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摘要：火力发电厂的启备变供电系统主要是由启备变、低压侧电源母线、备用电源进线开关、厂用电6kV快切系统部分组成。在机组正常启动及安装调试期间，起到机组6kV高压负荷的启动电源作用，机组启动后通过厂用电快切系统将启备变供电系统切换至厂用电系统供电。一旦机组运行时发生故障停机或跳闸时，则通过快切装置由厂用电供电切换至启备变供电，可保障机组的安全稳定停机及后续快速再次启动，避免机组设备及系统造成重大损失。因此，保证发电厂启备变供电系统的稳定性，对发电机组的安全运行具有重大意义。本文将结合现场情况及实践经验，针对启备变6kV备用电源系统供电稳定性改造的可行性分析及改造方案进行总结。
关键词：共箱母线；故障；全浇注母线；事故联络；改造
1、引言
宝钢湛江钢铁自备电厂一期2×350MW掺烧煤气燃煤机组，两台机组共用一台启备变（启备变 6kV 低压侧共有4个分支，分别为 1A、1B、2A、2B四段共箱母线），为两台机组启停、检修时厂用电系统供电。2016年3月开始，启备变6kV共箱母线（20BBB01备用电源进线）开关保护装置监测到线路零序电压报警，后台多次监测到线路零序电压高报警，调取相关曲线，最高达到30V左右。因此，尽快消除零序电压及绝缘子放电、损坏等对系统产生的隐患及影响，增强6kV备用电源的稳定性，已经刻不容缓。
2、共箱母线分析及处理方案
由于宝钢湛江钢铁自备电厂地处湛江市东海岛，临海的地理环境及当地气侯因素，使共箱母线长期暴露在空气湿度大、盐分高的环境。同时，由于启备变长期空载运行，共箱母线导体基本不产生热量，无法长期保持箱体内自动加热效果，加上共箱母线的密封性能不佳，导致外界的潮气入侵，支撑绝缘子表面出现结盐、进而对共箱母线箱体直接放电。针对上述问题，以下我们将从设备原理设计、构造、安装工艺、检修维护工作方面分析并找到解决方案。
2.1共箱母线的优缺点分析
共箱封闭母线在实际工程运用中已经体现了以下缺点：①母线密封性能差，安全性低；②母线散热效果差，单根载流量低；③机械强度低，需要每隔1.5m左右必须设置一个固定支撑；④建成后检修及维护工作量大； ⑤防潮能力差，机组停电检修后，封闭箱体内及导体容易产生结露，影响机组启动。针对沿海地区长期处于空载运行的启备变供电系来说，不适合选用共箱母线。
2.2故障分析及处理方案
当6kV共箱母线出现零序电压异常故障时，应首先从设备本身结构造成上分析，一般考虑从以下两个方面进行处理：
2.2.1不改变现有共箱母线型式
采用改变共箱母线内部运行环境，尽可能保证共箱母线内部尤其是绝缘子表面的洁净及干燥，是最简单、直观的处理方法，其主要手段有以下几种：
（1）增加微正压干燥空气系统
利用微正压装置或空压机系统对6kV共箱母线通入干燥的压缩空气，理论上可以保障共箱母线内部较干燥环境。但由于启备变6kV共箱母线较长，且共箱线密封性能差，干燥空气泄漏量大，无法保证干燥空气压力。
（2）增加伴热系统或者加热器系统
在共箱母线箱体内安装伴热带，保障绝缘子自身及箱体干燥，伴热带通常安装在封母外壳内部,由于电厂地处海边，湿度大盐分高，去除潮气的效果不尽人意；同时伴热电缆在长期运行中，容易出现烧坏，缩短寿命的缺点，且如果固定不稳松动有可能导致封母接地故障，故此方案不可行。
（3）更换绝缘子
更换绝缘子的确可以暂时改变共箱母线的当下故障情况，但且同样面临着表面结盐放电问题，且后期检修维护工作量大，是冶标不冶本的处理方案。
2.2.2 改变现有共箱母线型
目前6kV封闭母线主要有以下几种型式：
(1)（小）离相母线
离相母线在工程运用中也体现了以下缺点 ：①占据空间大，现场布置困难 ；②现场安装需焊接，焊接工作量大；③不能彻底避免防潮结露问题；④后期检修及维护工作量大。
(2)电缆母线和多层屏蔽绝缘管母线
电缆母线防护等级高，适用于临海或台风、相对湿度高地区，但其需要的电缆根数较多，外形尺寸大，变压器侧需要换相的跨度太大，不利于终端头制作及布置，且终端头制作工艺要求高，改造价格较高。因此基本不考虑采用该方案改造。
多层屏蔽绝缘管具有高防护等级，母线载流量大、功率损失小、电气绝缘性能强，机械强度高、温升低的特点。但三相间距要求高，绝缘管母线占地空间约为原共箱母线设计通道的2-3倍，如采用多层屏蔽绝缘管母线，原备变接口也面临着修改问题。因此也不考虑采用该方案改造。
(3) 全浇注母线
火山岩无机矿物质全浇注母线在国内也有多个电厂在使用，目前运行状况深获好评。具有防水、防火、防爆、防腐蚀，高绝缘、强散热，占据空间小、安装布置方便，可免维护等特点。关键的是小型化、集成化，其外形占地面积小，可利用原有共箱母线通道稍加改造即可使用。此外，全浇注母线既不需加热驱潮，也无须配套微正压装置或空气循环干燥装置来保证母线的绝缘水平，这些不但有节能作用，也大大减少了日常消缺和维护工作。
3、 提高备用电源的供电稳定
针对启备变检修期间出现机组非停，进而对机组产生的不安全问题，虽属偶发事件，也与运行人员操作不当有关，但同样暴露出设计方面不足。如何在后期避免同类型的事故发生，作出了以下分析：
一是在启备变系统停役前，要编写相关机组安全运行保障预案，并分发各单位学习，期间尽可能减少机组负荷的大幅度调整及重要设备的切换试验，避免因机组的定期试验及性能试验可能产生的不稳定因素。
二是考虑从机组6kV厂用电增加一路事故联络电源，当发生上述问题时，可从运行机组上切换事故联络开关，保证故障机组的6kV工作段迅速恢复供电，保证应急负荷运行。
经过现场堪察、分析计算，一期高厂变6kV母线1A段的总负荷为21629kVA，1B段母线总负荷为22439kVA，2A段总负荷为21093kVA，2B段总负荷为22439kVA，高厂变的容量为45/25-25MVA，如果将6kV1B段和2B段进行互联，停机紧急负荷容量为3410kW（具体负荷分布见表1），而2A段与2B段的理论上的剩除容量为2560kVA，但因机组正常满负荷运行时，磨煤机、一次风机均为四用一备，（磨煤机的单台容量为500kW，一次风机的单台容量为710kW），则实际剩除容量为3770kVA，且未考虑其他馈线开关负荷裕量。故单台高厂变的负荷裕量，满足另外一台机组解列的应急负荷运行容量需求。
综上所述，拟在1B 6kV工作段与2B 6kV工作段分别增加一台事故联络开关，此研究方案可行。
4、改造实施及效果
全浇母线改造及新增事故联络开关改造方案于2016年12月通过厂部审核，于2017年12月由广东火电工程有限公司实施工程项目改造。全浇母线采用中国能建集团华东设备厂产品，代替了原来的共箱母线，共计改造250米。通过改造前后零序电压的曲线对比验证，有效消除了启备变零序电压高的问题。
5、结束语
通过全浇注母线改造，有效解决了启备变共箱母线零序电压的故障问题，，避免了沿海潮湿高盐气候对电气设备带来的不利影响，有利于电厂供电系统的安全运行。同时也大大减少了后期检修维护的工作量，降低了后期维护检修费用。而在2台机6kV工作段增加一路事故联络开关的方案实施，则进一步提高了厂用6kV备用电源的供电稳定性能，上述方案改造案例，对沿海地区电厂来说，具有一定的借鉴作用及推广价值。
参考文献：
【1】于永源，杨绮雯 《电力系统分析》 中国电力出版社， 2008年11月
【2】简光沂，《新编五金手册》 中国电力出版社，2010年03月
【3】苗世洪，《发电厂电气部分》 中国电力出版社，2009年07月