發(fā)電機(jī)定子線棒絕緣燒損原因及對策(一)

1、發(fā)電機(jī)定子線棒絕緣燒損原因及對策 一 摘要：分析了南津渡水電站燈泡貫流式機(jī)組定子線棒絕緣劣化導(dǎo)致接 地事故的原因，提出了發(fā)電機(jī)絕緣劣化問題的解決和處理方法。關(guān)鍵 詞：水輪發(fā)電機(jī)定子絕緣器件事故處理設(shè)備維修1機(jī)組概況 湖南省南津渡水電站機(jī)組是2 0世紀(jì)8 0年代末從奧地利ELI N公 司引進(jìn)的燈泡貫流式機(jī)組，裝機(jī)3臺，單機(jī)容量為2 0MW。發(fā)電機(jī) 定子直徑2.43m, F級絕緣，定子繞組為分?jǐn)?shù)槽雙層波繞組；定 子線棒主絕緣采用粉氧云母為根底、環(huán)氧樹脂為膠粘劑、玻璃纖維補(bǔ) 強(qiáng)的熱固性復(fù)合絕緣材料，主絕緣單邊厚度2. 7mm,線棒與槽壁、 槽底、槽楔板、 層間半導(dǎo)體隔板間空隙采用注入半導(dǎo)體硅橡膠填充

2、 與 國內(nèi)通常用半導(dǎo)體墊條方式不同 。定子采用貼壁結(jié)構(gòu),直接固定在燈 泡體外殼上。定子鐵芯內(nèi)部無通風(fēng)道,利用燈泡體外壁作為定子散熱 面,直接將熱量傳導(dǎo)給燈泡體外流過的河水中。發(fā)電機(jī)冷卻方式為密 閉式水循環(huán)強(qiáng)迫風(fēng)冷。一次冷卻系統(tǒng)為密閉空氣冷卻系統(tǒng),由位于燈 泡頭內(nèi)4臺4kW的軸流風(fēng)機(jī)將風(fēng)向水空冷卻器冷卻，冷卻后的風(fēng)經(jīng) 過轉(zhuǎn)子輪轂上的5個單側(cè)軸向通風(fēng)孔到達(dá)定子下游側(cè)，再經(jīng)轉(zhuǎn)子 極靴間間隙和氣隙到達(dá)定子上游側(cè),再后回到風(fēng)機(jī)。二次冷卻系統(tǒng)為 水空冷卻器，采用密閉循環(huán)，由燈泡頭外河水經(jīng)燈泡頭內(nèi)冷卻套冷卻 水空冷卻器產(chǎn)生的熱水。2定子燒損情況2.1定子線棒絕緣擊穿南津渡水電站機(jī)組先后發(fā)生了3次定子線棒絕緣

3、擊穿的定子接地故障。 首次發(fā)生于1 9 9 9年6月3日，1號機(jī)組在并網(wǎng)并帶滿負(fù)荷時，突 然發(fā)生定子接地保護(hù)動作停機(jī)，后經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，定子19 8槽上層線 棒E相緊靠上游側(cè)槽口處被擊穿擊穿點位于槽內(nèi)。在處理過程 中，發(fā)現(xiàn)事故線棒靠近擊穿位置約4/ 5線棒全長處已呈白色，防暈層完全破壞，主絕緣電腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，而下游側(cè)段線棒從槽口處起有3 04 0cm長的線棒直線段防暈層沒有受損且未發(fā)生電腐蝕。20 0 1年7月，亦是1號機(jī)組2 13槽E相上層線棒靠近上游側(cè)槽 口處發(fā)生擊穿。2003年6月19日，2號發(fā)電機(jī)定子222槽下 層線棒上游側(cè)槽口擊穿。后兩次定子接地事故與第一次類似。22定子線棒連接部件屢次

4、開焊燒斷南津渡水電站發(fā)電機(jī)定子線棒端部接頭采用對接錫焊焊接ELIN 公司自為南津渡生產(chǎn)完機(jī)組后已不再使用這種工藝 。1、2、3號發(fā) 電機(jī)在2002年和2003年先后發(fā)生定子端部連接部件接頭焊接 處燒斷開焊3次，事故發(fā)生點均處于發(fā)電機(jī)上游側(cè)。其中2003年 6月19日在2號機(jī)事故中同時發(fā)現(xiàn)一定子線棒接頭的絕緣并頭套有 嚴(yán)重?zé)龘p現(xiàn)象，撤除后發(fā)現(xiàn)該接頭已局部脫焊，焊錫流出焊口，由于 及時發(fā)現(xiàn)未造成事故。23線棒電腐蝕嚴(yán)重2001年機(jī)組運行中發(fā)現(xiàn)有臭氧氣味， 特別是2號機(jī)臭氧氣味強(qiáng)烈。 對2號機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)線棒上游側(cè)槽部及槽口處電腐蝕 即電劣化 嚴(yán)重。 上游側(cè)1/3線棒段有白色粉狀物，1/5槽口處槽壁有黑

5、點、毛刺、 啃齒，槽楔松動，硅橡膠老化；下游側(cè)線棒未見異常。上游側(cè)局部線 棒與槽壁間普遍存在0.31mm間隙，線棒有松動現(xiàn)象。在機(jī)組 事故搶修中拆下的未擊穿線棒也可以明顯發(fā)現(xiàn)上游側(cè)線棒段電腐嚴(yán)重， 填充硅橡膠老化現(xiàn)象，而下游側(cè)完好如初。線棒電腐蝕嚴(yán)重部位為時 鐘10至2點鐘區(qū)間，該部位為各相繞組高電位處。其它兩臺機(jī)也有 類似現(xiàn)象。3定子燒損主要原因3.1定子線圈槽絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計存在缺陷查ELI N公司圖紙，定子線棒寬16.3 mm，其中股線寬10.9mm,主絕緣2. 7mm;定子槽寬為17mm 沖片，槽形寬16. 6 mm,疊片公差雙邊0 .4mm單邊0 .2mm:槽襯寬0 .4mm,加線棒寬為

6、16.7mm，與槽形裝配在寬度方向上有0 .1m m的過盈，但與沖片寬有0 .3 mm的間隙：線棒與槽壁間充填硅橡 膠 0.2mm，雙邊 0 .4mm。通過上述數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，假假設(shè)疊片質(zhì)量很好，那么0 .4 mm的雙邊公差就 偏大。線棒下線公差0 .3 mm，特別是采用液壓成型工藝的，線棒 本身公差就較大。合計兩局部公差后，在槽壁與線棒之間間隙最大可 達(dá)0 .6 mm以上。由于槽壁與線棒間間隙較大，兩者之間電位差較 大，易產(chǎn)生局放電現(xiàn)象，長時間作用下，可造成線棒絕緣燒損劣化， 表現(xiàn)為槽部電腐蝕。南津渡水電站發(fā)現(xiàn)的定子槽部有白色粉狀物，運 行中產(chǎn)生臭氧等，應(yīng)是長期局部放電所致。由機(jī)組10至2點鐘區(qū)間 線棒處于各相高電位區(qū)，線棒與槽壁電位差較其它區(qū)域要大，局部放 電更為嚴(yán)重，從而導(dǎo)致此處電腐蝕最嚴(yán)重。線棒主絕