瀟湘電站發(fā)電機定子線圈絕緣問題的探討

李一平

（湖南省永州市瀟湘水電站，湖南 永州 425000）

瀟湘電站發(fā)電機定子線圈絕緣問題的探討

李一平

（湖南省永州市瀟湘水電站，湖南 永州 425000）

詳盡分析了瀟湘水電站燈泡貫流式發(fā)電機組定子線圈絕緣受潮問題的原因，及時提出了相應的解決和處理辦法，避免了機組絕緣損壞的重大損失。可為其他電站處理類似問題提供借鑒。

貫流式發(fā)電機；定子絕緣；問題分析；故障處理

0 引言

瀟湘水電站于1993年動工興建，集發(fā)電、航運、交通、灌溉、旅游等一體的具有綜合效益的城市樞紐工程，是當時湖南省最大的中外合資電站，由于種種原因，最終于2002年5月投產(chǎn)發(fā)電。瀟湘水電站位于湖南境內(nèi)瀟水和湘江兩河交匯處，地處永州市城市中心。20世紀90年代初期，訂購了天津發(fā)電設備總廠生產(chǎn)的13MW貫流式機組4臺。當時國內(nèi)尚處在發(fā)展大中型貫流機組的起步階段，單機屬于國產(chǎn)較大容量的貫流式機組，機組制作工藝不成熟使其存在一定缺陷。2005～2008年，由于機組缺陷和維護等多方面的原因，使3臺機組多次開機前絕緣檢測等試驗不合格導致被迫放棄開機，而進行停機專項絕緣處理，延誤了開機并網(wǎng)的時間。為此，瀟湘電站專門成立了研討小組，經(jīng)認真分析，較好地處理了機組的絕緣問題。

1 定子線圈絕緣問題檢測

1.1 主要參數(shù)和定子結(jié)構(gòu)

機組參數(shù)：額定水頭：6m；額定容量：14.4MVA；定子直徑：6.430m；額定電壓/電流：6300V/1324A；額定轉(zhuǎn)速：83.3r/min；磁極數(shù)：72個；定子絕緣耐熱等級：F 級；額定功率因數(shù)：0.9（滯后）。

定子繞組為波繞組，每極每相槽數(shù)為1，每線棒由MYSBEMB-50/155聚酰亞胺雙玻璃絲包扁線經(jīng)常長羅貝爾換位而繞成。主絕緣采用F極桐馬粉云母帶，防暈層直線部分為低阻，端部為高阻半導體玻璃布帶，主絕緣為和防暈層一次熱壓固定成型[4]。

1.2 檢測過程

瀟湘水電站為低水頭徑流式電站，發(fā)電時間受季節(jié)性的影響，特別在枯水期經(jīng)常由于水量不足而輪流開機。從2005年9至2008年2月，其中3臺機組多次出現(xiàn)開機前絕緣等試驗不合格而需進行專項處理，例如，2008年2月22日，因1號機導水機構(gòu)改造而使機組停機近一個多月，雖一直投入加熱器，但在導水機構(gòu)工作即將結(jié)束準備開機前，對發(fā)電機本體進行絕緣測試：發(fā)現(xiàn)C相絕緣電阻均與A、B兩相相差很大，絕緣吸收比：A相—B、C、地為900/25，B相—A、C、地為 1050/25，C相—A、B、地為 380/25；且C相泄漏電流不合格（加至7000V泄漏電流便一直往上升）[3]。如表1：

表1 瀟電1號發(fā)電機開機前泄漏測試值（2008年2月22日）

1.3 應急處理

針對上述情況，兩年多來，瀟湘電站均采用兩種方案進行線圈干燥應急處理：方案一，短路干燥法；方案二，銅損干燥法。由于短路干燥需開機耗水，一般采用第二種方案，就是將三相定子線圈串聯(lián)（在燈泡頭內(nèi)解開兩相至中性點的出線頭，用專用電纜將發(fā)電機線圈串聯(lián)），然后利用勵磁系統(tǒng)（或容量允許的大直流電焊機）將直流電流直接通給發(fā)電機線圈來進行干燥（接線至發(fā)電機出口電纜柜內(nèi)，加熱器同時全部投入）。在逐步增加電流并控制溫升（不超過發(fā)電機允許溫度的60%）條件下，直至絕緣合格。仍以2008年2月22日絕緣故障處理為例，經(jīng)過48h連續(xù)通流加熱，并定時搖測絕緣直至合格。退出加熱器，拆除所有臨時接線，恢復應有接線，開冷卻風機15min后，對發(fā)電機本體進行測量：絕緣吸收比A相—B、C、地為 950/25，B 相—A、C、地為 1020/25，C相—A、B、地為1000/25；泄漏電流如表2：

表2 瀟電1號發(fā)電機干燥后泄漏測試值（2008年2月25日）

2 定子線圈絕緣問題原因分析

發(fā)電機良好的絕緣電阻是安全運行的關(guān)鍵，如果在絕緣電阻不良的狀況下，還繼續(xù)運行是很危險的，時常會在高電壓沖擊下，導致繞組薄弱環(huán)節(jié)瞬間擊穿短路[2]。而瀟湘電站早兩年對定子線圈上述的應急處理只是治標不治本的方案，投入人力、物力大，且影響經(jīng)濟效益，不可取。為找出絕緣問題的真正原因，瀟湘水電站專門成立了專責小組，對問題進行了深入研討。

2.1 影響發(fā)電機絕緣的原因

影響發(fā)電機組絕緣的主要原因簡要有3點：①繞組加工工藝問題；②絕緣老化或意外損傷；③受潮原因所致。在多次打開發(fā)電機上、下游兩側(cè)進人孔仔細檢查時發(fā)現(xiàn)繞組表面有較多灰塵，垂直-Y方向均有1m弧線長的油污，并不見絕緣老化及其他異常情況?；诮^緣吸收比不平衡，且灰塵的導電性等方面，表明受潮是主要原因。

2.2 引起發(fā)電機絕緣受潮的原因

瀟湘電站技術(shù)人員經(jīng)過多方面查找，確定了引起發(fā)電機絕緣受潮的原因：

（1）機組固有特性：燈泡貫流式機組最大的特點是整個機組浸于水下，外殼四周充滿河水，機組結(jié)構(gòu)緊湊且封閉。當機殼內(nèi)溫度高于河水，且空氣濕度較大時，就很容易在機殼內(nèi)腔結(jié)露。這種結(jié)露在運行中較難發(fā)生且影響不大，一旦停機時間較長，就可能結(jié)露使發(fā)電機受潮，大大降低了發(fā)電機的絕緣[1]。

（2）發(fā)電機加熱器燒壞：發(fā)電機加熱器由主機廠配套選型，運行過程中發(fā)現(xiàn)質(zhì)量很差，很容易燒壞，機組停機干燥得不到保證，導致絕緣容易受潮。

（3）碳刷粉塵、剎車制動粉塵：由于燈泡貫流式機組全密封在水中，機內(nèi)粉塵只能靠人工清出。集電環(huán)和剎車塊與發(fā)電機定子線圈只通過擋風板隔離，它們工作時產(chǎn)生的粉塵很容易進入發(fā)電機內(nèi)，影響發(fā)電機絕緣。

（4）受油器漏油：由于設備的制造和安裝缺陷，發(fā)電機受油器漏油至定子上游側(cè)—Y方向的端部線圈，最嚴重時在此部位1m范圍內(nèi)線圈均泡在乳化的污油中，對絕緣的腐蝕較大。

（5）組合軸承漏油：由于設備的制造和安裝缺陷，發(fā)電機組合軸承機架側(cè)漏油至下游側(cè)定子—Y方向線圈，同樣在此部位1m范圍內(nèi)均有積油，這部分線圈最容易受潮。

當機組轉(zhuǎn)動運行時，這些粉塵和漏油一起混合，形成油污，甩至其它線圈，相互影響，嚴重威脅定子線圈的絕緣壽命。

3 定子線圈絕緣問題處理方案

在系統(tǒng)地找出引起發(fā)電機絕緣受潮的原因后，瀟湘電站采取了的改造處理方案：

（1）對發(fā)電機定、轉(zhuǎn)子線圈定期擦拭維護：①用海綿、無塵紙巾吸干油漬；②用面團粘凈粉塵、油污；③再用白棉布蘸甲苯擦洗受污染的繞組端部。暫不建議用發(fā)電機專用清洗濟。

（2）更換加熱器：在經(jīng)常更換原設計型號的加熱器效果不明顯的情況下，選擇了質(zhì)量好的鉻鋅加熱器，并征求廠家意見，將原功率為（2×800W×8）更換成（2×1200W×8）功率，增加加熱效果。

（3）集電環(huán)改造：原設計集電環(huán)兩側(cè)維護孔窄小，工作人員進行碳塵維護時只能進行表面除塵，使大部分粉塵進入到發(fā)電機內(nèi)了。針對這種現(xiàn)象，技術(shù)人員對集電環(huán)進行了改造處理：擴寬了兩側(cè)的維護孔，保證能進行全面維護的需要；另外將原螺絲固定的維護孔蓋板改裝成活葉鎖扣板，方便、實用；原設計碳刷維護時沒有維護平臺，工作人員要站在圓形冷卻風機上，很不安全，此次改造增加了活葉式的牢固的檢修平臺；在刷架與擋風板的空隙處安裝圓形黃臘板，將碳刷粉塵進入到發(fā)電機內(nèi)的程度降到最低。

（4）組合軸承漏油處理：在組合軸承機架的千斤頂側(cè)下方安裝一個牢固的漏斗，將千斤頂?shù)穆┯屯ㄟ^漏斗及其相連管路引至漏油箱。但應注意每年有機會均應檢查其固定情況和新的漏點。

（5）受油器漏油處理：受油器法蘭面滲油及其排油管漏油，這類滲漏可通過大軸滲至發(fā)電機內(nèi)，也可通過溫度升高后，形成油霧冷卻后至發(fā)電機內(nèi)，可通過對法蘭密封的處理和排油管路的處理將滲漏減至最少。

4 結(jié)語

貫流式水電站一般比軸流式水電站建設周期短、投資少、收效快、淹沒移民少，經(jīng)濟效益顯著，近年來在我國發(fā)展迅速[1]。但因其固有的結(jié)構(gòu)特點和運行環(huán)境，使發(fā)電機定子線圈絕緣受潮成為貫流式機組比較突出的問題。本文詳盡地分析了我國生產(chǎn)的第一代較大中型貫流式機組因各種缺陷直接或間接引起線圈受潮的原因，通過上述針對性的改造處理，運行近一年來，瀟湘電站再也沒有出現(xiàn)因絕緣問題而開不了機的現(xiàn)象。并可為同類電站處理類似問題提供參考。

[1]劉國選.燈泡貫流式水輪發(fā)電機組運行與檢修[M].北京：中國水利水電出版社，2006.

[2]劉云.水輪發(fā)電機組故障與檢修[M].北京：中國水利水電出版社，2005.

[3]陳天翔，王寅仲.電氣試驗[M].北京：中國電力出版社，2005.

[4]燈泡貫流式水輪發(fā)電機使用說明.[Z].天津：天津發(fā)電設備廠，1994.

TM303.4

B

1672-5387（2010）02-0024-03

2010-01-22

李一平（1980-），男，工程師，從事水電工程施工和水電站技術(shù)管理工作。