某电厂封闭母线交流耐压放电检查及处理

黄世超，罗 勇，刘 凯

(雅砻江流域水电开发有限公司，成都 610051)

0 引言

封闭母线是一种常用的接线方式，主要应用于发电机变压器组一体化装备，通常分为共箱封闭母线和离相封闭母线。离相封闭母线具有避免相间短路、减少相间短路电动力、消除钢结构发热、维护工作量小、运行可靠性高等优点，作为大电流传输装置[1]广泛应用于100 MW以下的发电机出口至主变低压侧之间。

某大型水力发电厂发电机组采用离相封闭母线作为发电机、主变压器、厂用变压器、励磁变压器的连接装置，电压等级20 kV(AC)，采用空气自然冷却形式。封闭母线的导体与地之间的设备有：绝缘子、电流互感器、电压互感器、避雷器、电压传感器、绝缘隔板[2]。

1 异常现象

在机组检修期间，对封闭母线内的所有设备进行了拆解、检修、回装。回装完成后检查各设备无明显异常，按计划对封闭母线做交流耐压试验。试验前测试离相封闭母线各段的绝缘电阻阻值正常，满足交流耐压试验条件。

交流试验期间，A相及B相在封闭母线内部出现“啪”“啪”的放电声。耐压试验设备上显示电压已达到43 kV，放电期间电压无明显变化，电流值无波动。C相在PT柜处击穿点出现可见光，耐压试验设备上显示击穿电压已达到45 kV，击穿瞬间电压降至0 V，电源开关跳闸。

2 异常原因分析及查找

2．1 结构分析

依据设备试验时的条件及状态可知，试验时，电压互感器和避雷器均与封闭母线脱离，设备间距大于2 m；封闭母线与发电机、主变压器、厂用变压器、励磁变压器之间的软连接均已拆除，间距为400 mm。初步分析可知，试验放电现象与上述设备无关。

由现象可知，C相的放电点在放电瞬间有明显的可见光，通过录制的视频可以清晰识别故障点就在PT柜内，具体位置还需要进一步判断。

A相和B相的放电点与PT柜无关，存在于封闭母线内部。由于封闭母线内部设备有绝缘子、电流互感器和空气，考虑到空气间隙距离为260 mm，远高于20 kV的电气安全距离180 mm，基本排除空气击穿可能性。初步判断故障点可能与电流互感器和绝缘子相关。

2．2 异常原因查找

(1) C相PT柜放电分析

由PT柜结构可知，PT柜分为三个隔断，其中两端的隔断都是安装的PT，高压侧与地之间为绝缘隔板，由于放电瞬间可见的绝缘隔板侧没有电弧光，因此可以判定放电点在中间隔断[3]。拆除PT柜侧面的密封板后，进入PT柜中间隔断检查，未发现明显的放电痕迹，为排除污闪影响，对绝缘隔板和电压传感器表面进行了清洁。检查无遗留物后对设备再次开展耐压试验并采用手机录像方式进行记录，试验中再次出现放电击穿现象。结合录像分析，放电点在高压侧与中性点电缆间。测量两者尺寸，PT柜高压侧静触头与中性点电缆最近点间距为120 mm，即空气间距为120 mm。初步分析放电原因为空气间距偏小，中性点电缆已使用8年，表皮绝缘老化导致绝缘能力下降，叠加空气间隙偏小最终导致放电击穿现象。往年一直试验能正常通过是由于电缆无老化、绝缘能力较强，与空气绝缘叠加后能承受48 kV电压。

(2) A、B相放电原因查找

由放电现象可知，故障点应该在电流互感器和绝缘子[4]上，可排除掉PT柜绝缘隔板。

封闭母线的绝缘子有三种：一种是盘式绝缘子，安装于封闭母线各接口处，起支撑和定位作用；一种是柱式陶瓷绝缘子，安装于封闭母线中间，起支撑作用；最后一种则是安装于GCB内隔离刀闸和接地刀闸底部起支撑的绝缘件。考虑到检修过程中所有的柱式绝缘子全部开展过拆装检查，未发现明显的裂纹，因此其放电的可能性较低。盘式绝缘子平时无工作及机械振动，损坏的可能性较低，且盘式绝缘子直线尺寸与空气间隙一致，为260 mm，因此放电可能性也较低。综合上述分析，故障点排查应重点放在GCB内和电流互感器处。为排除GCB内绝缘件放电可能，在GCB放置手机进行录像，通过录像可知，放电点与GCB内支撑件无关，同时通过放电声音的位置判断，电流互感器处的可能性较高。

电流互感器[5]的接地端共2类，一类是支撑螺栓，另一类是二次接线端子及电缆。由于放电是间断性的且电压并没有明显降低，二次电缆为软线且在封闭母线内有一定的裕度。初步判断电流互感器本体损坏可能性较低，即支撑螺栓及二次接线端子处应无明显缺陷，故障点可能是二次电缆，将二次电缆原有的预留长度缓慢拉出封闭母线，检查发现二次电缆表面有明显的破洞且可见内部导线，放电点明确。故障原因可能是二次电缆由于长时间运行时轻微震动导致下沉量日积月累的增大，进而缩短了与导体的间距，最终因间距偏小、安全距离不足出现试验过程中间隙性击穿放电现象。

3 现场处理

(1) C相PT柜处

检查发现C相中性点电缆长度有一定的预留量，因此将中性点电缆缓慢下压，在确保电缆曲率的前提下将电缆与高压侧静触头的间距由120 mm调整至250 mm。经再次耐压试验，无放电等异常现象，故障已消除。

(2) A、B相CT处

将CT二次线缓慢拉出封闭母线，至有些微拉力后再将二次线往封闭母线内放入20 mm长作为预留量。对拉出的长度约200 mm电缆，检查破损位置，使用绝缘带进行缠绕防护并将电缆固定。经再次耐压试验，无放电等异常现象，故障已消除。

4 后续排查

对机组检修中能打开的PT柜重新开柜检查并对PT柜内中性点电缆与高压侧静触头的距离进行了调整、测量及记录，后续检修工作中对数据进行复核，出现安全距离不足时及时调整。

对机组检修中能打开的CT进行了检查，检查发现绝大部分二次电缆均存在裕度过长且有不同程度的下沉现象，对设备安全稳定运行有直接影响。因此对所有二次电缆均将多余的长度抽出封闭母线，仅在封闭母线内保留20 mm长的裕度。

5 结论

封闭母线是全封闭式设备，维护量小，故障率极低，导体与地之间的安全距离通常足够。一般出现接地故障是因为安全距离不足。

由上述案例可知，CT二次线在封闭母线内预留的长度应适当，不宜过长，否则易因沉降导致接地故障。PT的中性线电缆在满足弯曲半径的前提下，与高压侧应保持至少180 mm的间距。这样才能满足设备安全距离要求，保障设备安全可靠运行。