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(jī)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(jī)組定子線圈絕緣受潮問題的原因，及時(shí)提出了相應(yīng)的解決和處理辦法，避免了機(jī)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(jī)；定子絕緣；問題分析；故障處理

0 引言

瀟湘水電站于1993年動(dòng)工興建，集發(fā)電、航運(yùn)、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(dāng)時(shí)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(jì)90年代初期，訂購了天津發(fā)電設(shè)備總廠生產(chǎn)的13MW貫流式機(jī)組4臺(tái)。當(dāng)時(shí)國內(nèi)尚處在發(fā)展大中型貫流機(jī)組的起步階段，單機(jī)屬于國產(chǎn)較大容量的貫流式機(jī)組，機(jī)組制作工藝不成熟使其存在一定缺陷。2005～2008年，由于機(jī)組缺陷和維護(hù)等多方面的原因，使3臺(tái)機(jī)組多次開機(jī)前絕緣檢測等試驗(yàn)不合格導(dǎo)致被迫放棄開機(jī)，而進(jìn)行停機(jī)專項(xiàng)絕緣處理，延誤了開機(jī)并網(wǎng)的時(shí)間。為此，瀟湘電站專門成立了研討小組，經(jīng)認(rèn)真分析，較好地處理了機(jī)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(jī)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(gè)；定子絕緣耐熱等級(jí)：F 級(jí)；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(dǎo)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(shí)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(jī)。從2005年9至2008年2月，其中3臺(tái)機(jī)組多次出現(xiàn)開機(jī)前絕緣等試驗(yàn)不合格而需進(jìn)行專項(xiàng)處理，例如，2008年2月22日，因1號(hào)機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)改造而使機(jī)組停機(jī)近一個(gè)多月，雖一直投入加熱器，但在導(dǎo)水機(jī)構(gòu)工作即將結(jié)束準(zhǔn)備開機(jī)前，對發(fā)電機(jī)本體進(jìn)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(hào)發(fā)電機(jī)開機(jī)前泄漏測試值（2008年2月22日）

1.3 應(yīng)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(jìn)行線圈干燥應(yīng)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(jī)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(diǎn)的出線頭，用專用電纜將發(fā)電機(jī)線圈串聯(lián)），然后利用勵(lì)磁系統(tǒng)（或容量允許的大直流電焊機(jī)）將直流電流直接通給發(fā)電機(jī)線圈來進(jìn)行干燥（接線至發(fā)電機(jī)出口電纜柜內(nèi)，加熱器同時(shí)全部投入）。在逐步增加電流并控制溫升（不超過發(fā)電機(jī)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(shí)搖測絕緣直至合格。退出加熱器，拆除所有臨時(shí)接線，恢復(fù)應(yīng)有接線，開冷卻風(fēng)機(jī)15min后，對發(fā)電機(jī)本體進(jìn)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(hào)發(fā)電機(jī)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(jī)良好的絕緣電阻是安全運(yùn)行的關(guān)鍵，如果在絕緣電阻不良的狀況下，還繼續(xù)運(yùn)行是很危險(xiǎn)的，時(shí)常會(huì)在高電壓沖擊下，導(dǎo)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(yīng)急處理只是治標(biāo)不治本的方案，投入人力、物力大，且影響經(jīng)濟(jì)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(zé)小組，對問題進(jìn)行了深入研討。

2.1 影響發(fā)電機(jī)絕緣的原因

影響發(fā)電機(jī)組絕緣的主要原因簡要有3點(diǎn)：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(jī)上、下游兩側(cè)進(jìn)人孔仔細(xì)檢查時(shí)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。基于絕緣吸收比不平衡，且灰塵的導(dǎo)電性等方面，表明受潮是主要原因。

2.2 引起發(fā)電機(jī)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(jī)絕緣受潮的原因：

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

（2）發(fā)電機(jī)加熱器燒壞：發(fā)電機(jī)加熱器由主機(jī)廠配套選型，運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)質(zhì)量很差，很容易燒壞，機(jī)組停機(jī)干燥得不到保證，導(dǎo)致絕緣容易受潮。

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

（4）受油器漏油：由于設(shè)備的制造和安裝缺陷，發(fā)電機(jī)受油器漏油至定子上游側(cè)—Y方向的端部線圈，最嚴(yán)重時(shí)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(shè)備的制造和安裝缺陷，發(fā)電機(jī)組合軸承機(jī)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(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)行時(shí)，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(yán)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(jī)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(jī)定、轉(zhuǎn)子線圈定期擦拭維護(hù)：①用海綿、無塵紙巾吸干油漬；②用面團(tuán)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(jī)專用清洗濟(jì)。

（2）更換加熱器：在經(jīng)常更換原設(shè)計(jì)型號(hào)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(shè)計(jì)集電環(huán)兩側(cè)維護(hù)孔窄小，工作人員進(jìn)行碳?jí)m維護(hù)時(shí)只能進(jìn)行表面除塵，使大部分粉塵進(jìn)入到發(fā)電機(jī)內(nèi)了。針對這種現(xiàn)象，技術(shù)人員對集電環(huán)進(jìn)行了改造處理：擴(kuò)寬了兩側(cè)的維護(hù)孔，保證能進(jìn)行全面維護(hù)的需要；另外將原螺絲固定的維護(hù)孔蓋板改裝成活葉鎖扣板，方便、實(shí)用；原設(shè)計(jì)碳刷維護(hù)時(shí)沒有維護(hù)平臺(tái)，工作人員要站在圓形冷卻風(fēng)機(jī)上，很不安全，此次改造增加了活葉式的牢固的檢修平臺(tái)；在刷架與擋風(fēng)板的空隙處安裝圓形黃臘板，將碳刷粉塵進(jìn)入到發(fā)電機(jī)內(nèi)的程度降到最低。

（4）組合軸承漏油處理：在組合軸承機(jī)架的千斤頂側(cè)下方安裝一個(gè)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(yīng)注意每年有機(jī)會(huì)均應(yīng)檢查其固定情況和新的漏點(diǎn)。

（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(jī)內(nèi)，也可通過溫度升高后，形成油霧冷卻后至發(fā)電機(jī)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(shè)周期短、投資少、收效快、淹沒移民少，經(jīng)濟(jì)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(diǎn)和運(yùn)行環(huán)境，使發(fā)電機(jī)定子線圈絕緣受潮成為貫流式機(jī)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(jī)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(yùn)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(jī)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(jī)組運(yùn)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(jī)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(yàn)[M].北京：中國電力出版社，2005.

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

TM303.4

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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。