摘 要:针对发电机机组封闭母线外壳局部过热现象，分析原因，选择最佳解决方案进行处理。
1.概述
广东红海湾发电有限公司一期扩建项目为2x660 MW发电机组，660 MW发电机至主变低压侧间采用全连式分相封闭母线连接。封闭母线外壳为铝制，分段制造，安装时各段之间焊接而成一条完整的分相母线，共分A、B、C三相。每相母线各装在单独的铝制外壳内，三相母线外壳在末端用短路板连接起来。整条封闭母线外壳对地绝缘，在两侧短路板处各设一个安全接地点。封闭母线与主变低压侧采用铝制活动套筒连接结构(图1)，上活动套筒内径大，称为大筒，下活动套筒内径小，称为小筒，为了防止潮气进入活动套筒内部，在大、小之间的空隙填充了橡胶密封圈。检修时，拆除上活动套筒与封闭母线连接的螺栓，上活动套筒即落下和下套筒重合，露出内部软连接，便于检修。
图1 铝制活动套筒结构
2.故障现象
汽轮发电机组启动时，要将常温下的汽轮机定、转子加热至约560℃，为了保证巨大的金属结构在这一过程中热膨胀均匀，就要求在不同负荷时，停留一定的时间，从而使得汽轮机定、转子均匀膨胀，这一过程称为暖机。2010年10月30日上午10时，3号发电机首次启动带负荷暖机(150MW)，巡查人员发现3号主变低压侧A相活动套筒部位温度达到124℃，而B、C相同样部位约32℃。在机组负荷不变情况下，采用红外热成像对3号主变对过热部位进行定位，发现热源来自于主变与活动套筒连接螺栓。
3.故障分析
大电流导体附近存在强大的交变磁场，位于其中的构件由于涡流和磁滞损耗发热。全连式分相封闭母线，其三相外壳在端部通过短路板连通形成闭合回路，这就构成了类似以母线导体为一次侧、外壳为二次侧的三相1：1的空心变压器。机组正常运行时流过三相封闭母线外壳的电流大小相等，方向互差120度，因封闭母线与发电机、主变、厂变等设备连接处设了短路板，且一般采用橡胶波纹套筒封闭软连接部位，所以正常情况下封闭母线外壳不会发热，短路板处对地电流也很小。
红海湾发电厂采用铝制活动套筒封闭软连接部位，若橡胶密封圈放置不当，则会出现封闭母线外壳与变压器外壳连通情况。封闭母线外壳与3号主变外壳相连后，本应通过母线末端短路板抵消的外壳感应电流通过活动套筒后再通过变压器导入大地。形成“地——变压器外壳——螺栓——母线套筒——短路板——接地线——地”的电流循环。而且活动套筒与主变连接法兰面有橡胶密封垫，(与密封圈不同，该密封中间有螺栓穿过)，故外壳电流只能通过接触较好的螺栓，由于电流较大(测量到189A)，从而使连接螺栓发热。机组660MW时从红外成像图上可以明显看到，在活动套筒橡胶密封圈位置的温度与活动套筒上下连接法兰温度一致，均达到了275℃。
4.处理措施
(1)感应电流疏导法
该方法为临时措施，因为当时机组必须赶在11月1日0点前带上满负荷，停机处理的时间已经不够。磨去温度较低螺栓部位的油漆，使通过相对小电流的螺栓接触良好，分流感应电流，降低过热螺栓的电流。处理完成，在发电机功率不变情况下，过热螺栓温度从超过150℃降低到56℃，但相对其它温度低的螺栓仍高出20℃以上。机组缓慢升高出力，活动套筒部位温度缓慢上升，最终机组满出力时，三相活动套筒部位最热点都达到了250℃以上。可见电流疏导法不能彻底解决问题。
(2)感应电流阻断法
①方案1。全部将3号主变连接法兰处螺栓做绝缘处理。将封闭母线与主变连接法兰中间加装橡胶密封垫，同时将螺栓加装绝缘套筒，使主变外壳与封闭母线绝缘，完全切断感应电流流通的路径，避免螺栓发热。该方案虽然不改变原有活动套筒的结构，但是需要做绝缘处理的部位较多，因为主变为户外设备，绝缘材料老化较快，再加上沿海雨水较大，此种绝缘处理很容易失效。
②方案2。将活动套筒连接结构更改成橡胶波纹套筒连接结构。使封闭母线外壳与主变外壳真正绝缘，避免螺栓发热。该方案解决了绝缘问题，但橡胶极易老化，产生裂纹，导致密封效果下降，而且检修也极为不便。
③方案3。将大小筒形式的活动套筒改为悬挂式双半环套筒结构(图2)，套筒与变压器连接部位用橡胶密封圈完全隔离。该结构相当可靠地隔绝主变外壳与封闭母线外壳感应电流，而且检修方便。选择该方案处理后，机组满负荷时，套筒部位温度均匀，无过热情况出现。
图2 改造后的铝制活动套筒结构
5.结束语
目前多数发电厂采用了便于检修的活动套筒的结构，而且活动套筒采用了与封闭母线材质相同的铝，解决了老化问题。但如果活动套筒处的绝缘处理不好，极易发生母线外壳与变压器外壳导通的情况，引发因电流分配不均匀导致连接部位过热的现象。使接触面均匀以消除过热的措施并不可取，必须采用将封闭母线外壳与变压器外壳完全绝缘隔断的处理措施。
参考文献
[1] 刘文忠，吴志奇，王向前. 800 MW发电机封闭母线局部过热原因分析[J].电力安全技术, 2004.No.6：11-12
[2] 杨永怀. 封闭母线外壳局部过热原因分析及处理 [J]. 电力安全技术,2004 No.7：14-15
作者简介：杨俊锋(1975—)，男，河南南阳人， 2005年华南理工大学电力系统及其自动化专业毕业，工学硕士，电气工程师，现在广东红海湾发电有限公司从事电气一次管理。