劉江武，王揆

(紫坪鋪水力發(fā)電廠，四川成都 610091)

1 概述

龍頭石電廠位于四川省雅安市石棉縣境內(nèi)，距安順場上游10 km，其上游與大崗山水電站銜接，下游與規(guī)劃中的老鷹巖水電站銜接，為大渡河干流規(guī)劃調(diào)整推薦22級(jí)方案中的第15個(gè)梯級(jí)電站。電站裝機(jī)四臺(tái)，總裝機(jī)容量700 MW，年發(fā)電量31.21億kW·h。電站以500 kV 電壓等級(jí)以1回線路通過石棉500 kV 開關(guān)站接入電力系統(tǒng)，在電力系統(tǒng)承擔(dān)電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻和事故負(fù)荷備用等任務(wù)。

該電廠發(fā)電機(jī)生產(chǎn)廠家為東方電機(jī)股份有限公司，發(fā)電機(jī)型號(hào):SF175-72/13200;額定電壓:15.75 kV;額定功率:175 MW;額定電流:7128 A，絕緣等級(jí):F 級(jí)，定子繞組接法:3Y。該電廠在1號(hào)發(fā)電機(jī)定子線棒現(xiàn)場下線過程中，出現(xiàn)了大規(guī)模的定子線棒端部放電現(xiàn)象，導(dǎo)致1號(hào)發(fā)電機(jī)施工工期推遲一個(gè)月，給電廠、安裝等單位帶來了重大的經(jīng)濟(jì)損失。

2 事故發(fā)生過程

2.1 龍頭石電廠發(fā)電機(jī)定子線棒的絕緣結(jié)構(gòu)

龍頭石電廠發(fā)電機(jī)定子線棒電磁線采用直徑0.2 mm 滌綸玻璃絲燒結(jié)線，定子導(dǎo)線采用兩次成型工藝，能更好地保證導(dǎo)線形狀和尺寸，從而保證了主絕緣厚度的均勻性。定子線棒應(yīng)用了先進(jìn)的內(nèi)均壓技術(shù)，可改善角部電場分布，延長主絕緣的運(yùn)行壽命。定子線棒主絕緣采用改進(jìn)F 級(jí)環(huán)氧玻璃粉云母帶，線棒的防暈結(jié)構(gòu)采用一次成型防暈處理結(jié)構(gòu)及二次防暈處理結(jié)構(gòu)，可滿足高海拔下定子線棒防電暈要求。定子繞組端部采用特制的玻璃絲帶或玻璃絲束全綁扎適形剛化固定結(jié)構(gòu)。

2.2 事故的發(fā)生

龍頭石電廠發(fā)電機(jī)定子共540槽，在定子下線前對線棒的抽樣檢查中，抽樣線棒均通過交流耐壓試驗(yàn)。

當(dāng)定子下層線棒整體安裝完畢后，2008年6月1日，安裝單位的試驗(yàn)人員對龍頭石電廠定子下層線棒進(jìn)行了整體交流耐壓試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)的初始數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 試驗(yàn)參數(shù)表

在進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)的升壓過程中，從試驗(yàn)電壓升至35 kV 開始，陸續(xù)開始有線棒出現(xiàn)放電現(xiàn)象，試驗(yàn)人員與電廠、監(jiān)理和廠家人員進(jìn)行討論后，將有放電現(xiàn)象的線棒甩開，繼續(xù)對其它線棒進(jìn)行試驗(yàn)。當(dāng)試驗(yàn)完畢，共有110根線棒的上端部或下端部出現(xiàn)放電現(xiàn)象，現(xiàn)場可以看見明顯的放電痕跡，放電路徑如圖1所示。放電路徑為:線棒的待焊接部位——線棒端部部分絕緣——端箍——鐵芯齒壓板穿心螺桿。

3 事故處理過程

3.1 第一次事故處理方案和處理過程

圖1 放電路徑圖

當(dāng)下層線棒第一次的整體交流耐壓試驗(yàn)結(jié)束后，電廠召集試驗(yàn)人員、監(jiān)理人員與廠家現(xiàn)場代表對線棒出現(xiàn)放電現(xiàn)象的問題進(jìn)行了分析，在排除了廠家代表提出的試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)電壓、試驗(yàn)環(huán)境(溫度、濕度、粉塵)、安裝工藝以及試驗(yàn)人員資質(zhì)等方面的問題后，要求廠家代表就此問題拿出處理方案。

廠家代表在與該廠的技術(shù)人員進(jìn)行交流后，拿出了第一次處理方案:由于線棒的放電現(xiàn)象均出現(xiàn)在線棒的端部，而線棒的直線部分均沒有擊穿，從圖1所示的放電路徑看，生產(chǎn)廠家認(rèn)為發(fā)生放電現(xiàn)象的主要原因是線棒與端箍之間的絕緣距離不夠造成的，提出只要增大線棒與端箍之間的爬電距離，就應(yīng)該可以將放電現(xiàn)象消除。

為了驗(yàn)證以上方案的正確性，廠家在線棒與端箍之間增設(shè)了一層絕緣膜，以此來增大線棒與端箍之間的爬電距離。絕緣膜的安裝方式如圖2所示。

圖2 線棒與端箍之間加裝的絕緣膜

當(dāng)對50根線棒進(jìn)行絕緣膜的安裝后，試驗(yàn)人員對加裝了絕緣膜的線棒進(jìn)行了交流耐壓試驗(yàn)，從試驗(yàn)電壓升至39 kV 開始至試驗(yàn)完畢，又有7根線棒的上端部或下端部發(fā)生放電現(xiàn)象，絕緣膜被擊穿，放電路徑與未進(jìn)行處理時(shí)的放電路徑一樣，故第一次處理方案失敗。

3.2 第二次事故處理方案和處理過程

第一次事故處理結(jié)束后，廠家對此問題又進(jìn)行了仔細(xì)的分析討論:由于放電現(xiàn)象均出現(xiàn)在線棒的端部，從放電路徑看，電弧是沿著線棒的絕緣部分閃絡(luò)，而不是線棒的端部絕緣被擊穿，問題的原因還是應(yīng)該從線棒與端箍之間的爬電距離方面進(jìn)行考慮。第一次處理方案中的絕緣膜被擊穿，最有可能的原因是絕緣膜的耐電強(qiáng)度不足。出于以上考慮，廠家拿出了第二次事故的處理方案:加強(qiáng)線棒與端箍接觸面的絕緣層厚度，并將線棒的待焊接裸露部位也進(jìn)行絕緣包扎，用增加絕緣層厚度和長度的方法來增大爬電距離，處理完畢后用試驗(yàn)對第二種事故處理方案進(jìn)行驗(yàn)證。具體的處理過程如下:

(1)取出已經(jīng)下好的全部線棒，將線棒端部的絕緣層進(jìn)行打坡口處理。未打坡口的線棒和已經(jīng)打好坡口的線棒如圖3和圖4所示。

圖3 未處理時(shí)的線棒端部

圖4 已打好坡口的線棒

(2)將打好坡口的線棒重新下線，下線完后對線棒端部的絕緣作如下處理:用環(huán)氧粉云母帶對線棒端部的絕緣重新進(jìn)行包扎，要求新老絕緣搭接良好，包扎時(shí)絕緣層間刷841固化膠。絕緣層的厚度要超過主絕緣層的厚度，將絕緣層的長度包至線的端頭處。因?yàn)榫€棒端頭處要套裝絕緣盒，絕緣盒灌裝后的絕緣層厚度要比包扎處理時(shí)的絕緣層厚，如果此方案可以通過耐壓試驗(yàn)，則再將線棒端頭處包扎的絕緣層剝除，用絕緣盒代替該處包扎的絕緣。線棒進(jìn)行絕緣包扎后的情況如圖5所示。

圖5 包扎絕緣后的線棒端部

安裝人員按上述方法對50根線棒進(jìn)行了處理，待絕緣膠固化后，安裝試驗(yàn)人員對重新進(jìn)行絕緣處理后的線棒作了交流耐壓試驗(yàn)。試驗(yàn)過程中沒有再發(fā)生發(fā)電現(xiàn)象，試驗(yàn)成功，說明該處理方案可行。

上述處理方案通過后，安裝人員對其余的線棒(包括上層線棒)也進(jìn)行了相同的處理，待絕緣膠固化后，剝除了待焊接部位包扎的絕緣層。當(dāng)對線棒焊接并灌裝絕緣盒后，試驗(yàn)人員對發(fā)電機(jī)進(jìn)行了整體耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)過程中未出現(xiàn)異常情況，試驗(yàn)通過，至此，龍頭石電廠1號(hào)發(fā)電機(jī)定子線棒端部發(fā)生放電現(xiàn)象的故障處理完畢。

4 事故原因分析和后續(xù)機(jī)組的處理方法

4.1 事故原因分析

當(dāng)1號(hào)發(fā)電機(jī)定子線棒處理完畢后，電廠召集安裝和廠家人員對此問題的原因進(jìn)行了深層次的討論和總結(jié)，從線棒出現(xiàn)放電現(xiàn)象的幾率和處理方法看，各方面一致認(rèn)為:線棒生產(chǎn)廠家在該批次線棒的設(shè)計(jì)和制造工藝方面有著不可推卸的責(zé)任。

從故障出現(xiàn)的幾率看，因?yàn)閱栴}是大規(guī)模出現(xiàn)，基本可以排除安裝人員在安裝工藝方面等的問題;從處理方案看，當(dāng)處理完畢進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，工作環(huán)境和發(fā)生故障時(shí)的工作環(huán)境類似，因此而排除了廠家人員提出的施工環(huán)境惡劣、施工現(xiàn)場粉塵大、空氣潮濕超標(biāo)等原因;當(dāng)增加絕緣的厚度和長度后，試驗(yàn)?zāi)茼樌ㄟ^，說明問題的主要原因還是出在廠家在線棒的設(shè)計(jì)和制造工藝方面。

4.2 后續(xù)機(jī)組的處理方案及結(jié)果

在分析和確認(rèn)了事故發(fā)生的原因后，生產(chǎn)廠家提出了后續(xù)機(jī)組發(fā)電機(jī)定子線棒的處理方案:

方案一:對龍頭石電廠其余三臺(tái)發(fā)電機(jī)定子線棒進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和制造，以避免類似現(xiàn)象的再次發(fā)生。

方案二:改變發(fā)電機(jī)的端箍結(jié)構(gòu)，將端箍改為由絕緣材料制造的不導(dǎo)電的端箍，以此來增加線棒端部與地之間的爬電距離。

生產(chǎn)廠家采取了上述兩種處理方案相結(jié)合的處理方法，對龍頭石電廠后續(xù)三臺(tái)發(fā)電機(jī)的定子線棒重新進(jìn)行了設(shè)計(jì)和制造，并將發(fā)電機(jī)端箍改為絕緣材料制造。改造后的端箍如圖6所示。

圖6 用絕緣材料制作的端箍

經(jīng)過上述方法進(jìn)行處理后，龍頭石電廠后續(xù)三臺(tái)發(fā)電機(jī)定子線棒均順利通過了交流耐壓試驗(yàn)，未有類似放電現(xiàn)象出現(xiàn)。

5 建議

此次事故的發(fā)生與處理，共拖延施工工期一個(gè)月左右，給各方面帶來了重大的經(jīng)濟(jì)損失，浪費(fèi)了大量的人力和物力。從以往的統(tǒng)計(jì)情況看，發(fā)電機(jī)現(xiàn)場下線時(shí)出現(xiàn)類似問題的情況很少見，說明生產(chǎn)廠家在線棒的設(shè)計(jì)和制造方面考慮的不周全。對此，筆者提出以下幾點(diǎn)建議:

建議一:線棒的生產(chǎn)廠家在線棒的設(shè)計(jì)和制造方面應(yīng)考慮周全，如果在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)時(shí)對線棒的端部絕緣多考慮一下，稍微將線棒的端部絕緣做一下加強(qiáng)，就不會(huì)有此類問題的出現(xiàn)。

建議二:在兩次處理方案中，還有一個(gè)方面未被考慮:為什么抽樣線棒均通過了耐壓試驗(yàn)?筆者經(jīng)分析后認(rèn)為:線棒在下線前的抽樣檢查試驗(yàn)中未出現(xiàn)放電現(xiàn)象的主要原因是安裝試驗(yàn)人員在對抽樣線棒進(jìn)行耐壓試驗(yàn)的方法上存在一定的問題。在現(xiàn)場抽樣檢查的試驗(yàn)過程中，線棒的端部在試驗(yàn)臺(tái)上均為懸空放置，線棒的裸露部位與試驗(yàn)時(shí)包扎的銅皮之間的絕緣距離較長，故線棒在抽樣試驗(yàn)中未出現(xiàn)放電現(xiàn)象。而下線完畢后，線棒的裸露部位與端箍之間的爬電距離較短，所以出現(xiàn)了抽樣線棒能通過試驗(yàn)而下線完畢后放電現(xiàn)象的大量出現(xiàn)。因此，筆者建議安裝試驗(yàn)人員以后在對抽樣線棒進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，能盡量模擬線棒安裝后的實(shí)際位置，提前發(fā)現(xiàn)問題，將隱患消除在萌芽狀態(tài)。