浅谈环境污染对电厂电气设备绝缘的影响

浅谈环境污染对发电企业离相封闭母线绝缘的影响梁洪军【摘要】介绍环境污染对封闭母线绝缘性能的影响，简述封闭母线在绝缘性能方面发生事故的几种形式，并结合实际事例，初步找出因火电厂周边环境污染而影响封闭母线绝缘的一些规律。【关键词】环境污染离相封闭母线绝缘闪络结露微正压装置结露一．概述随着人类文明的发展与进步，能源的消耗也越来越大，随之造成的负面影响是，人类生产和生活的环境逐步恶化与污染。环境污染不仅破坏了生物的生存环境，影响了人们正常的生产、生活，而且直接威胁着人类的健康。在正常的环境中，对电厂电气设备而言，无论设备处于运行状态还是处于备用状态或主要辅助设备处于联动备用状态，要求电气设备在内部过电压或长期运行条件下，设备均能可靠运行。但由于人类活动所产生的工业污染，使局部地区环境状态逐渐恶化，并随着人类的活动而逐步扩散。所产生的各种个样固体、液体、气体和粉尘、颗粒等物，与自然界中的雨、雪、雾、冰等恶劣气候条件相作用，对电气设备的外绝缘造成极大的影响，导致其绝缘强度大大降低，不仅可能在过电压的情况下产生闪络，还可能在长期运行电压下产生“误会闪络”，造成电气设备的停机事故。据统计，由于电气设备的绝缘下降引发的绝缘下降闪络事故呈逐年上升之势，为此，进一步了解环境污染对电气设备的绝缘影响，成为许多电力企业的研究课题。本文主要以火力发电企业的离相封闭母线为研究对象，重点讨论环境污染对封闭母线绝缘性能的影响，以及由此而引发的闪络和结露等问题。之所以选择离相封闭母线作为研究对象，主要是因为其有着特殊的建筑结构(一半在室内、一半在室外）,具有室内和室外电气设备的典型特征。二．事故的发生1.2009年1月21日14时04分，河北某热电厂#10机组封闭母线接地，发电机定子接地保护动作，发电机掉闸，大联锁保护动作，机组停运。定子接地保护动作后，根据保护装置动作记录及发电机故障录波器报告显示，确定发电机-变压器组一次部分存在B相接地故障。拆开发电机出口伸缩节检查，发现发电机封闭母线侧B相绝缘为零，进一步检查确定故障点在B相主变位置封闭母线密封绝缘子处，其上面存在结冰现象，造成B相接地短路故障。对故障部位处理后，1月23日4时，机组与系统并列。其发生事故部位图片如图1所示2.2006年8～9月期间，河北另一发电厂#3机组故障录波器频繁启动报警，发电机零序电压超限（8V报警，15V动作跳闸），初步怀疑C相封闭母线和出线存在绝缘薄弱点。在拆除厂变高压侧升高座盖板时，发现B、C相盖板缝隙处有少量水向外流出，彻底拆除后发现C相封闭母线内积存的水份最多，向封闭母线筒内观察，支持绝缘子表面均附着大量水滴。从而得出结论：此次发电机零序电压超限的主要原因是发电机封闭母线B、C相受潮严重所致。图1河北某热电厂10号机组B相主变位置封闭母线盆式绝缘子非计划停运事故部位图片以上两起事故并非单个的案例，近年来在河北、内蒙、河南、天津等省份，相继出现因离相封闭母线绝缘下降而引发的无法起机和非计划停机等事故。因此，认真分析研究造成封闭母线绝缘下降的原因，并避免事故的频繁发生，成为许多电力企业的当务之急。三．离相封闭母线绝缘下降的原因分析笔者认为，造成封闭母线绝缘下降的因素主要有两个；封闭母线结露结露的物理概念就是水蒸气遇冷变成小水滴，我们将这个概念引入到运行的封闭母线中国标GB/T8349—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：金属封闭母线在正常使用条件下运行时，各部位的温度和温升应符合表1的要求表1金属封闭母线最热点的温度和温升的允许值金属封闭母线的部件最高允许温度℃最高允许温升.K导体9050螺栓紧固的导体或外壳的接触面镀银10565不镀7030外壳7030外壳支持结构7030绝缘件按GB/T11021由绝缘材料种类确定注：金属封闭母线用螺栓紧固的导体或外壳的接触面不应用不同的金属或金属镀层构成。影响；3.固体废弃污染物固体废弃物指的是人类在生产和生活中丢弃的固体和泥状物，如采矿业的废石、尾矿、煤矸石；工业生产中的高炉渣、钢渣；农业生产中的秸秆、人畜粪便；核工业及某些医疗单位的放射性废料；城市垃圾等等。这些废弃物长时间暴露在空气中，在阳光、雨、风等自然因素作用下，有些物质（例如熟石灰、粉煤灰等）会粉化。粉尘、颗粒会随风漂流，当落到电气设备的外表面时，在表面形成污秽层，当污秽达到一定程度时，造成电气设备表面绝缘下降。在有些火力发电厂，电厂周边有很多的化工厂、石灰厂、炼焦厂、水泥厂和电厂的储灰厂等，这些厂矿每天都要产生大量的粉尘或固体颗粒漂浮物。当粉尘和固体颗粒漂浮物侵入进封闭母线后，当封闭母线内空气湿度很大时，这些粉尘或固体颗粒漂浮物中的可离子化物质会逐渐溶于水中，在导体和绝缘子表面形成一层导电水膜。污物中的可离子化物质决定了水膜的导电率，此水膜构成了沿导体和绝缘子表面的导电通路,从而有泄漏电流沿绝缘子表面穿过,即导致母线绝缘大幅度降低；

4.磁污染磁污染已成为公认的继大气污染、水质污染、土壤污染之后的第四大污染，在电气设备运行过程中，每一台电气设备，都可以形成一个电磁场。每个磁场都会产生一定的电磁辐射。当多台电气设备同时运行时，就会产生电磁相互干扰，导致现场磁场紊乱。磁场紊乱后，导体中的运行电流受磁场变化干扰，也会产生一定的波动。当波动电流变化较大时，就会产生一定的泄露电流，破坏电气设备的绝缘层，导致电气设备发生闪络。我们知道，每个电厂的封闭母线其密封效果都不是很严，都存在多多少少的泄漏量，因此封闭母线内都有一定的灰尘和悬浮颗粒，当封闭母线的导体通过电流时，会在整个封闭母线内形成一个强磁场，这些灰尘和悬浮颗粒在这种强磁场的干扰下，形成带电粒子。这些带电粒子随着气流的流动在封闭母线内形成空间电荷，当电荷密度达到一定值时，会引起母线的击穿或闪络，从而造成封闭母线的严重危害。以上几种污染，严重威胁着封闭母线及其他电气设备的安全运行与绝缘指标。四．总结在众多的发电企业中，运行人员会经常发现，发电机在运行过程中，无论是输出电流还是电压，经常会有很大的波动，这种现象，在特殊天气或大修结束后起机时尤为严重。虽然有励磁系统进行励磁，但这种波动却时常发生。其主要原因就是电流在输出过程中，负载导体表面或绝缘子表面和瓷裙内落有污秽，受潮以后耐压强度降低，在绝缘子表面形成放电回路，使泄漏电流增大，当达到一定值时，造成表面击穿放电。或由于电力系统中发生某种过电压，在过电压的作用下使绝缘子表面放电。导致电流在导体表面或绝缘子表面发生放电现象，引发轻微的闪烙事故，只不过这种闪络的放电规模很小，负载导体表面或绝缘子表面所附着的污秽很少，造成的闪络也很小，不足以影响机组的安全运行，所以，这种闪络并没有引起人们的足够重视，但这种闪络是确确实实存在的，同时，这种闪络所