紅花電站發(fā)電機定子缺陷現(xiàn)場試驗及處理方法

潘慧猷

摘要:發(fā)電機定子是發(fā)電廠最重要的電氣設(shè)備,如何對發(fā)電機定子進行檢測和現(xiàn)場處理是關(guān)系到發(fā)電廠效益乃至電力系統(tǒng)穩(wěn)定的重要問題,本文論述了對發(fā)電機定子檢測和處理的幾種思路和方法。

關(guān)鍵詞:絕緣電阻溫度泄漏電直流耐壓

中圖分類號:TM312 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)04(c)-0123-02

廣西紅花水電站是柳江上一個集發(fā)電、防洪、航運一體的大規(guī)模的綜合型水利樞紐,主要由廠房,船閘,泄水閘三部分組成。電站總共裝有6臺單機容量為38MW的燈泡貫流式水輪發(fā)電機組,總裝機容量為228MW,電量經(jīng)220kV變電站送入廣西電網(wǎng)系統(tǒng),機組操行按照無人值守少人巡視的先進管理模式采用了計算機監(jiān)控系統(tǒng)。其中1、3、5號機組采用東方電機的水輪發(fā)電機組,2、4、6號機組采用的是哈爾濱電機廠的水輪發(fā)電機組,而現(xiàn)場出現(xiàn)問題的機組正是哈爾濱電機廠生產(chǎn)的4號機組,其主要參數(shù)如下:發(fā)電機型號SFG38-56／6400,額定功率:38MW;額定功率因數(shù):0.8;額定電壓:10.5kV;額定電流:2452A;額定頻率:50Hz;額定轉(zhuǎn)速:107.1r/min定子線圈連接方式:Y接;絕緣等級:F級。紅花4＃機組定子為哈電在濱海大件廠完成定子下線裝配,只剩設(shè)計圖紙要求工地裝配的發(fā)電機主引線和中性點引線(共12根),裝配完成的定子經(jīng)由水路船運四十多天于2006年6月到達工地,由廠家指導(dǎo)監(jiān)督在紅花工地現(xiàn)場完成了發(fā)電機主引線和中性點引線的裝配,包括主引線和中性點引線的焊接及手包絕緣處理。

1問題的發(fā)現(xiàn)

2006年7月11日定子現(xiàn)場吊裝過程中發(fā)現(xiàn)有兩個絕緣盒沒有固化而流膠,原因為廠家在固化絕緣時沒有加入足夠的固化劑,于是廠家對2個絕緣盒重新灌注并固化完全,并對所有的絕緣盒進行了檢查,干燥40h后,重做交接試驗,試驗結(jié)果如下:73℃時A相絕緣為200MΩ,B相絕緣為200MΩ,C相絕緣為200MΩ,48℃時A相絕緣為600MΩ,B相絕緣為350MΩ,C相絕緣為600MΩ,34℃時A相絕緣為500MΩ,B相絕緣為60MΩ,C相絕緣為550MΩ,做泄漏的時候B相在2.0Un由于泄漏值一直在增加,試驗被迫中止。

從試驗的結(jié)果來看,B相絕緣隨溫度下降而迅速降低,直流泄漏電流比A、C兩相也大很多且隨時間的增長而升高,說明B相絕緣有高阻性缺陷和絕緣分層、松弛或潮氣浸入絕緣內(nèi)部,存在重大的缺陷,C相的直流泄漏電流在3倍額定電壓下迅速增大超過30％,但充電現(xiàn)象還算正常,說明其缺陷部位遠離鐵蕊的端部,可能受潮或臟污,存在一定的絕緣缺陷。

2問題的分析、處理及試驗方法

2.1 問題分析

高壓電機定子繞組絕緣結(jié)構(gòu)除應(yīng)該滿足電氣性能、熱性能、機械性能、化學(xué)性能的要求外,還應(yīng)該保證在耐電強度有一定的裕度的條件下,選用盡可能小的絕緣厚度,以充分利用槽的截面和有較好的導(dǎo)熱性能?，F(xiàn)代高壓同步發(fā)電機的定子絕緣結(jié)構(gòu),主要有片云母帶瀝青浸膠絕緣、云母蟲膠粘結(jié)熱烘整體襯套絕緣和粉云母帶環(huán)氧熱固性絕緣三種,由于后者的耐電、耐熱、機械性能和搞腐蝕性能都比前兩者好,且粉云母的來源也易解決,故目前高壓大型發(fā)電機基本上都采用這種絕緣。發(fā)電機絕緣是含有漆、瀝青、蟲膠、環(huán)氧、云母帶、玻璃絲帶等材料的復(fù)合夾層絕緣,所以發(fā)電機定子繞組絕緣的吸收現(xiàn)象是很顯著的。吸收電流和絕緣結(jié)構(gòu)、絕緣性能、所加電壓大小以及工作溫度有關(guān),它和外部回路無關(guān),實際上極化的過程就是I隨時間衰減的過程,由于潮氣、臟污等有較高的導(dǎo)電率,它既能使RC減少,又使傳導(dǎo)電流增大,故吸收過程會因此而縮短。在測試工作在就是利用這一特點,將吸收比作為判斷發(fā)電機定子繞組絕緣是否受潮和臟污的一個主要依據(jù)。直流泄漏的測量和絕緣電阻的測量在原理上是一致的,所不同的是前者的電壓較高,泄漏電流和電壓成指數(shù)關(guān)系上升;而后者一般成直線關(guān)系,符合歐姆定律,所以直流泄漏試驗?zāi)苓M一步發(fā)現(xiàn)絕緣的缺陷。在直流泄漏和直流耐壓的試驗過程中,可以從電壓和電流的對應(yīng)關(guān)系中觀察絕緣狀態(tài),在大多數(shù)情況下,可以在絕緣尚未擊穿前就能發(fā)現(xiàn)或找出缺陷,直流試驗時,對發(fā)電機定子繞組是按照電阻分壓的,因而能較交流耐壓更有效地發(fā)現(xiàn)端部缺陷和間隙性缺陷。另外,擊穿時對絕緣的損傷程度較小,所需的試驗設(shè)備容量也小。由于它有這些優(yōu)點,故已成為發(fā)電機繞組絕緣試驗中普遍采用的方法。

究竟是由于絕緣未固化還是海路運輸或其它原因?qū)е陆^緣缺陷,廠家、監(jiān)理、業(yè)主、安裝單位未能達成一致意見,其間,廠家對有懷疑的94個端部頭作再次包扎,試驗結(jié)果有一定改善但不是缺陷的主要原因,經(jīng)思考和參照以往的經(jīng)驗決定用“電位外移”法檢查定子端部絕緣質(zhì)量,確定絕緣缺陷點后再進行絕緣處理。

經(jīng)分析上表數(shù)據(jù),主要絕緣缺陷在于主接線和中性點接線手包絕緣不合格,對主接線和中性點引線的手包絕緣拆開分析得出缺陷原因有四點。

(1)由于現(xiàn)場條件所限及引線結(jié)構(gòu)位置的原因,現(xiàn)場引線的焊接采用氣焊焊接方法而非制造廠的電阻焊與中頻感應(yīng)焊,致使小部分的絕緣炭化,且氣焊的冷卻水導(dǎo)致定子線棒絕緣受潮。

(2)接頭手包絕緣不合格,云母帶分層,刷膠量極少,并沒有半疊繞。

(3)主接頭引線端部臟污,焊接造成的炭化絕緣沒有清干凈。

(4)絕緣隨溫度迅速下降,說明定子絕緣表面受潮迅速,定子絕緣的防潮性能差。

2.2 處理方法

對主引線和中性點引線手包絕緣進行重新包扎,包扎過程嚴格按照定子下線的工藝規(guī)范要求,然后再干燥96h,同時在50℃～70℃熱態(tài)下噴2次9130環(huán)氧酯涼干紅瓷漆。

2.3 處理效果(試驗數(shù)據(jù))

溫度在35.8℃時A相吸收比為600／20MΩ,B相吸收比為600／20MΩ,C相吸收比為600／20MΩ,在3.0Un電壓下的泄漏值分別為A相22uA,B相28uA,C相32Ua。

從以上數(shù)據(jù)看,處理的效果明顯,三相吸收比平衡,泄漏電流絕對值減小,絕緣缺陷已經(jīng)排除。

3結(jié)語

發(fā)電機絕緣電阻測量和直流泄漏電流是判斷發(fā)電機絕緣性能的一項重要指標,當吸收比和泄漏電流出現(xiàn)異常,應(yīng)該引起足夠的重視,在試驗的過程中要多觀察,總結(jié)規(guī)律,積累經(jīng)驗,其判斷方法主要有以下幾種。

(1)在定子繞組干燥后,隨著溫度的下降,絕緣電阻應(yīng)該上升,否則為絕緣沒有干燥透,應(yīng)該加長干燥時間。

(2)泄漏電流隨時間的增長而升高,說明有高阻性缺陷和絕緣分層、松弛或潮氣浸入絕緣內(nèi)部。

(3)泄漏電流在電壓升高至某一階段時出現(xiàn)劇烈擺動,說明絕緣有斷裂性缺陷,大部分在槽口或出線套管有裂紋等。

(4)各相泄漏電流相差過大但充電現(xiàn)象正常,說明缺陷部位離鐵芯端部較遠。

(5)泄漏電流在相鄰的電壓段下不成比例上升,說明絕緣受潮或臟污。

(6)充電現(xiàn)象不明顯且泄漏電流大,一般都是受潮或有貫穿性缺陷。

參考文獻

[1] GB50150-91.電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標準[S].中國計劃出版社.

[2] 李建明,朱康.高壓電氣設(shè)備試驗方法[M].北京:中國電力出版社,2001.