淺談環(huán)境污染對(duì)電廠電氣設(shè)備絕緣的影響

淺談環(huán)境污染對(duì)發(fā)電企業(yè)離相封閉母線絕緣的影響梁洪軍【摘要】介紹環(huán)境污染對(duì)封閉母線絕緣性能的影響，簡(jiǎn)述封閉母線在絕緣性能方面發(fā)生事故的幾種形式，并結(jié)合實(shí)際事例，初步找出因火電廠周邊環(huán)境污染而影響封閉母線絕緣的一些規(guī)律。【關(guān)鍵詞】環(huán)境污染離相封閉母線絕緣閃絡(luò)結(jié)露微正壓裝置結(jié)露一．概述隨著人類文明的發(fā)展與進(jìn)步，能源的消耗也越來(lái)越大，隨之造成的負(fù)面影響是，人類生產(chǎn)和生活的環(huán)境逐步惡化與污染。環(huán)境污染不僅破壞了生物的生存環(huán)境，影響了人們正常的生產(chǎn)、生活，而且直接威脅著人類的健康。在正常的環(huán)境中，對(duì)電廠電氣設(shè)備而言，無(wú)論設(shè)備處于運(yùn)行狀態(tài)還是處于備用狀態(tài)或主要輔助設(shè)備處于聯(lián)動(dòng)備用狀態(tài)，要求電氣設(shè)備在內(nèi)部過(guò)電壓或長(zhǎng)期運(yùn)行條件下，設(shè)備均能可靠運(yùn)行。但由于人類活動(dòng)所產(chǎn)生的工業(yè)污染，使局部地區(qū)環(huán)境狀態(tài)逐漸惡化，并隨著人類的活動(dòng)而逐步擴(kuò)散。所產(chǎn)生的各種個(gè)樣固體、液體、氣體和粉塵、顆粒等物，與自然界中的雨、雪、霧、冰等惡劣氣候條件相作用，對(duì)電氣設(shè)備的外絕緣造成極大的影響，導(dǎo)致其絕緣強(qiáng)度大大降低，不僅可能在過(guò)電壓的情況下產(chǎn)生閃絡(luò)，還可能在長(zhǎng)期運(yùn)行電壓下產(chǎn)生“誤會(huì)閃絡(luò)”，造成電氣設(shè)備的停機(jī)事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于電氣設(shè)備的絕緣下降引發(fā)的絕緣下降閃絡(luò)事故呈逐年上升之勢(shì)，為此，進(jìn)一步了解環(huán)境污染對(duì)電氣設(shè)備的絕緣影響，成為許多電力企業(yè)的研究課題。本文主要以火力發(fā)電企業(yè)的離相封閉母線為研究對(duì)象，重點(diǎn)討論環(huán)境污染對(duì)封閉母線絕緣性能的影響，以及由此而引發(fā)的閃絡(luò)和結(jié)露等問(wèn)題。之所以選擇離相封閉母線作為研究對(duì)象，主要是因?yàn)槠溆兄厥獾慕ㄖY(jié)構(gòu)(一半在室內(nèi)、一半在室外）,具有室內(nèi)和室外電氣設(shè)備的典型特征。二．事故的發(fā)生1.2009年1月21日14時(shí)04分，河北某熱電廠#10機(jī)組封閉母線接地，發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)動(dòng)作，發(fā)電機(jī)掉閘，大聯(lián)鎖保護(hù)動(dòng)作，機(jī)組停運(yùn)。定子接地保護(hù)動(dòng)作后，根據(jù)保護(hù)裝置動(dòng)作記錄及發(fā)電機(jī)故障錄波器報(bào)告顯示，確定發(fā)電機(jī)-變壓器組一次部分存在B相接地故障。拆開(kāi)發(fā)電機(jī)出口伸縮節(jié)檢查，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)封閉母線側(cè)B相絕緣為零，進(jìn)一步檢查確定故障點(diǎn)在B相主變位置封閉母線密封絕緣子處，其上面存在結(jié)冰現(xiàn)象，造成B相接地短路故障。對(duì)故障部位處理后，1月23日4時(shí)，機(jī)組與系統(tǒng)并列。其發(fā)生事故部位圖片如圖1所示2.2006年8～9月期間，河北另一發(fā)電廠#3機(jī)組故障錄波器頻繁啟動(dòng)報(bào)警，發(fā)電機(jī)零序電壓超限（8V報(bào)警，15V動(dòng)作跳閘），初步懷疑C相封閉母線和出線存在絕緣薄弱點(diǎn)。在拆除廠變高壓側(cè)升高座蓋板時(shí)，發(fā)現(xiàn)B、C相蓋板縫隙處有少量水向外流出，徹底拆除后發(fā)現(xiàn)C相封閉母線內(nèi)積存的水份最多，向封閉母線筒內(nèi)觀察，支持絕緣子表面均附著大量水滴。從而得出結(jié)論：此次發(fā)電機(jī)零序電壓超限的主要原因是發(fā)電機(jī)封閉母線B、C相受潮嚴(yán)重所致。圖1河北某熱電廠10號(hào)機(jī)組B相主變位置封閉母線盆式絕緣子非計(jì)劃停運(yùn)事故部位圖片以上兩起事故并非單個(gè)的案例，近年來(lái)在河北、內(nèi)蒙、河南、天津等省份，相繼出現(xiàn)因離相封閉母線絕緣下降而引發(fā)的無(wú)法起機(jī)和非計(jì)劃停機(jī)等事故。因此，認(rèn)真分析研究造成封閉母線絕緣下降的原因，并避免事故的頻繁發(fā)生，成為許多電力企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。三．離相封閉母線絕緣下降的原因分析筆者認(rèn)為，造成封閉母線絕緣下降的因素主要有兩個(gè)；封閉母線結(jié)露結(jié)露的物理概念就是水蒸氣遇冷變成小水滴，我們將這個(gè)概念引入到運(yùn)行的封閉母線中國(guó)標(biāo)GB/T8349—2000中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《金屬封閉母線》[S]，5.6條，金屬封閉母線各部位的允許溫度和溫升：金屬封閉母線在正常使用條件下運(yùn)行時(shí)，各部位的溫度和溫升應(yīng)符合表1的要求表1金屬封閉母線最熱點(diǎn)的溫度和溫升的允許值金屬封閉母線的部件最高允許溫度℃最高允許溫升.K導(dǎo)體9050螺栓緊固的導(dǎo)體或外殼的接觸面鍍銀10565不鍍7030外殼7030外殼支持結(jié)構(gòu)7030絕緣件按GB/T11021由絕緣材料種類確定注：金屬封閉母線用螺栓緊固的導(dǎo)體或外殼的接觸面不應(yīng)用不同的金屬或金屬鍍層構(gòu)成。影響；3.固體廢棄污染物固體廢棄物指的是人類在生產(chǎn)和生活中丟棄的固體和泥狀物，如采礦業(yè)的廢石、尾礦、煤矸石；工業(yè)生產(chǎn)中的高爐渣、鋼渣；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的秸稈、人畜糞便；核工業(yè)及某些醫(yī)療單位的放射性廢料；城市垃圾等等。這些廢棄物長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中，在陽(yáng)光、雨、風(fēng)等自然因素作用下，有些物質(zhì)（例如熟石灰、粉煤灰等）會(huì)粉化。粉塵、顆粒會(huì)隨風(fēng)漂流，當(dāng)落到電氣設(shè)備的外表面時(shí)，在表面形成污穢層，當(dāng)污穢達(dá)到一定程度時(shí)，造成電氣設(shè)備表面絕緣下降。在有些火力發(fā)電廠，電廠周邊有很多的化工廠、石灰廠、煉焦廠、水泥廠和電廠的儲(chǔ)灰廠等，這些廠礦每天都要產(chǎn)生大量的粉塵或固體顆粒漂浮物。當(dāng)粉塵和固體顆粒漂浮物侵入進(jìn)封閉母線后，當(dāng)封閉母線內(nèi)空氣濕度很大時(shí)，這些粉塵或固體顆粒漂浮物中的可離子化物質(zhì)會(huì)逐漸溶于水中，在導(dǎo)體和絕緣子表面形成一層導(dǎo)電水膜。污物中的可離子化物質(zhì)決定了水膜的導(dǎo)電率，此水膜構(gòu)成了沿導(dǎo)體和絕緣子表面的導(dǎo)電通路,從而有泄漏電流沿絕緣子表面穿過(guò),即導(dǎo)致母線絕緣大幅度降低；

4.磁污染磁污染已成為公認(rèn)的繼大氣污染、水質(zhì)污染、土壤污染之后的第四大污染，在電氣設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，每一臺(tái)電氣設(shè)備，都可以形成一個(gè)電磁場(chǎng)。每個(gè)磁場(chǎng)都會(huì)產(chǎn)生一定的電磁輻射。當(dāng)多臺(tái)電氣設(shè)備同時(shí)運(yùn)行時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電磁相互干擾，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)磁場(chǎng)紊亂。磁場(chǎng)紊亂后，導(dǎo)體中的運(yùn)行電流受磁場(chǎng)變化干擾，也會(huì)產(chǎn)生一定的波動(dòng)。當(dāng)波動(dòng)電流變化較大時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一定的泄露電流，破壞電氣設(shè)備的絕緣層，導(dǎo)致電氣設(shè)備發(fā)生閃絡(luò)。我們知道，每個(gè)電廠的封閉母線其密封效果都不是很嚴(yán)，都存在多多少少的泄漏量，因此封閉母線內(nèi)都有一定的灰塵和懸浮顆粒，當(dāng)封閉母線的導(dǎo)體通過(guò)電流時(shí)，會(huì)在整個(gè)封閉母線內(nèi)形成一個(gè)強(qiáng)磁場(chǎng)，這些灰塵和懸浮顆粒在這種強(qiáng)磁場(chǎng)的干擾下，形成帶電粒子。這些帶電粒子隨著氣流的流動(dòng)在封閉母線內(nèi)形成空間電荷，當(dāng)電荷密度達(dá)到一定值時(shí)，會(huì)引起母線的擊穿或閃絡(luò)，從而造成封閉母線的嚴(yán)重危害。以上幾種污染，嚴(yán)重威脅著封閉母線及其他電氣設(shè)備的安全運(yùn)行與絕緣指標(biāo)。四．總結(jié)在眾多的發(fā)電企業(yè)中，運(yùn)行人員會(huì)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，無(wú)論是輸出電流還是電壓，經(jīng)常會(huì)有很大的波動(dòng)，這種現(xiàn)象，在特殊天氣或大修結(jié)束后起機(jī)時(shí)尤為嚴(yán)重。雖然有勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行勵(lì)磁，但這種波動(dòng)卻時(shí)常發(fā)生。其主要原因就是電流在輸出過(guò)程中，負(fù)載導(dǎo)體表面或絕緣子表面和瓷裙內(nèi)落有污穢，受潮以后耐壓強(qiáng)度降低，在絕緣子表面形成放電回路，使泄漏電流增大，當(dāng)達(dá)到一定值時(shí)，造成表面擊穿放電。或由于電力系統(tǒng)中發(fā)生某種過(guò)電壓，在過(guò)電壓的作用下使絕緣子表面放電。導(dǎo)致電流在導(dǎo)體表面或絕緣子表面發(fā)生放電現(xiàn)象，引發(fā)輕微的閃烙事故，只不過(guò)這種閃絡(luò)的放電規(guī)模很小，負(fù)載導(dǎo)體表面或絕緣子表面所附著的污穢很少，造成的閃絡(luò)也很小，不足以影響機(jī)組的安全運(yùn)行，所以，這種閃絡(luò)并沒(méi)有引起人們的足夠重視，但這種閃絡(luò)是確確實(shí)實(shí)存在的，同時(shí)，這種閃絡(luò)所