线而引发闪烙。
2.2.2投入使用微正压装置
　　微正压装置的主要作用是向三相封闭母线提供干燥、洁净的空气，使封闭母线内部气压始终保持在微正压状态，当外界温度下降或负荷电流降低引起母线温度下降时，会引起封闭母线内气压降低。微正压装置将提供干燥、洁净的空气以维持当温度降低时的预置剩余压力，完全起到了气封的作用。从而阻止了潮气及杂质的进入。针对不同的情况，相对的投入微正压装置，可起到不同的效果。当空气中污物或灰尘较多时，投入使用微正压装置，母线内充满了干燥、洁净的空气，这些洁净空气填补了母线内的预置剩余压力，起到了气封的作用。可防止外界的污物或灰尘继续进入母线。从而起到了预防母线污闪的作用。当空气中的雨雾或其它气体较浓时，投入使用微正压装置，经微正压装置处理的干燥、洁净的空气首先会稀释母线中的气体，并经由母线自身的一些缝隙排出，随着洁净空气源源不断地充入母线，母线中的气体被全部稀释、排出。最终，母线内完全被洁净的空气所取代，避免了母线发生雾闪的可能。

2.3具体事例
　　 2005年2月份，株洲电厂#3机组发生一起电气方面基建遗留问题造成的非计划停运事故。因主厂房A排墙外发电机封闭母线 C相人孔门在基建安装时，防水密封圈有一小段未卡入密封槽内,造成雨水渗漏进封闭母线内。此处的积水，直下顺流至高厂变C相的封闭母线盘式绝缘子上，造成了C相接地。
3封闭母线火烧损
　　华电国际电力股份有限公司《火力发电企业安全性综合评价标准》第2.3.1.1.8中明确规定；封闭母线导体或外壳运行温度超过允许值扣10分。
　　水力电力部电力规划设计院颁发《导体和电器选择设计技术规定》第2.4.5中明确规定；在进行封闭母线的热平衡计算时，导体最高允许温度不宜大于+90℃，外壳最高允许温度不应大于+70℃。
　　随着大容量发电机的普遍应用，发电机出线的大电流全连式离相封闭母线也被广泛应用。但从设计、制造和运行都较少考虑母线本身的发热和损耗。因此，采用全连式离相封闭母线后虽具有磁屏蔽、防止发电机出口短路、提高母线的动动稳定能力和防止发生母线绝缘子污闪事故等很多优点，但也存在母线损耗增大，发电机出线箱在正常运行中温度较高的问题。由于当前现有的母线热故障测试技术有限，特别是出线箱和封闭母线内温度超限点更不容易被人发现。随着时间的推移，温度超限处将因发热而加速氧化，进而造成烧毁母线或接点的更大事故。这种情况在夏天时更为严重。

3.1封闭母线发热的原因

　　引起封闭母线发热的因素有：

3.1.1铝制的封闭母线外壳处在导体所产生的交变磁场中，产生电流，引起发热
3.1.2 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母线的外壳，导致其温度逐渐升高
3.2解决措施
3.2.1改造冷冻式微正压装置来降低母线的温度
　　这种方法就是对冷冻式微正压装置的充气和取样管路进行改造，以空气对流的形式，把封闭母线内因导体高温辐射和空气对流产生的湿热空气置换出来，从新注入低温、干燥的气体。以此来降低母线的温度。冷冻式微正压装置的核心部件是冷冻式干燥器
3.2.2改造的具体步骤为：

3.2.2.1在取样管的靠近母线处加装一三通，三通的一端与原取样管相连，另一端加一手动阀门，阀门的后端加一排气电磁阀”。
3.2.2.2在封闭母线外壳上加一远红外线测温装置，电源由冷冻式微正压装置的控制柜取出，当远红外线装置监测出母线外壳温度过高时，发出信号给冷冻式微正压装置，同时，并打开取样管路上的排气电磁阀。经冷冻式微正压装置处理的低温、干燥的洁净空气便源源不断地充入封闭母线，将封闭母线内的高温、湿热的空气置换掉，由加装的排气电磁阀排出，形成一种空冷循环。当远红外线测温装置监测母线温度正常时，便停止监测，冷冻式微正压装置恢复正常工作状态。
　　这种方法工艺简单，容易施工，可有效的预防封闭母线的发热，对预防封闭母线的火烧损有积极的预防作用。

3.3具体事例
　　绥中发电有限责任公司 2台800MW机组相继投运后，存在封闭母线外壳连接处在大负荷情况下局部过热的问题，经常出现100℃上的局部高温现象。严重时在局部过热点测得的温度曾高达420℃，造成紧固螺栓烧红，铝制短路条开裂、融化。

4封闭母线漏氢
　　《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》国家电力公司2000-9-28发布，为防止氢冷发电机的氢气漏入封闭母线，在发电机出线箱与封闭母线连接处应装设隔氢装置，并在适当地点设置排氢孔… …应按时检测氢冷发电机油系统。主油箱内、封闭母线外壳内的氢气体积含量超过1%时，应停机查漏消缺。

　　发电机向封闭母线漏氢主要有两种：
4.1发电机出线套管漏氢及解决方案
　　发电机运行过程中由于振动等原因造成定子线圈和出线套管的损坏，引起氢气泄漏，这是一种频发的可能造成严重事故的缺陷。发电机出线套管漏氢，氢气直接进入母线，这种情况极为严重。由于发电机内的氢气压力在3公斤左右，当发电机套管因老化或其他原因造成密封不严时，氢气就会由此进入母线。当母线的氢气压力达到一定比例时，就会发生“自鸣“反应，造成母线爆炸。出现重大设备事故。另外，各个发电企业的情况也不尽相同。有些发电企业，发电机与封闭母线连接处没有排氢孔，且无氢气监测设备，一旦出现漏氢情况，后果将极为严重；有些发电企业，发电机与封闭母线连接处设有排氢孔，当套管出现漏氢情况时，大量的氢气会由排氢孔排出，由于氢气有很强的渗透能力，少量的氢气会通过盘式绝缘子而渗入到封闭母线内。这时，如果投入使用微正压装置，氢气便会被阻挡在盘式绝缘子之外，封闭母线内经微正压装置处理的干燥、洁净的空气便起到了气封的作用，防止氢气渗入母线外壳。

4.2封闭母线现场其他途径漏氢及解决方案
　　封闭母线现场其他途径漏氢，导致母线现场周围存在大量氢气。有些发电企业，封闭母线现场周围设有很多氢气设备。如氢干器、氢气循环设备、氢气监测设备等…，这些设备如一旦出现故障而没有及时发现并排除，就会出现现场漏氢事故。由于氢气的渗透能力很强，会有部分氢气透过母线上的缝隙、焊缝的沙眼及密封不严的法兰等处，进入母线外壳。这时，如遇到封闭母线瓷瓶脏污，产生微弱的放电，将会对母线造成安全隐患。解决办法，投入使用微正压装置，经微正压装置处理的干燥、洁净的空气可起到气封的作用，可有效的防止氢气渗入母线。微正压装置的运行方式就是由此而提出的。

4.3具体事例
1987年陡河发电厂7号机由于套管漏氢造成封闭母线爆炸(当时还没有在线漏氢检测仪)。1998年盘山电厂1号发电机运行中漏氢检测仪正确动作，及早发现定子线棒磨损缺陷，避免了定子线圈相间短路事故的发生。

5、结论
　　对于任何一家发电企业来讲，提高设备的监测和预防工作的费用对成本或投资影响很小，而事故的发生会造成极大的损失，任何事故对企业来讲都是不能接受的。通过对封闭母线4种隐患的分析和总结，可以看出，花不高的成本投入一台冷冻式微正压装置，却可以取得很多效果。它即可以提高母线的绝缘，又能防止母线闪烙、火烧损，更重要的是在一定程度上防止氢气向母线渗漏，对母线起到了多级保护。减少了母线捡漏的次数，节省了大量的维修费用（维修时的人工费、材料费、机械台班费累计每年节约资金3万元）。把工作人员从维护母线的繁重工作中解脱出来。在有些发电企业只是为了单纯的提高母线的绝缘问题，花费几十万元改造增水性绝缘子，有的加装电加热技术，这样做无形中增加了封闭母线运行、维护的成本。其实，这些工作的效果和微正压装置的使用效果完全相同，但后者拥有经济性、安全性、可比性等诸多优点，.对封闭母线的全方位立体保护有着重要作用。

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