紅花電站發電機定子缺陷現場試驗及處理方法

潘慧猷

摘要:發電機定子是發電廠最重要的電氣設備,如何對發電機定子進行檢測和現場處理是關系到發電廠效益乃至電力系統穩定的重要問題,本文論述了對發電機定子檢測和處理的幾種思路和方法。

關鍵詞: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電、防洪、航運一體的大規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電機組,總裝機容量為228MW,電量經220kV變電站送入廣西電網系統,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控系統。其中1、3、5號機組采用東方電機的水輪發電機組,2、4、6號機組采用的是哈爾濱電機廠的水輪發電機組,而現場出現問題的機組正是哈爾濱電機廠生產的4號機組,其主要參數如下:發電機型號SFG38-56／6400,額定功率:38MW;額定功率因數:0.8;額定電壓:10.5kV;額定電流:2452A;額定頻率:50Hz;額定轉速: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,只剩設計圖紙要求工地裝配的發電機主引線和中性點引線(共12根),裝配完成的定子經由水路船運四十多天于2006年6月到達工地,由廠家指導監督在紅花工地現場完成了發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問題的發現

2006年7月11日定子現場吊裝過程中發現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構除應該滿足電氣性能、熱性能、機械性能、化學性能的要求外,還應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熱性能?，F代高壓同步發電機的定子絕緣結構,主要有片云母帶瀝青浸膠絕緣、云母蟲膠粘結熱烘整體襯套絕緣和粉云母帶環氧熱固性絕緣三種,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,故目前高壓大型發電機基本上都采用這種絕緣。發電機絕緣是含有漆、瀝青、蟲膠、環氧、云母帶、玻璃絲帶等材料的復合夾層絕緣,所以發電機定子繞組絕緣的吸收現象是很顯著的。吸收電流和絕緣結構、絕緣性能、所加電壓大小以及工作溫度有關,它和外部回路無關,實際上極化的過程就是I隨時間衰減的過程,由于潮氣、臟污等有較高的導電率,它既能使RC減少,又使傳導電流增大,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電機定子繞組絕緣是否受潮和臟污的一個主要依據。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關系上升;而后者一般成直線關系,符合歐姆定律,所以直流泄漏試驗能進一步發現絕緣的缺陷。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關系中觀察絕緣狀態,在大多數情況下,可以在絕緣尚未擊穿前就能發現或找出缺陷,直流試驗時,對發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現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,所需的試驗設備容量也小。由于它有這些優點,故已成為發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導致絕緣缺陷,廠家、監理、業主、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,試驗結果有一定改善但不是缺陷的主要原因,經思考和參照以往的經驗決定用“電位外移”法檢查定子端部絕緣質量,確定絕緣缺陷點后再進行絕緣處理。

經分析上表數據,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)由于現場條件所限及引線結構位置的原因,現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焊,致使小部分的絕緣炭化,且氣焊的冷卻水導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范要求,然后再干燥96h,同時在50℃～70℃熱態下噴2次9130環氧酯涼干紅瓷漆。

2.3 處理效果(試驗數據)

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。

從以上數據看,處理的效果明顯,三相吸收比平衡,泄漏電流絕對值減小,絕緣缺陷已經排除。

3結語

發電機絕緣電阻測量和直流泄漏電流是判斷發電機絕緣性能的一項重要指標,當吸收比和泄漏電流出現異常,應該引起足夠的重視,在試驗的過程中要多觀察,總結規律,積累經驗,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,絕緣電阻應該上升,否則為絕緣沒有干燥透,應該加長干燥時間。

(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部。

(3)泄漏電流在電壓升高至某一階段時出現劇烈擺動,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.高壓電氣設備試驗方法[M].北京:中國電力出版社,2001.