丁澤宇

（陽城國際發(fā)電有限責任公司，山西 晉城 048102）

0 引言

發(fā)電機是電力系統(tǒng)的心臟，它能否可靠地工作，直接影響發(fā)供電的質量。發(fā)電機在制造及解體大修過程中，絕緣可能受到損傷，形成弱點，在運行過程中會不斷受到振動、發(fā)熱、電暈、化學腐蝕以及各種機械力的作用，故它的各個部件都會逐漸老化，直到損壞。為了及早發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷，對發(fā)電機進行預防性試驗是必要的方法之一。

某火力發(fā)電廠1號發(fā)電機組系哈爾濱電機有限責任公司設計制造的QFSN-350-2型350 MW汽輪發(fā)電機，額定容量412 MVA、額定電壓20 kV、額定電流11 887 A、定子繞組連接方式YY、冷卻方式為水氫氫冷卻。該廠2003年9月29日1∶13分對該機組停機進行B級檢修工作，9月30日開始對1號發(fā)電機進行B級檢修前的預防性試驗。進行到發(fā)電機C相直流耐壓試驗時，在電壓升至2.0Ue/40 kV維持1 min后繼續(xù)升壓時，試驗人員發(fā)現(xiàn)微安表指針劇烈擺動（具體試驗數(shù)據(jù)見表1，Ue為發(fā)電機額定電壓），13 m層發(fā)電機本體現(xiàn)場觀察人員發(fā)現(xiàn)有放電現(xiàn)象，試驗小組立即停止了預防性試驗并匯報公司領導。

表1 發(fā)電機定子繞組直流耐壓試驗數(shù)據(jù) μA

為了徹底查明該缺陷，決定延長檢修周期對1號發(fā)電機進行解體大修。在對1號發(fā)電機進行解體大修過程中，對該發(fā)電機進行了各項試驗、檢查工作，以確定1號發(fā)電機C相缺陷性質，并提出處理方案。

1 缺陷查找過程

1.1 分析判斷

經組織專業(yè)技術人員分析，直流耐壓試驗能更有效地發(fā)現(xiàn)發(fā)電機定子繞組端部缺陷及間隙性缺陷，而且試驗對絕緣的損傷程度較小，試驗過程中A相、B相直流耐壓試驗都合格，C相直流耐壓試驗時電壓升至2.0 Ue，維持1 min后繼續(xù)升壓時微安表指針劇烈擺動。分析認為C相定子繞組端部某部位有絕緣缺陷或放電性故障，其他兩相對地和相間絕緣正常。但由于發(fā)電機定子繞組端部臟污情況對直流泄漏電流測量影響很大，為了排除端部對試驗結果的影響，在發(fā)電機解體檢查后應對發(fā)電機定子繞組進行清理，尤其是對定子端部繞組絕緣表面進行清理，使其無灰塵、油污。

由于汽缸溫度高盤車不能停，需等盤車停止后解體進行進一步檢查確認。公司在向集團公司匯報后，立即聯(lián)系了制造廠家和電機維修單位等修理廠家。

1.2 解體檢查

a）10月2日，打開發(fā)電機端蓋后，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機定子繞組端部線圈的綁線、墊塊及槽楔出現(xiàn)大量的松動現(xiàn)象，個別墊片已經掉落在底部。同時發(fā)現(xiàn)多處端部主繞組振動而產生黃粉現(xiàn)象，證明該處的端部線圈振動較大。另外發(fā)現(xiàn)在發(fā)電機兩端繞組槽口直線段端部墊塊非常松動，已經脫落，觸及發(fā)電機轉子，在發(fā)電機轉子的兩端護環(huán)上磨出3～4 cm寬的劃痕。在發(fā)電機汽側上部有一繞組的槽口直線段部位有明顯的絕緣破損現(xiàn)象。

b）為了排除發(fā)電機定子繞組端部臟污情況對直流泄漏電流測量結果的影響，對發(fā)電機定子繞組進行清理，尤其是對定子端部繞組絕緣表面進行徹底清理，并對其進行干燥處理，使其無潮氣、灰塵、油污情況。

c）為了進一步確認缺陷部位，對發(fā)電機重新進行了直流耐壓試驗，現(xiàn)場發(fā)電機兩端布置專業(yè)人員進行觀察。當試驗電壓升至15.2 kV時發(fā)現(xiàn)絕緣破損的繞組有放電現(xiàn)象，經過確認找出了故障繞組及部位。為進一步確認故障點的數(shù)量，對已經發(fā)現(xiàn)缺陷的繞組進行割斷并隔離，然后再次進行直流耐壓試驗，A、B、C三相直流耐壓試驗全部合格，確認故障部位只有一處。

2 缺陷處理方案

a）將發(fā)電機定子絕緣損壞的舊繞組更換為新繞組，新繞組對接采取銀焊條焊接；對舊繞組進行絕緣恢復處理，經試驗合格后作為備件。

b）全面檢查發(fā)電機定子端部繞組、槽楔及定子鐵芯，重新處理端部綁扎帶，取消槽口原有的墊塊，采用環(huán)氧滌玻繩進行正、反綁扎固化的新工藝處理，檢查打緊松動的槽楔。關門槽楔采用加半導體墊片打緊并固定處理，端部松動的墊塊再加墊片打緊固定處理。

端部繞組處理情況說明：除去原有的綁扎帶；用銼平其表面，然后用80號砂紙進行打磨，之后用丙酮對其進行清理；在已打磨好的表面裹上一層樹脂墊；在樹脂墊表面包上一層綁扎帶；用綁扎帶進行綁扎；每綁扎一圈后對綁扎帶刷環(huán)氧樹脂，然后用加熱器進行烘烤，直到綁扎好并刷上環(huán)氧樹脂后用點鎢燈烤10 h（溫度為70～80℃）；烘烤10 h，之后在其表面刷上一層覆蓋漆。

端部槽楔處理情況說明：除去原有的固定物（防止碎屑掉進繞組里面），并加半導體墊片打緊；后用砂紙進行打磨處理端部槽楔槽口；混合好的環(huán)氧樹脂系膠結劑修補固定端部槽楔槽口；膠固化后在其表面刷一層防暈漆。

c）用帶電清洗劑對定子端部繞組進行清洗、吹灰、噴漆、烘干處理。

d）上述步驟完成后對發(fā)電機定子繞組進行各項預防性試驗：直阻、絕緣、吸收比、直流耐壓及交流耐壓試驗，其試驗數(shù)據(jù)全部合格后方能進行下步工作。

3 原因分析

a）發(fā)電機定子端部繞組直線段槽口墊塊松動是由于制造工藝原因造成。由于采用梯形墊塊，墊塊是大頭朝里小頭朝外放在繞組中間，只是從小的一端穿眼向外用綁線拉緊固定，由于綁線沒有良好固化而產生松動，應該兩頭穿眼用綁線固定并用環(huán)氧樹脂良好固化。

b）發(fā)電機端部繞組綁扎松動原因是墊塊和綁線固定不良造成，墊塊和綁線沒有被環(huán)氧樹脂浸透而存在彈性，時間長易松動、摩擦，此原因也屬于制造工藝不良造成。

c）發(fā)電機槽楔松動并且半導體墊片由于松動跑出繞組，屬于制造時質量不良造成。

d）發(fā)電機定子繞組絕緣破損的原因：根據(jù)形成的形狀分析，上層繞組距離槽口不遠處主絕緣有一缺口；經取出該繞組，缺口從端部看呈外淺里深的三角形，朝里最深處達2 mm，缺口處有爬電痕跡。經廠家分析認為是該發(fā)電機組裝在定子繞組打緊槽楔時，由于工作人員不小心將該繞組擊傷所造成。

e）本次檢修前進行直流耐壓試驗才發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷的原因是，被擊傷的繞組經過長時間運行出現(xiàn)爬電、產生電腐蝕促使繞組主絕緣逐步下降。

4 結論

通過對比試驗數(shù)據(jù)和1號發(fā)電機定子繞組絕緣缺陷形狀分析，認為制造廠家在組裝該發(fā)電機時，由于工作人員對定子繞組打槽楔不小心將該繞組擊傷，留下該繞組主絕緣隱患。判斷造成此缺陷原因的依據(jù)主要有以下幾點：一是絕緣面漆被破壞而且破口是從端口向里撞擊形成，故該絕緣破損缺口是在繞組制造好以后發(fā)生的；二是繞組絕緣固化后非常堅固，非金屬物器很難造成創(chuàng)傷；三是在安裝或檢修中都非常注意對發(fā)電機保護，不會在端部喇叭口進行安裝和修理工作。

同時發(fā)現(xiàn)該發(fā)電機定子繞組兩端端部綁扎繩和墊塊有大量松動現(xiàn)象，經過長時間運行端部主繞組由于松動而振動產生黃粉。被擊傷的該根繞組出現(xiàn)爬電，產生電腐蝕使其主絕緣逐步下降，在此次發(fā)電機B級檢修前直流耐壓試驗中，由于該繞組絕緣擊穿放電被發(fā)現(xiàn)，避免了運行中該根有絕緣缺陷隱患的繞組發(fā)生主絕緣擊穿而擴大為相對地短路或相間短路的重大事故。

通過對發(fā)電機積極、有效的檢修，主要進行更換受損繞組、絕緣恢復、端部繞組綁扎及槽楔加固處理，該發(fā)電機各項預防性試驗數(shù)據(jù)全部合格，試驗數(shù)據(jù)見表2、表3。

表2 發(fā)電機定子繞組絕緣、吸收比及直流耐壓試驗數(shù)據(jù)

5 防范措施

為防止發(fā)電機定子繞組發(fā)生此類絕緣缺陷，應采取以下幾點防范措施，具體防范措施如下。

a）發(fā)電機是發(fā)電廠及整個電力系統(tǒng)的心臟，一定要做好設備監(jiān)造和出廠前的各種驗收工作。

b）發(fā)電機在現(xiàn)場安裝時要加強質量安全管理，注意保護發(fā)電機定子和轉子，制定切實可行的保護方案并給予落實；發(fā)電機穿轉子和安裝端蓋前要及時對發(fā)電機整體繞組、特別是端部繞組進行相應的外觀檢查，及時發(fā)現(xiàn)絕緣異常情況。

表3 發(fā)電機定子繞組直阻及交流耐壓試驗數(shù)據(jù)

c）發(fā)電機出口附近發(fā)生相間和三相短路后，一定要對發(fā)電機進行檢查，確定定子端部繞組綁扎無松動及各項預防性試驗合格后方可投入運行。

d）發(fā)電機投產1年后應按照規(guī)定進行檢查性大修，對年運行小時數(shù)較高的發(fā)電機組一定要按照規(guī)定的周期進行A級檢修。

e）發(fā)電機A級檢修前后一定要按照《電力設備預防性試驗規(guī)程》規(guī)定的方法和標準進行相關預防性試驗，并進行檢修前后的試驗數(shù)據(jù)對照分析，以便及時發(fā)現(xiàn)問題。

f）對隨機出廠的備用定子繞組做好相應保管工作，避免保管和搬運不當造成備用定子繞組絕緣損壞，起不到事故備件的作用。

g）發(fā)電機A級檢修時應詳細檢查定子線圈端部和槽楔的緊固情況，對松動的部位要采取嚴格的措施及工藝進行處理。

6 結束語

造成發(fā)電機定子繞組絕緣缺陷的原因有許多，只有在工作中認真觀察及分析，準確地找出主要原因并針對性進行處理，才能有效地解決發(fā)電機絕緣缺陷問題，保證發(fā)電機長期安全、穩(wěn)定運行。