15.75 kV母线电流互感器端子箱改造经验简析

1 概述

河北张河湾蓄能发电有限责任公司（以下简称“张河湾电厂”）位于河北省石家庄市井陉县境内，距离石家庄市直线距离为53 km，公路里程为77 km。张河湾电站设计安装4台25万kW单级混流可逆式水泵水轮发电机组，总装机容量100万kW，以一回500 kV线路接入河北南部电网，主要承担系统调峰、填谷、调频、调相等任务，并且在电网故障甚至瓦解时，可以充当电网最佳的紧急事故备用和“黑启动”电源。

张河湾电厂15.75 kV主母线采用的是全连式自冷离相封闭母线，母线型号为QLFM-24/12000。封闭母线主要由母线导体、外壳、盘式密封套、金具、盘式密封套（密封隔断装置）、伸缩补偿装置、短路板、穿墙板、外壳支持件、各种设备柜及与发电机、变压器等设备的连接结构构成。封闭母线上安装有环氧树脂浇注的母线式电流互感器，母线式电流互感器的接线端子箱位于母线外壳上，接线柱固定在铝合金接线板上，通过接线柱与保护、监控、励磁、调速器等系统进行连接。

2 改造背景

2.1 故障的发现

2018年4月20日13:56，我厂进行1号机C级检修后发电方向并网试验运行时，发现励磁控制屏显示定子电流较实际电流偏差较大。我厂励磁系统定子电流取三相电流的平均值，励磁控制屏显示电流与实际电流相比，相差1 540 A，相差了三分之一左右的电流，故判断励磁系统采集定子电流缺相，值守人员立即执行停机流程。

2.2 故障查找及原因分析

（1）排查发电机机端CT端子箱的接线

1）经过核对电缆线号，确定发电机机端CT端子箱至励磁控制柜接线正确。

2）为了验证发电机机端CT端子箱至励磁控制柜二次回路完好，进行通流试验，在发电机机端CT端子箱分别用继电保护测试仪向励磁系统通入三相0.85 A（二次额定电流）电流，励磁系统显示为10.19 kA，采样正确，从而确定CT端子箱至励磁系统的二次回路正常。

（2）检查电流互感器CT8(送励磁系统定子电流)各绕组的直阻，CT8接线图见图1。

将二次回路永久接地点断开，分别用万用表测量U1的1S1\1S2、V1的2S1\2S2、W1的3S1\3S2直阻，

测量结果如表1。

图1 CT8接线图

表1 直阻测量结果

由于使用万用表测量线圈的误差比较大，此数据只能作为参考，至此，怀疑C相回路存在异常情况。

（3）为了进一步验证上述猜想，故继续向CT根部查找，将C相CT根部端子箱打开，找到对应的线圈S1\S2，CT根部接线柱见图2。

图2 C相CT端子根部接线柱

将S1\S2从端子箱拆除，在出线侧进行通流试验，试验结果正常，测试结果证明C相CT端子根部出线侧至励磁控制柜二次回路正常，故怀疑C相CT根部端子接线柱与接线端子接触不良导致C相无电流。

（4）为了验证故障推理情况，进行发电机升流试验，励磁系统显示定子电流缺相，故障依然存在。利用钳形电流表测量端子箱上下端口各相电流情况。试验数据见图3。

（5）根据上述数据，可以判断在发电机机端CT端子箱至CT根部存在接地点，接地点范围见图4。图3中B点无电流，而C点有电流通过，则证明回路并未开路，推测B点之前某个地方存在接地，导致电流未到达B点，而是通过某个地方的接地与C点形成回路。用万用表测量B点对地电阻（永久接地点解开后），测试结果为77 Ω，进一步证实B点至CT端子根部存在接地（正常应为无穷大）。

结合（3）的查找（C相CT根部端子根部出线侧至励磁控制柜二次回路正常），可进一步缩小范围，基本可以确定C相CT根部端子根部接线柱存在接地。

（6）确认故障点。将C相CT根部端子板拆下进行检查，发现接线柱绝缘套管破损，接线柱（螺杆）对外壳放电，见图5。

图3 端子箱上下端口各相电流试验数据

图4 接地点范围

图5 接线柱绝缘套管破损

至此，接地点已确定为C相CT根部端子接线柱通过管母外壳接地，导致励磁系统采集定子电流缺相。

2.3 缺陷还原及分析

拆除该故障点接线柱，发现接线柱与铝合金接线板之间绝缘仅仅靠一层绝缘套管保护，由于故障位置靠近电气制动开关，机组的频繁启动停机，电气制动开关都会动作，电气制动开关动作时会产生很大的振动，接线柱与铝合金接线板之间产生摩擦，再加上绝缘套管的老化，对接线柱的绝缘套管长期的绝缘破坏，导致接线柱绝缘套管处接地故障。

图6 绝缘套管

3 关键问题的解决

如果对接线柱重新更换绝缘套管，虽然能够消除缺陷，但是不能保证长期运行不再发生类似缺陷，若是再次发生接地故障可能会引发更大的问题发生。对此班组运维人员展开讨论，如何才能从根源上消除该隐患。经过集思广益最终班组决定改变更换接线柱的思路，而是更换接线柱的铝合金接线板，将铝合金材质接线板更换为绝缘板，这样就不存在因为振动及老化导致接线柱绝缘距离不够的问题。

4 电流互感器端子箱改造实施

4.1 物资准备

经过现场勘查，4台发电机出口电流互感器绝缘接线板为同一种型号，4台主变低压侧电流互感器绝缘接线板为同一种型号。绝缘接线板采用是3240环氧绝缘板，该绝缘板是一种具有高介电性能、耐表面漏电、耐电弧的优良绝缘材料。

4.2 电流互感器端子箱铝合金接线板拆除

电流互感器端子外部连接设备侧，内部连接电流互感器。首先拆除电流互感器端子箱的外壳，拆除外壳后将铝合金接线板上的端子与设备侧进行接线，并对每个接线与对应的接线孔进行标记。每一根接线标记后拆电流互感器内部线，拆下后的接线板及接线柱见图7。

4.3 电流互感器端子箱绝缘接线板安装

对电流互感器端子箱绝缘接线板按照拆下的铝合金接线板的孔距及大小打眼，打眼完毕后，按照之前标记的线号接线，接线柱选择用铜接线柱，采用一个平垫一个弹垫紧固防脱。

图7 拆下后的接线板及接线柱

图8 电流互感器端子箱绝缘接线板

4.4 更换绝缘接线板后检查

更换绝缘接线板后，对电流互感器每一个线圈进行导通测试，导通良好，接线正确；对电流互感器的绕组进行绝缘电阻试验，试验合格。

5 结论

张河湾电厂15.75 kV主母线采用的是全连式自冷离相封闭母线（母线型号为QLFM-24/12000），发电机出口电流互感器及主变低压侧电流互感器的端子箱在很多电厂中也都是使用的铝板作为接线板，接线柱与接线板的绝缘问题一直困扰着用户，此次张河湾电厂进行的改造将该隐患彻底消除，为相同情况的用户提供了一种解决方法。