水泵水輪發電機定子線棒燒損原因分析與處理

董錦川，孟祥軍，楊旭靜

（國網新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北唐山064309）

水泵水輪發電機定子線棒燒損原因分析與處理

董錦川，孟祥軍，楊旭靜

（國網新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北唐山064309）

結合生產實際分析水泵水輪發電機定子繞組在運行中，由于定子上、下層線棒上端部接頭盒環氧樹脂絕緣老化發生相間短路故障的原因，提出通過技術監督等手段盡早發現問題并采取相應措施正確處理。

水泵水輪發電機；定子；線棒；短路；燒損

1 電廠概況

潘家口蓄能電廠位于河北省唐山市遷西縣灑河橋鎮桃園村，是20世紀80年代我國首次全套引進國外機電設備的抽水蓄能電廠，是在已建成的潘家口水庫壩后式廠房內安裝3臺意大利ABB公司單機90 MW的抽水蓄能機組。上水庫庫容29.3億m3，下水庫為蓄能機組的日調節水庫，庫容0.5億m3。1991年7月，2號機組投產發電，1993年底全部工程竣工，是全國第1座混合式水力發電站。

潘家口電廠裝有3臺90 MW抽水蓄能機組。其中發電電動機為ABB公司生產的立軸、懸式、三相、50 Hz、空冷、可逆式同步發電電動機，定子繞組額定電壓13.8 kV，額定轉速125 r/min和142.8 r/min。冷卻方式為無外加風扇軸向混合通風冷卻方式，中性點接地方式為經二次側帶接地電阻的接地方式。主變壓器選用ABB公司生產的單臺容量為100 MVA的220 kV強迫油循環水冷有載調壓變壓器。變壓器型式為戶外油浸、銅線、雙繞組、帶勵磁調壓分接開關的電力變壓器，高壓側額定電壓220 kV，低壓側額定電壓13.8 kV。接線方式為發電電動機—變壓器組單元接線，分別經發電電動機出口斷路器連接主變壓器，升壓后與系統連接。電站共設有兩條220 kV線路接入系統，分別為潘遵I回線、潘遵II回線。

2 事件經過

2011年9月8日01:26，3號機組水泵工況運行，有功功率-91 MW。05:46，3號機組差動保護動作跳閘，正確跳開3主變高壓側2203開關及3號機組斷路器。保護盤保護動作情況：PG31模件電動機差動I段跳閘、PG33電動機工況縱聯差動保護、定子90%接地。故障錄波顯示：機組定子繞組A、B相短路，最大短路電流為21 kA，短路持續時間59.4 ms。

3號機變組跳閘后，運行值班人員現場檢查，發現3號發電機組滑環處有煙霧，立即啟動發電機著火現場處置方案，關閉3號機組上導、推力油槽供油閥門，啟動主廠房風機進行排煙，并立即通知廠領導及生產值班人員到達現場，運行人員進行3號發電機組安全隔離措施。

為防止設備次生事故的發生和保證人身安全，待3號機組風洞內煙霧排凈后，開始進行發電機蓋板吊裝工作，14:30發電機蓋板吊裝完畢。15:00打開3號發電機外殼上端擋風板檢查，發現定子238槽內，上、下層線棒上端部之間接頭盒絕緣擊穿，上、下層線棒接頭有相間短路放電燒損跡象，相鄰部分定子線棒接頭及接頭盒有受高溫燒損痕跡。見圖1、圖2。

3 處理過程

2011年9月11日下午，3號發電機轉子整體吊出后，進一步檢查確認：定子238槽上層線棒、245槽下層線棒上端部接頭有明顯短路燒損痕跡，需更換；定子238槽周邊229～249槽內定子線棒上端部接頭及絕緣接頭盒因高溫影響絕緣損壞需處理。其他發電機線棒外觀未見明顯損壞痕跡。檢查發電機轉子，未見明顯損壞痕跡。推力、上導、下導軸承、集電環、空氣冷卻器及發電機風洞內其他設備均正常。事件發生后，我廠立即組織了搶修工作，更換了4根端頭燒損嚴重的線棒，并對其余線棒進行檢查，更換長方形盒62個，Z形盒25個，條形盒21個，并完成了環氧樹脂澆注。

圖1 3號機定子線棒238槽相間短路故障點

圖2 3號機需進行更換、處理的定子線棒、絕緣接頭盒

4 原因分析

通過現場調查分析，由于定子238槽內上、下層線棒上端部接頭盒環氧樹脂絕緣老化、氣泡過多、過大導致放電，致使A、B兩相端部接頭盒過熱，引起定子相間短路，短路產生的高溫使得故障點周邊線棒接頭及其塑料接頭盒變形損壞，其環氧樹脂絕緣材料受高溫作用碳化。

5 暴露問題

（1）定子線棒絕緣接頭盒環氧樹脂澆注工藝不良。原施工單位在進行定子線棒絕緣接頭盒澆注環氧樹脂時，盒內填料不滿，氣泡過多、過大，導致放電，經長期運行，造成定子線棒接頭盒絕緣老化，性能降低。

（2）設備維護管理不到位。針對定子線棒端部接頭盒絕緣性能老化安全隱患，設備分析不全面、不深入，只是停留于每年的春秋檢時段進行外觀檢查和預防性試驗。

（3）設備技術監督工作管理不到位。針對定子線棒接頭盒絕緣性能檢測，只是停留在符合規程的標準上，對試驗數據運行分析不夠深入。除采用線棒端部表面的電位測量和絕緣泄漏電流測量方法外，缺乏有效的、能夠及時發現設備隱患的技術檢測手段。

6 防止對策

（1）針對3臺機組投產運行近20年的情況，結合3號機組暴露出的定子端部絕緣盒環氧樹脂老化問題，參照有關規程規定，進行定子絕緣盒絕緣老化檢測，全面認真分析，進一步解決2號和4號機組定子線棒端部接頭盒絕緣性能老化的隱患。

（2）立即對2號機組、4號機組定子線棒端部絕緣接頭盒進行全面排查，掌握設備狀況，及時發現并消除設備隱患。增加對絕緣盒日常外觀檢查的頻次，及時進行預防性試驗。

（3）加強技術監督管理工作。通過設備預防性試驗，加強對試驗數據的運行分析，研究、探討由于氣泡放電造成環氧樹脂絕緣老化的檢測方法，在絕緣未擊穿前，及時發現并處理，預防類似事故的發生。

7 結束語

本文針對潘家口蓄能電廠水泵水輪發電機組定子相間短路原因及相應的檢查處理過程進行了介紹。可以看出，發電機定子上、下層線棒端頭由于端部接頭盒環氧樹脂絕緣老化、線棒絕緣接頭盒澆注環氧樹脂盒內填料不滿，氣泡過多、過大，導致放電，引起的短路事件，暴露出環氧樹脂澆注工藝不良、設備維護管理不到位、設備技術監督工作管理不到位等問題，針對此問題，該電廠迅速采取了幾項應對措施加強日常設備管理，同時，針對3臺機組投產運行近20年的情況，結合3號機組暴露出的定子端部絕緣盒環氧樹脂老化問題，將3臺機組的定子改造列為儲備項目，并計劃于2017～2019年間全部進行技術改造升級更換。

TM312

B

1672-5387（2017）12-0034-02

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.12.013

2017-11-01

董錦川（1965-），男，工程師，從事抽水蓄能電站安全生產運行、維護、檢修管理工作。